高溫凝結(jié)水處理技術(shù)的知識(shí)

1、工業(yè)過程中蒸汽凝結(jié)水的再利用 一、凝結(jié)水回收利用的意義 二、凝結(jié)水回收利用的幾點(diǎn)要素 三、凝結(jié)水回收處理過程出現(xiàn)的典型問題 四、凝結(jié)水處理技術(shù)發(fā)展歷程 五、工業(yè)評(píng)價(jià) 六、中能環(huán)科新型的膜技術(shù) 一、凝結(jié)水回收利用的意義 目前凝結(jié)水回收利用狀況 凝結(jié)水中所含熱值在煉化行業(yè)的定位 回收利用凝結(jié)水中的誤區(qū) 由于在工藝過程中凝結(jié)水有不同程度的污染* 直接排放到自然水域* 被集中回收后作循環(huán)水的補(bǔ)充水* 冬季作采暖水的補(bǔ)充水?，F(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)凝結(jié)水回用狀況以100t/h計(jì)算：年排放凝結(jié)水量：100噸/時(shí)8400時(shí)=84萬噸；凝結(jié)水熱值：按處理后凝結(jié)水95 與常溫25 下的熱能差值折算成80元/噸中低壓蒸汽熱

2、量，可計(jì)算出凝結(jié)水熱值為8.60元/噸； 凝結(jié)水水值：凝結(jié)水水值可按原水價(jià)格計(jì)，為4元/噸；凝結(jié)水總價(jià)值:熱值水值8.60元+4元=12.60元/噸；年排放凝結(jié)水價(jià)值：84萬噸12.60元/噸=1058.4萬元凝結(jié)水排放損失計(jì)算（以100t/h計(jì)）凝結(jié)水直接排放：年直接損失RMB 1058.4萬元/年作循環(huán)水補(bǔ)充水：年直接損失RMB 722.4萬元/年（不包含冷卻時(shí)蒸發(fā)損失和熱量對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的副作用）作采暖水使用：年直接損失RMB 793.8萬元/（不包括采暖系統(tǒng)外排水損失）冬季采暖其他季節(jié)做循環(huán)水補(bǔ)充水：年直接損失RMB 541.8萬元/年（不包括采暖系統(tǒng)外排水損失，不包含冷卻時(shí)蒸發(fā)損失和熱

3、量對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的副作用） 以每小時(shí)100噸/時(shí)計(jì)，每年可回收的熱量為8400噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按500萬噸煉量的煉化企業(yè)可以降低綜合能耗的一個(gè)百分點(diǎn)。所以說，蒸汽凝結(jié)水回收的重要意義還在于節(jié)能。 凝結(jié)水中所含熱值在煉化行業(yè)的定位未用盡汽化潛熱 蒸汽作為一種最經(jīng)濟(jì)的熱載體，它的汽化潛熱是顯熱的5.4倍。直接降熱降級(jí)使用回收利用凝結(jié)水中的誤區(qū)二、凝結(jié)水回收利用的幾點(diǎn)要素高溫段回收處理直接返回除氧器工藝的針對(duì)性要強(qiáng)回收處理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)裝置的運(yùn)行安全自動(dòng)化程度高三、凝結(jié)水回收處理過程出現(xiàn)的典型問題突發(fā)型混水沖擊管路水擊設(shè)備的防腐質(zhì)量保障長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)四、凝結(jié)水處理技術(shù)降溫處理技術(shù)類萃取技術(shù)復(fù)合雙層膜(鋪膜爆膜)技

4、術(shù)活性分子膜超微過濾組合多官能團(tuán)纖維吸附凝結(jié)水處理技術(shù) 降溫處理常規(guī)凝結(jié)水除鐵技術(shù) 采用常規(guī)的離子交換技術(shù)，使用陽床脫除有害離子，使蒸汽凝結(jié)水達(dá)到鍋爐的用水要求。降溫后常規(guī)的化學(xué)除鹽處理 此種方法從工藝上最簡(jiǎn)單可靠，但是它失去了凝結(jié)水回用的意義，將大量的低溫?zé)岷湍Y(jié)水的高品質(zhì)全部浪費(fèi)，使企業(yè)損失大量的經(jīng)濟(jì)效益。 類萃取技術(shù)類萃取技術(shù)原理 樹脂表面的活性基團(tuán)使乳化油滴破乳、黏附在樹脂表面并聚集到一起形成大油滴，然后脫離樹脂表面。 形成的大油滴可利用重力分離法進(jìn)行油水分離 屬于高溫樹脂處理運(yùn)用范疇，除油過程是利用萃取原理，進(jìn)行含油凝結(jié)水的破乳、富集、分離，使油得以除去的過程。 在這個(gè)過程中可以用如

