蒸汽冷凝水閉式回收系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用

蒸汽冷凝水閉式回收系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用
浦占鋒  沈炳耘  肖松

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)能源動力工程學(xué)院 內(nèi)蒙古呼和浩特 ０１００５１）
     摘要：介紹蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)的方式和特點， 在此基礎(chǔ)上對閉式回收系統(tǒng)的設(shè)備投資和經(jīng)濟效益進行分析， 并以某啤酒廠的實例證明此系統(tǒng)的可行性， 表明蒸汽冷凝水的回收具有顯著的節(jié)能效果。
     關(guān)鍵詞： 蒸汽冷凝水 閉式回收系統(tǒng) 節(jié)能 經(jīng)濟效益
    中圖分類號： ＴＫ０１９   文獻標識碼： Ａ   文章編號： １６７２－ ９０６４（２００６）０４－ ００６９－ ０２
     在工業(yè)生產(chǎn)中， 蒸汽作為一種用途極為廣泛的能源與很多企業(yè)有著不可分割的聯(lián)系。大量的工業(yè)用水和以煤炭為主的能源被用來產(chǎn)生蒸汽， 蒸汽的熱力又被用來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)工藝過程。而蒸汽釋放出部分熱能后生成的冷凝水往往被直排。這是因為要提高蒸汽使用設(shè)備的生產(chǎn)效率， 即加熱效率，就必須盡快把傳熱效率低的冷凝水從蒸汽中排出去。蒸汽在各用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后， 變成同溫同壓下的飽和冷凝水， 如果未受污染， 冷凝水近于純凈的蒸餾水， 可以直接作為鍋爐給水。一般來說， 飽和冷凝水平均具有蒸汽熱能的 ２０％左右， 如不回收， 不但損失熱能， 還將增加化學(xué)水處理費用，增加鍋爐排污量及由此增加的熱損失。但長期以來， 很多企業(yè)的冷凝水回收率很低， 造成熱能和水資源的巨大浪費， 其主要原因就是沒有很好地解決高溫冷凝水的泵送汽蝕問題，回收系統(tǒng)多采用開放式， 閃蒸降溫的損失十分嚴重。因此大量回收冷凝水是一項重要的節(jié)能措施， 若采用有效、合理的冷凝水回收系統(tǒng)， 將為企業(yè)帶來可觀的效益。
    １ 冷凝水回收系統(tǒng)特點
     一般來說， 冷凝水回收系統(tǒng)可分為開式回收系統(tǒng)和閉式回收系統(tǒng)兩大類。
    １．１ 開式回收系統(tǒng)
     開式回收系統(tǒng)是工業(yè)企業(yè)沿用很久的一種蒸汽冷凝水回收方法， 其特點是在凝結(jié)水的回收和利用過程中， 回收管路的一端是向大氣敞開的， 通常是凝結(jié)水的集水箱敞開于大氣。當凝結(jié)水的壓力較低， 靠自壓不能到達再利用場所時， 可利用泵對凝結(jié)水進行壓送。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是設(shè)備簡單， 操作方便， 初始投資??； 但是系統(tǒng)所得的經(jīng)濟效益差， 且由于凝結(jié)水直接與大氣接觸， 凝結(jié)水中的溶氧濃度提高， 易產(chǎn)生設(shè)備腐蝕。其工藝流程圖如圖 １。
    １．２ 閉式回收系統(tǒng)
    閉式回收系統(tǒng)是凝結(jié)水集水箱以及所有管路都處于恒定的正壓下， 系統(tǒng)是封閉的。該系統(tǒng)以噴射技術(shù)為核心， 有效解決了高溫冷凝水的泵送汽蝕問題。系統(tǒng)中凝結(jié)水所具有的能量大部分通過一定的回收設(shè)備直接回收到鍋爐里， 凝結(jié)水的回收溫度僅喪失在管網(wǎng)降溫部分。由于封閉， 水質(zhì)有保證，減少了回收進鍋爐的水處理費用。其優(yōu)點是凝結(jié)水回收的經(jīng)濟效益好， 設(shè)備的工作壽命長。其工藝流程圖如圖２。
                    
