水力喷射器在除盐装置凝结水回收系统中的应用

李文国，于春元，杨 雷，孙英策

(中国石油吉林石化公司 乙烯厂,吉林 吉林 132022)

中国石油吉林石化公司乙烯厂除盐装置使用供排水装置送来的低硅水，与2台串联的水-水换热器利用锅炉装置返回的凝液换热后，再被送入3台并联的汽-水换热器二次加热，热源为低压蒸汽，通过蒸汽调节阀的调节作用，使换热后的原水温度达到设计指标30～40 ℃，进入活性炭过滤器过滤后送入清水箱，作为系统用水。清水泵将清水箱内水送至阳浮床离子交换器，除去水中金属阳离子，再经除二氧化碳器除去水中二氧化碳，进入中间水箱，由中间水泵送入阴浮床离子交换器除去水中酸根离子后产生一级除盐水，再经混床进一步除去水中残留离子制成二级除盐水，送入除盐水箱，由除盐水泵经加氨调节到规定指标后，送锅炉的除氧器，进一步除去除盐水中的氧离子后制成锅炉给水，由锅炉给水泵送入锅炉进行加热，产生各种等级的水蒸汽送给下游用户，为生产装置提供热源。各生产装置返回的蒸汽凝液在分析指标合格的情况下并入锅炉的除氧器继续使用，分析指标不合格的蒸汽凝液并入锅炉的凝液罐，通过2台凝液泵加压后送入除盐罐区的凝结水箱，可作为除盐装置的一级除盐水使用，目的是减少一级除盐水的制水量，达到节约生产成本的目的。2012年工厂为了平衡蒸汽，将汽-水换热器的加热蒸汽改为低低压蒸汽，通过疏水器的凝结作用产生凝结水，送入凝结水箱。然而通过疏水器凝结而成的凝结水压力过低无法顺利回收至凝结水箱，作者利用水力喷射器抽真空增压的工作原理，利用压力较高的凝液作为动力源，使压力较低的凝结水全部回收。

1 除盐装置凝结水回收系统存在的问题

1.1 蒸汽凝液无法顺利回收

由于参数的改变导致经疏水器凝结而成的凝结水压力过低(仅为0.03 MPa)无法顺利地进入10 m高的凝结水箱，只能将凝结水排入地沟，造成了能源的浪费。

1.2 换热器故障频繁

凝结水因压力过低无法顺利进入凝结水箱，直接导致疏水器疏水效果不好造成排水不畅通，进而造成换热器经常发生水击现象，在运行一段时间后，经常会发生小浮头螺栓失去预紧力造成密封失效，影响了换热器的正常换热，只能将换热器切除检修，严重制约了系统的处理能力。

1.3 增加污水系统的负担

凝结水排入地沟后进入污水系统，增加了污水系统的处理能力，在经济上十分不理想，也不利于环保。

为了使凝结水能够顺利地进入凝结水箱，就必须为其加压，常规的做法增加1台小型储罐和加压用的水泵，通过储罐的收集后再利用水泵送入凝结水箱。为了能使凝结水顺利进入储罐内，必须将储罐安装在地下，加压所使用的水泵在运行时一开一备，才能保证系统的正常运行。这种改造方法不仅工程量较大，而且既增加了投资，又增加了设备操作和维护的工作量，加之在运行时消耗电能，所以不能算作是最优的方案。

2 除盐装置凝结水回收系统改造内容

2.1 水力喷射器的工作原理及结构

水力喷射器又称射流器，它在运行时具备2个重要功能：产生工作所需的真空和产生混合流体。它主要用来抽吸各种气体、固体和液体。它不含运动部件，结构简单，制造容易，工作稳定可靠，可单独使用，也可和其它工艺生产装置联合起来使用，可根据高、低压流体的参数得到不同压力的混合流体，满足不同的需要[1]。而抽吸量的大小，可由工作流体的压强和流速来控制，最突出的优点在于提高引射流体的压力而不直接消耗机械能、电能等各种能源。目前在能源、化工、交通运输、航空航天等许多工业部门得到应用[2]。

水力喷射器主要由喷嘴、吸入室、混合室、喉管、扩散室组成，见图1。它的工作原理是工作流体以一定速度通过喷嘴，根据能量守恒定律，当喷嘴的截面积减小时，使得流速增大，动能增加，压力能转化为动能，压力减小，这样在喷嘴出口处形成负压(真空)，使得引射流体被吸入，并随工作流体一起进入混合室，进行能量和质量的传递。在混合室内，工作流体的流速逐步减慢，引射流体流速逐步加快，到达混合室出口处，两者的速度逐渐趋于一致，混合过程基本完成。然后混合流体经过喉管进入扩散室内。在扩散室内，截面不断增大，速度逐步减小，将部分动能转换为压力能，增压后输出[3]。

图1 水力喷射器的结构示意图

2.2 具体改造方案的实施

改造后的凝结水回收系统示意图见图2。改造的过程为将锅炉装置返回的凝液线断开，采用法兰连接的方式安装水力喷射器，在其入口处安装压力控制阀和压力表，用以调节并观察水力喷射器的入口压力，使其达到设计值。在换热器疏水器后的凝结水线上安装压力表和导淋阀。在投用时，先缓慢打开凝液压力调节阀，通过观察压力表5使水力喷射器的吸入压力达到设计值，再打开凝结水控制阀，通过压力表3可以观察凝结水的吸入效果，也可以打开导淋阀进行观察。

1—换热器产生的低压凝结水；2—凝结水控制阀；3—压力表；4—水力喷射器；5—压力表；6—凝结水箱；7—锅炉装置返回的凝液；8—凝液压力调节阀；9—导淋阀图2 改造后的凝结水回收系统示意图

由于各生产装置的负荷并不是恒定不变的，所以锅炉装置返回凝液流量也会有很大的变化，不同工况下，对水力喷射器的喷嘴直径要求是不同的，也会影响水力喷射器的工作效果。根据锅炉装置返回凝液的不同流量，在最小流量、最大流量和平均流量3种条件下计算喷嘴的直径，在运行中通过更换不同规格的喷嘴来满足不同工况下的运行要求。

2.3 改造后的效果分析

凝结水回收系统自改造投用后已运行三个多月，系统运行平稳。使用0.7 MPa的凝液作为动力源，在水力喷射器的作用下，可使凝结水的压力达到(0.15～0.45)MPa，汽-水换热器产生的所有凝结水全部顺利地被回收到凝结水箱，完全达到了预期的目标。

项目实施后，大约可回收凝结水7.5 t/h作为一级除盐水使用，同时减少除盐污水排放7.5 t/h，按照污水排放费用为6.5元/t和除盐水价格5.68元/t进行计算，可节约成本约80万元/a，经济效益十分可观。

3 结 论

该改造方法简单易行，不需要对原有流程做大的改动，投资较低，而且在运行过程中不消耗任何能源，不增加操作人员的工作量，并且基本不需要进行设备的维护和检修，极大地降低了运行成本，可为同类装置的改造提供参考。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 毛文元，胡明辅，安赢,等.流体喷射器的研究与应用[J].石油化工设备,2010，39(2)：44-45.

[2] 陆宏圻.射流器技术的理论及应用[M].北京：水利水电出版社，1989：42-50.

[3] 毛小兵 胡甫才.喷射器在船舶冷酷节能中的应用与实践研究[J].节能技术,2001，30(1):29-30.