5、下幾個(gè)環(huán)節(jié)來表述：當(dāng)含油冷凝水上行流經(jīng)樹脂填充區(qū)時(shí)，油類乳化微滴被萃取捕獲。當(dāng)油聚集一定量(油膜增厚)時(shí)，將以大油滴的形式被水流帶走。大油滴隨著上行的水流流經(jīng)一個(gè)垂直安裝的井筒，被直接送到富油動(dòng)態(tài)層。大油滴進(jìn)一步聚集，并上浮致裝置頂部的油層區(qū)。水在井口處折而下行，從側(cè)出水口連續(xù)輸出。頂部結(jié)集的油類物通過一個(gè)自動(dòng)的液控制器由裝置頂部排出。 運(yùn)用樹脂除油工藝還未見文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)烴類衍生物的去除效果，同時(shí)存在樹脂耐溫問題，能否滿足高溫下長(zhǎng)周期的安全運(yùn)行以及對(duì)小分子烴類的去除，尚需考證。 復(fù)合雙層膜技術(shù) 復(fù)合雙層膜凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中覆蓋在濾元表面上粉狀的介質(zhì)一般為兩層，其作用就是對(duì)凝結(jié)水中的油及懸浮雜質(zhì)進(jìn)

6、行架橋、攔截、吸附、過濾，同時(shí)根據(jù)復(fù)合雙層膜凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的不同使用目的，如凝結(jié)水除油、凝結(jié)水除鐵及凝結(jié)水除離子等，可選用不同的粉狀的介質(zhì)及過濾流速。 覆蓋成膜示意圖 用樹脂或微粒均勻鋪在濾層表面，截留需去除雜質(zhì)，飽和或接近飽和時(shí)，將膜爆去，重新鋪膜。這種方法存在一些弊端，主要是：使用后的樹脂或微粒必須棄去，不能再生和重復(fù)利用，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高；不能保證鋪膜絕對(duì)均勻，效果不穩(wěn)定；步驟多、隱患多、一旦泄漏，油就會(huì)污染濾元，使處理后的凝結(jié)水被二次污染；靠物理方法截除凝結(jié)水中直徑為幾十到幾百的分散態(tài)油效果很差，而且有溫度限制，不易達(dá)到中壓爐進(jìn)水要求。 樹脂振動(dòng)剝落情況活性分子膜超微過濾 組合 多官能

7、團(tuán)纖維吸附凝結(jié)水處理工藝及其特點(diǎn)活性分子膜超微過濾組合 多官能團(tuán)纖維吸附 在蒸汽凝結(jié)水不降至常溫的條件下，運(yùn)用活性分子膜超微過濾和帶大量官能團(tuán)的復(fù)合碳纖維吸附方法，能夠有效的去除凝結(jié)水中乳化態(tài)、溶解態(tài)各種烴類及其衍生物。同時(shí)在活性分子膜和復(fù)合碳纖維所帶官能團(tuán)的作用下，脫除水中的二三價(jià)金屬離子。這種工藝具有操作、管理簡(jiǎn)便、高溫吸附性能好、處理費(fèi)用低以及容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和在線檢測(cè)等技術(shù)特點(diǎn)。 工藝流程 裝置流程裝置特點(diǎn)耐高溫 安全避免二次污染防污堵在線甄別系統(tǒng)超微過濾器凈水箱纖維吸附罐原水箱原水箱 高溫凝結(jié)水收集起來后首先要進(jìn)入原水箱，原水箱實(shí)際上可稱為油水分離器。凝結(jié)水從布水裝置進(jìn)入原水箱，布水

8、裝置有兩個(gè)作用： 一是使進(jìn)水均布；二是降低水的湍流速度，延長(zhǎng)凝結(jié)水在原水箱內(nèi)的有效停留時(shí)間，使游離態(tài)和機(jī)械分散態(tài)油更易與水分離。 原水箱上部設(shè)有溢流堰，利用物理沉降作用，可將大部分游離態(tài)及機(jī)械分散態(tài)油除去，使水中油含量降到30ppm以下原水箱結(jié)構(gòu)及作用結(jié)構(gòu)示意圖：可去除大量游離態(tài)及機(jī)械分散態(tài)的油，使水中油含量降到30ppm。在線甄別控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)由在線測(cè)量單元和PLC組成。PLC可實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制，各在線測(cè)量單元在此程序控制下運(yùn)行。模糊控制平臺(tái)的強(qiáng)容錯(cuò)設(shè)計(jì)使任一在線測(cè)量單元出現(xiàn)故障時(shí)都不會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)原料水污染程度的判斷。當(dāng)實(shí)際進(jìn)水指標(biāo)超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)切除超標(biāo)水。提高了裝置的抗沖擊性，

