蒸汽凝结水闭式回收技术的应用

蒸汽凝结水闭式回收技术的应用

2.目前的现状及存在的问题

众所周知，蒸汽锅炉是我国耗能耗水的大户。目前国内拥有工业锅炉约100万台，其中蒸汽锅炉占有相当大的比例，但是蒸汽热力系统的能源利用效率还很低，仅为国际先进水平的一半左右，由此浪费掉的燃料资源相当于全年蒸汽供热系统总能耗的四分之一。此外，在蒸汽供热系统中有半数以上的凝结水没有经过完全回收和充分利用，每年浪费数以亿吨的水资源。

蒸汽的热能由显热和潜热两局部组成，通常用汽设备只利用蒸汽的潜热，释放潜热后的蒸汽复原成同温度的饱和水，即拥有显热的凝结水。用汽设备使用的蒸汽压力越高，排放的凝结水热能价值也就越大，据统计，不同压力下蒸汽产生的凝结水所含有的余热可占到蒸汽总热量的15%～30%，是一种数量可观、品质优良的理想余热资源。目前我国很多企业凝结水回收率很低的原因主要有以下几个方面：

（1）由于蒸汽疏水阀选型、安装有误以及疏水阀本身质量等问题，致使间接用汽设备无法正常疏水，或影响加热，或漏汽严重；

（2）没有很好地解决高温凝结水的泵送汽蚀、水击、气堵等问题，即使勉强用开放式方法回收，闪蒸降温的损失也十分严重；

（3）不同用汽设备产生的凝结水压力不同而出现的上下压共网问题得不到妥善

解决，使得各蒸汽用户不得不选择单独排放，从而造成了凝结水资源不能进行大规模综合利用的局面。

为了解决上述问题，近年来凝结水的闭式回收技术得到了越来越多的重视，相关的产品和设备不断涌现，但从整体来看，这项技术仍处于初级的分散开展的阶段，尚未得到全面的系统性应用

3.根本原理及系统流程

3.1凝结水闭式回收系统的特性

凝结水闭式回收技术的关键在于凝结水回收的过程始终在闭式系统中进行，不与空气接触，因而要依据科学的理论进行回收系统的合理设计。同时，作为一项完整的系统工程，凝结水闭式回收系统不仅需要有能力解决水击、泵汽蚀、上下压共网、水质保证等问题的专有回收设备，还需要锅炉、热设备、疏水装置、收集装置、管网、水处理装置、控制系统等各环节的有效匹配，才能最大限度地发挥系统的效率和优势。

3.2

凝结水闭式回收系统的组成与流程

密闭式凝结水回收系统主要由回收管网和回收泵站两局部组成。管网局部主要包括蒸汽疏水阀和回收管道；泵站局部的主要设备是凝结水回收装置，该装置采用高度集成化设备，将容纳凝结水的集水器，输送凝结水的汽动泵以及相关的控制阀门和仪表集于一体，大大节约了占地面积，并且安装简单，便于运行管理。

笔者以某学院集中锅炉房设计为例详细介绍凝结水闭式回收系统的流程。该锅炉房为院区内办公教学楼、报告厅、综合楼、学生宿舍等处的采暖和卫生热水系统，以及游泳池、洗衣房等设施提供热源。锅炉房内分别设置2吨和4吨的蒸汽锅炉各一台，满足冬夏季不同的负荷需要，同时，对采暖和卫生热水用汽水换热器产生的凝结水进行回收。由于采暖和卫生热水换热器所需的蒸汽压力不同，在对凝结水进行回收时将不可防止地产生上下压共网问题，可采用分别接入集水器的方式加以解决。此外，由于采用汽动泵作为动力输送，有效解决了高温凝结水的泵送汽蚀问题。

凝结水闭式回收系统的流程如图一所示，锅炉产生的蒸汽经过不同压力的用汽设备后由疏水阀疏水，并利用其背压将凝结水输送回锅炉房，进入凝结水回收装置。该装置中集水器的压力由压力调节阀控制，超压的少量闪蒸汽引入锅炉房内热水箱，由消声加热器将水加热后供值班人员淋浴使用。进入集水器中的高温凝结水由汽动泵直接送入：①容纳锅炉给水的软化除氧水箱，替代局部软化水，减小软化除氧设备的运行负荷，提高锅炉给水温度。②采暖换热机组携带的软水箱，充当全部采暖系统补水，从而节省补水所需软化水设备的投资。