                    
     通過對上述兩種回收系統(tǒng)的分析， 可以看出閉式回收系統(tǒng)相對于開式回收系統(tǒng)， 節(jié)能效率更高， 環(huán)境污染更少， 所以在企業(yè)冷凝水回收項目中被優(yōu)先考慮和采用。
    ２ 閉式冷凝水回收系統(tǒng)的設(shè)備投資及經(jīng)濟效益分析
    ２．１ 系統(tǒng)的設(shè)備投資
     冷凝水閉式回收系統(tǒng)的設(shè)備投資體現(xiàn)在 ４ 部分：
     （１）用汽設(shè)備的疏水器改造。對已有的疏水器應(yīng)用較好則保留， 若應(yīng)用效果較差的則更換。
    （２）管網(wǎng)及其防腐保溫。對已有的管網(wǎng)， 設(shè)計不合理、水擊和汽蝕嚴重的予以改進。以前沒有的重新設(shè)計， 可根據(jù)疏水阻力情況和廠區(qū)設(shè)施要求進行架空或走地溝。
    （３）回收泵站。根據(jù)廠區(qū)和設(shè)備條件， 選擇分站和總泵系統(tǒng)， 對已有開式系統(tǒng)， 可對原有水泵應(yīng)用防汽蝕技術(shù)， 并相應(yīng)改進控制系統(tǒng)。
     （４）技術(shù)服務(wù)和工程施工費用。
     費用累計為全部工程投資， 由于涉及原有工程情況， 因此投資情況需要必要的現(xiàn)場考察和進行可行性分析論證。
    ２．２ 系統(tǒng)的經(jīng)濟效益分析
     閉式回收系統(tǒng)的實施應(yīng)用， 節(jié)能效益的體現(xiàn)針對以前狀況是個對比值。若以前為開式回收系統(tǒng)則和開式系統(tǒng)對比，若以前有部分利用， 諸如采暖或其它用熱， 則扣除這部分用熱量， 一般從以下幾個方面分析：
     （１）用汽設(shè)備漏氣量的減少。它綜合了疏水器功能、系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)等， 需要進行前后對比測試。實際節(jié)能值應(yīng)按企業(yè)生產(chǎn)蒸汽價值折算。
    （２）提高利用回收冷凝水溫度。它可與開式回收系統(tǒng)的回收溫度對比， 也可與原鍋爐上水溫度對比， 并加上鍋爐給水減少量的價值。一般按實物煤計算。
     （３）節(jié)水及軟化水價值。綜合水價及水處理分析計算。
     （４）社會效益和間接效益分析。社會效益包括閉式系統(tǒng)減少了跑、冒、滴、漏， 減少了煙塵及廢水排放等產(chǎn)生的污染。間接效益包括給水溫度的提高， 單位時間內(nèi)鍋爐產(chǎn)汽量增加， 蒸汽的閉式循環(huán)， 保證了鍋爐供給壓力穩(wěn)定等。
    ３ 實例應(yīng)用
    ３．１ 企業(yè)現(xiàn)狀
     呼和浩特市塞北星啤酒廠是一家年產(chǎn)啤酒 ９ 萬 ｔ 的中型企業(yè)， 該廠現(xiàn)有鍋爐 ３ 臺， 其中 ２ 臺 １０ｔ／ｈ， ｌ 臺 ６ｔ／ｈ。生產(chǎn)的蒸汽壓力為 ０．８ＭＰａ， 企業(yè)主要用汽設(shè)備為糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋， 使用的蒸汽壓力為 ０．４ＭＰａ。煮沸鍋原有一套冷凝水回收系統(tǒng)， 相當于開式回收系統(tǒng)。
    ３．２ 企業(yè)存在的問題
    （１）冷凝水熱量的損失。冷凝水是高品位的飽和水， 其所含熱量約占蒸汽所含熱量的 ２０％左右?，F(xiàn)在煮沸鍋加熱后產(chǎn)生的冷凝水回收到冷凝水罐中， 產(chǎn)生的二次閃蒸汽排空， 水溫降低后由臥式普通清水泵輸送回鍋爐房。
    （２）糊化鍋、糖化鍋的冷凝水直接排入地溝。糊化鍋、糖化鍋冷凝水直接排入地溝同樣損失了大量熱量和高品質(zhì)的軟化水， 并且大量的熱氣散發(fā)在車間內(nèi)， 造成了車間內(nèi)到處“下雨”， 給車間的設(shè)備、建筑、衛(wèi)生、電器形成了很大安全問題。
    ３．３ 解決方案
     （１） 將原有開式回收系統(tǒng)改為閉式回收系統(tǒng)， 通過對水泵加裝防汽蝕裝置解決水泵汽蝕問題， 定壓產(chǎn)生的二次閃蒸汽用于加熱生活用水。
     （２） 回收泵站采用自動控制， 取集水罐的一個區(qū)間設(shè)為上水位限和下水位限， 當水位達到上水位限時， 水泵自動開始運行輸送冷凝水到除氧器， 當水位降到下水位限時， 水泵自動停止。工藝流程圖如圖 ３。
    ３．４ 節(jié)能效益分析
     原始數(shù)據(jù)： 冷凝水量 ７．０ｔ／ｈ； 煤的熱值 ２２１９０ｋＪ／ｋｇ； 鍋爐效率 ８０％； 煤價 ２２０ 元 ／ｔ； 水價 ３．３ 元 ／ｔ； ０．３ＭＰａ 的冷凝水的焓值 ｉ＝６１３ｋＪ／ｋｇ； 年生產(chǎn)時間 １２３０ｈ／ａ， 蒸汽價格 １１０ 元 ／ｔ；
                        