9、保證了裝置的安全。不合格水返回重新處理凈水箱原水箱超微過濾器超微過濾器超微過濾器纖維吸附罐纖維吸附罐纖維吸附罐自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 雙 向 通 訊在 線 水 質(zhì) 甄 別 系 統(tǒng)檢測(cè)指標(biāo)包括：油、pH、DD、溫度、壓力、流量超標(biāo)水排放活性分子膜超微過濾器 超微過濾器主要是由耐高溫多層鍍膜陶瓷過濾元件及自動(dòng)半再生系統(tǒng)組成。 陶瓷濾芯經(jīng)過特殊化學(xué)工藝處理后，在過濾管表面及微孔內(nèi)形成多層固化的活性分子膜。超微過濾器主要作用 一次性截留0.1m的全部微粒；截留95%的膠體微粒(0.0010.1m)；以絡(luò)合形式截留部分高價(jià)金屬離子；去除余量機(jī)械分散態(tài)油和部分乳化油，使水中油含量降至5-6ppm；保障復(fù)合

10、碳纖維的工作條件，延長(zhǎng)碳纖維官能團(tuán)的壽命。超微過濾器原理 過濾管上的微孔及高分子骨架 活性分子膜陶瓷過濾工藝是吸附、表面過濾、深層過濾相結(jié)合的一種過濾方式，過濾精度接近納米級(jí)。處理超微過濾器的化學(xué)物質(zhì)選自含有CIT、MIT、EGM、GME及SLS的組合集合。超微過濾器再生 超微過濾器采用半再生方法，一般24小時(shí)再生一次（可據(jù)實(shí)際情況而定）。使用160-260的蒸汽，對(duì)超微過濾器進(jìn)行反向清洗，以使其中的分子膜和官能團(tuán)得以再生。在一個(gè)超微過濾器進(jìn)行反洗的時(shí)候，其余超微過濾器繼續(xù)工作，對(duì)纖維吸附罐供水。纖維吸附罐 纖維吸附罐屬精密過濾裝置主要過濾元件為帶有大量官能團(tuán)的纖維吸附氈纖維吸附罐特點(diǎn)復(fù)合碳纖

11、維具有細(xì)孔結(jié)構(gòu)密集和比表面積巨大、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)在加工過程中經(jīng)化學(xué)物質(zhì)反復(fù)炭化、活化后帶有大量官能團(tuán)。在化學(xué)處理的過程中可以根據(jù)凝結(jié)水的不同水質(zhì)情況選擇不同的活化物質(zhì)使帶有相應(yīng)的官能團(tuán)。經(jīng)處理加工后的碳纖維具有選擇性吸附功能。纖維吸附罐主要作用活性碳纖維孔隙結(jié)構(gòu)模型去除剩余的油和無機(jī)離子，使水中油含量降至1ppm以下；總鐵含量降至50g/l。纖維吸附罐再生 纖維吸附罐同樣采用半再生方法，一般24小時(shí)再生一次（可據(jù)實(shí)際情況而定）。纖維吸附罐再生使用160-260蒸汽，通過對(duì)纖維吸附罐反吹，使其中的復(fù)合纖維進(jìn)行脫附，使官能團(tuán)得以再生。每次再生時(shí)間為十分鐘，使用壓力為1.0MPa 的過熱蒸汽

12、，。 在一個(gè)纖維吸附罐進(jìn)行反洗的時(shí)候，其他纖維吸附罐正常運(yùn)行。自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件包 自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件包：本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)。包括模擬人工智能的模糊控制軟件和可靠的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。 采用邏輯時(shí)序及程序控制，各單元既可以根據(jù)各自的運(yùn)行情況來進(jìn)行自動(dòng)控制，又可以在運(yùn)行時(shí)相互配合、協(xié)同作戰(zhàn)、統(tǒng)一成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 保證了裝置的安全，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。 。自動(dòng)控制系統(tǒng) 根據(jù)工藝的技術(shù)要求，我們把凝結(jié)水再生自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程、運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視、控制、報(bào)警、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)記錄、實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)曲線顯示等功能。 本系統(tǒng)采用PLC+上位PC機(jī)+工控軟件的結(jié)構(gòu)模式，控制系統(tǒng)采用可編程

13、序控制器(PLC)進(jìn)行程序控制，順控邏輯設(shè)計(jì)符合工藝系統(tǒng)的控制要求。PLC的CPU內(nèi)置以太網(wǎng)通訊接口，無須另外配置通訊模塊，即可通過高速的以太網(wǎng)與上位機(jī)通訊。自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上位機(jī)工藝特點(diǎn) 一、耐高溫 該工藝在高溫條件下直接就能對(duì)蒸汽凝結(jié)水進(jìn)行處理。摒棄了用空冷器或循環(huán)水降溫、浪費(fèi)大量熱能的環(huán)節(jié)，可最大限度的回收熱量，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。安全可靠、運(yùn)行成本低且運(yùn)行周期長(zhǎng)。工藝特點(diǎn) 二、安全 本著為企業(yè)服務(wù)、為用戶著想的原則，我們把生產(chǎn)安全放到了首要位置，同時(shí)兼顧考慮了降低勞動(dòng)強(qiáng)度的要求。本裝置采用了:動(dòng)態(tài)在線污染甄別控制系統(tǒng)，增加了裝置的抗沖擊性自動(dòng)交替再生設(shè)置保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度

14、模擬人工智能的模糊控制軟件和可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)工藝特點(diǎn) 三、防污堵 本系統(tǒng)無需人工操作，可按檢測(cè)情況自動(dòng)清洗截留物，正常情況下連續(xù)運(yùn)行，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和操作次數(shù)。工藝特點(diǎn) 四、避免二次污染 由于無降溫裝置，凝結(jié)水就避免了在降溫裝置內(nèi)形成的二次污染。投資及回收期低投入高回報(bào)企業(yè)效益如下：總投資：650萬元（含回收，以處理量100噸/時(shí)裝置計(jì)）年回收凝結(jié)水量：100噸/時(shí)8400時(shí)=84萬噸；凝結(jié)水熱值：按處理后凝結(jié)水95 與常溫25 下熱能差值折算成80元/噸中低壓蒸汽熱量，可計(jì)算出凝結(jié)水熱值為8.60元/噸； 凝結(jié)水水值：凝結(jié)水水值可按原水價(jià)格計(jì)，為4元/噸；凝結(jié)水總價(jià)值：8.60元+4元

15、=12.60元/噸；年回收凝結(jié)水價(jià)值：84萬噸12.60元/噸=1058.4萬元；年運(yùn)行成本費(fèi)：60 萬元（包含氣、電、管理費(fèi)）靜態(tài)投資回收期：650/（1058.4-60）=0.65年（7.8個(gè)月）部分成功案例中石化股份有限公司天津分公司（芳烴部）中石化股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠 中石化股份有限公司荊門分公司中石化股份有限公司西安石化分公司中石化股份有限公司南陽石蠟精細(xì)化工廠部分成功案例中石化股份有限公司滄州分公司 中石化股份有限公司天津分公司（煉油部）中石化股份有限公司中原油田石油化工總廠山東東明石化集團(tuán)有限公司 山東齊旺達(dá)石油化工有限公司 -中石化天津分公司煉油部100t/h凝結(jié)水

16、處理裝置五、工業(yè)評(píng)價(jià) 為了進(jìn)一步驗(yàn)證活性分子膜超微過濾和多官能團(tuán)纖維吸附工藝對(duì)煉油廠蒸汽凝結(jié)水的處理效果，檢驗(yàn)裝置對(duì)凝結(jié)水處理能力的穩(wěn)定性， 獲取煉油化工裝置蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入高壓鍋爐回收利用的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。以期驗(yàn)證空速、溫度、ZH因子（綜合污染指數(shù)）的函數(shù)關(guān)系，為工業(yè)裝置推廣提供可靠的量化設(shè)計(jì)依據(jù)。試驗(yàn)?zāi)康墓I(yè)評(píng)價(jià)過程時(shí)間：2006年 5 月 8 日開始至 7 月 9 日結(jié)束。工業(yè)評(píng)價(jià)地點(diǎn)和化驗(yàn)分析：中國(guó)石化公司天津分公司。取樣化驗(yàn)部門：天津分公司環(huán)保監(jiān)測(cè)中心天津分公司煉油部化驗(yàn)中心天津分公司熱電部化學(xué)車間北京中能環(huán)科技術(shù)發(fā)展有限公司過程： 整個(gè)工業(yè)實(shí)驗(yàn)一共分為準(zhǔn)備、預(yù)膜、第一工況運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)整、第二工