     給水溫度 ｔ＝１１℃； 疏水閥漏汽率按 ５％計算。
    （１）閉式回收每年節(jié)約的煤量： Ｂ＝２６９ｔ／ａ。
    （２）年節(jié)約煤的價值： Ｃ１＝５９１８０ 元 ／ａ。
    （３）年節(jié)約軟化水的價值： Ｃ２＝２８４１３ 元 ／ａ。
    （４）年減少疏水閥漏汽的價值： Ｃ３＝４７３５５ 元 ／ａ。
    （５）年節(jié)約總價值： Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＝１３４９４８ 元 ／ａ。
    注： 廠家已回收 ３０％冷凝水， 故改造后節(jié)約總價值為：Ｃ ＝９４４６４ 元 ／ａ； 增加的用電量與減輕鍋爐負荷， 雙方互總抵。
     ３．５ 改造費用
     系統(tǒng)改造的總費用為 ４．３６ 萬元， 所需設(shè)備詳見表 １。
                                     表１系統(tǒng)改造所需設(shè)備
             
    ３．６ 投資回收期
    Ｔ＝６ 個月
    ４ 結(jié)束語
     冷凝水回收作為一種重要的節(jié)能措施將會被越來越重視。若企業(yè)都采用閉式回收系統(tǒng)大量回收冷凝水， 定會顯著提高整個熱力系統(tǒng)的效率， 節(jié)約電、煤及水處理費用，對企業(yè)的節(jié)能降耗， 提高經(jīng)濟效益有顯著的作用。
     參考文獻
    １ 王?。羝淠厥站C述．區(qū)域供熱， ２００４（１）
    ２ 魏傳東．工業(yè)回收冷凝水泵防汽蝕改造．全國化工熱工設(shè)計技術(shù)中心站年會論文集，８９～９４
    ３ 李正厚．啤酒行業(yè)蒸汽冷凝水的回收與應(yīng)用．應(yīng)用能源技術(shù)， １９９９（３）
    ４ 候輝．凝結(jié)水回收和利用．北京： 機械工業(yè)出版社， １９８６．１９１～１９７
    ５ （ 日） 高田敏則， 平正登．凝結(jié)水回收和利用．北京： 機械工業(yè)出版社，１９９２
    ６ 邱信立， 廉樂明， 李力能．工程熱力學(xué)．北京： 中國建筑工業(yè)出版社，１９９２