17、況運(yùn)轉(zhuǎn)（正常取樣）和沖擊試驗(yàn)五個(gè)階段。第一工況運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)整階段（2006.5.222006.6.6）第一工況運(yùn)轉(zhuǎn)所要達(dá)到的要求： 處理后油含量1ppm 處理后鐵離子含量0.05ppm處理前后水中油含量第二工況運(yùn)轉(zhuǎn)階段（2006.6.72006.7.3）第二工況運(yùn)轉(zhuǎn)所要達(dá)到的要求： 處理后油含量0.3ppm 處理后鐵離子含量0.05ppm處理前后水中油含量處理前后鐵離子含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 在半再生時(shí)間固定的條件下，從6月7日7月3日的分析數(shù)據(jù)看，空速小于200/h的工況，對(duì)凝結(jié)水中的烴類、鐵離子、COD等污染物脫除效果均能達(dá)到預(yù)計(jì)的工藝要求，可以進(jìn)入沖擊實(shí)驗(yàn)階段。沖擊試驗(yàn)階段（2006.7.4200

18、6.7.9）沖擊實(shí)驗(yàn)工況運(yùn)轉(zhuǎn)所要達(dá)到的要求： 處理后油含量0.3ppm 處理后鐵離子含量0.05ppm沖擊試驗(yàn)項(xiàng)目油污染沖擊試驗(yàn)油、鐵污染沖擊試驗(yàn)鐵離子污染沖擊試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 在半再生時(shí)間固定的條件下，從7月4日7月9日沖擊試驗(yàn)的分析數(shù)據(jù)看，整套裝置完全經(jīng)受住了油、鐵污染的沖擊，并在受沖擊后能重新恢復(fù)對(duì)油、鐵的處理效果。試驗(yàn)結(jié)果討論油含量(ppm)鐵含量(ppm)COD(mg/l)采樣合格率正常采樣期間處理前12.40.643.16100%處理后0.1160.29700.020.0141.35沖擊試驗(yàn)期間處理前38.42.02100%處理后0.1880 經(jīng)天津分公司環(huán)保檢測(cè)中心檢測(cè)分析： 正

19、常采樣期分析結(jié)果合格率為100%，抗沖擊性試驗(yàn)分析結(jié)果合格率為100%，達(dá)到了預(yù)期的要求。 對(duì)于空速低于190h-1、溫度低于120、ZH因子（綜合污染指數(shù)）低于12為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件處理的蒸汽凝結(jié)水完全可以達(dá)到中高壓工業(yè)鍋爐的回收利用條件。試驗(yàn)結(jié)論六、中能環(huán)科新型的納米陶瓷技術(shù) 納米陶瓷技術(shù)處理凝結(jié)水關(guān)于分離技術(shù)反滲透RO分離過程的機(jī)理示意圖 微濾 懸浮粒子、細(xì)菌 2001000nm 超濾 大分子、溶質(zhì)、膠體 2200nm 納濾 蔗糖、二加鹽、解離酸、 1000相對(duì)分子量 0.55nm 反滲透 一價(jià)鹽、未解離酸 0.11nm _ 水 支撐體 膜 陶瓷技術(shù)處理凝結(jié)水的優(yōu)點(diǎn) 耐高溫，可用蒸氣反沖再生

20、和高溫消毒滅菌。 機(jī)械強(qiáng)度大，可高壓反沖洗，再生能力強(qiáng)。 無溶出物產(chǎn)生，不產(chǎn)生二次污染，不對(duì)分離物料產(chǎn)生負(fù)面影響。 孔徑分布窄、分離效率高，過濾效果穩(wěn)定。 化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿、有機(jī)溶劑。 分離過程簡(jiǎn)單，能耗低，操作運(yùn)轉(zhuǎn)簡(jiǎn)便。 使用壽命長(zhǎng)。陶瓷元件結(jié)構(gòu) 我們的陶瓷分離元件，主要由三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成：多孔載體、過渡層和活性分離層，稱為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。電鏡下的支撐體顆粒和孔結(jié)構(gòu) 用氧化物復(fù)合材料制造的各種外形的陶瓷支撐體 納米概念在陶瓷中的應(yīng)用 要達(dá)到膜的平均孔徑受控在納米概念的范圍，首先要求制造者能夠制造可以控制的材料金屬化物的粒子，制造孔隙率相對(duì)高，平均孔隙相對(duì)小，而強(qiáng)度相對(duì)大的耐酸堿的支撐體、過渡層和表層的相應(yīng)粒子的漿料、沒有納米技術(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)的。納米技術(shù) 有人預(yù)計(jì)，目前微米級(jí)的信息技術(shù)到2010年時(shí)會(huì)走到盡頭，就是說其發(fā)展會(huì)受到物理的局限。據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)