图一凝结水闭式回收系统流程示意图

3.3

疏水阀的合理选择

密闭式凝结水回收系统中的管网局部是高温凝结水进入集水器的必经之路，因此，合理选择疏水阀是确保密闭式凝结水回收系统正常运行的关键环节。然而，相对于锅炉等大型设备来说，疏水阀在许多人眼中是不起眼的小设备，造成疏水阀的选型简单粗糙，出现了许多偏差。例如有的设计人员根据开式回收方法进行选型设计，导致采用密闭式回收技术时，管网压差减小，疏水排量下降，系统不能正常疏水；有的企业根据用汽设备疏水管径自己配置，没有按照压差和排量选取疏水阀排水孔直径，造成疏水阀排量过大或过小，出现漏汽或开旁通管的浪费现象。

3.3.1

疏水器排水量的计算

选择疏水器的规格，确定疏水器的排水能力，就是选择疏水器排水小孔的直径或面积。疏水器的排水量

可按下式计算：

疏水器的排水阀孔直径，mm

；⊿P

疏水器前后的压力差，kPa；

疏水器的排水系数。

当生产厂家在产品样本中已提供各种不同规格和不同情况下的排水量数据时，可参考这些数据来选择疏水器。

3.3.2

疏水器的选择倍率

选择疏水器的阀孔尺寸时，应使疏水器的排水能力大于用热设备的理论排水量，即：

疏水器的设计排水量，；用热设备的理论排水量，；

K疏水器的选择倍率。

疏水器的选择倍率应根据不同的热用户系统来确定。

3.3.3

疏水器前后压力确实定原那么

疏水器前后的设计压差值与疏水器的选择，以及疏水器后余压回水管网的资用压力大小密切相关。

3.3.3.1　疏水器前表压力P1确实定

疏水器前的表压力P1取决于疏水器在蒸汽供热系统中的位置。

当疏水器用于排除蒸汽管网的凝水时，P1=

P0，此处P0表示疏水点处的蒸汽表压力；

当疏水器安装在用热设备出口的凝水管上时，P1

=

0.95P0，此处P0表示用热设备前的蒸汽表压力；

当疏水器安装在凝水干管末端时，P1=

0.7P0，此处P0表示该供热系统入口的蒸汽表压力。

3.3.3.2　疏水器后背压值Pb确实定

为了保证疏水器能够正常工作，疏水器后的背压值Pb不应高于疏水器的最大允许背压P2.max值，即P2.max

n压力富裕系数，可取n=1.3~2

；⊿P由疏水器到排放终点之间的管道系统阻力；

排放终点，疏水接受容器内的压力；疏水器出口侧凝结水提升所需的静压水头。

4.经济效益和环保效益

实践证明，采用闭式凝结水回收技术能够产生显著的经济效益和环保效益，具体表现在：第一，大大减少了凝结水的闪蒸损失，从而使其本身的热量得到比拟充分的利用。据统计，将凝结水和闪蒸汽所含的热量完全回收，与将其完全排弃相比可节约锅炉燃料12-28％；与降温回收相比可节约锅炉燃料6%-22%。第二，水的循环利用率高达90%以上，有效地节约了水资源，同时凝结水与空气的隔离状态使得这局部锅炉给水能够保持优良的品质，相应地降低了对锅炉给水进行软化及除氧的处理费用。第三，从根本上防止了腐蚀性气体重新溶入锅炉给水，极大地缓解了对热设备及管网的腐蚀，延长了设备和管网的使用寿命。第四，大幅减少了锅炉的排污率〔一般与凝结水的回收率一致〕，在一定程度上增加了锅炉单位时间的产汽量，提高了锅炉出力。第五，减少了由于跑、冒、滴、漏而产生的热污染和噪声，改善了工人的工作环境。第六，烟尘飞灰、SO2、CO2、NO2等有害气体排放总量以及炉渣排放量可减少15-30%，可显著降低对周边环境造成的污染和破坏。

基于上述优势，如果该技术能得到大规模地推广应用，产生的经济以及社会效益将是不可估量的。有资料显示，北京某开发区工业节水示范园区热力中心拥有五台35吨蒸汽锅炉，总容量175吨/时，用蒸汽单位有近百家。该热力中心采用闭式凝结水回收技术，在全区内实现了凝结水的闭式回收，使凝结水平均回收温度提高到90℃，凝结水回收率提高到85%以上，年节约用水量5.55万吨,节约燃煤约2000吨,直接和间接经济效益达400余万元。同时，由于煤消耗量的减少，也相应降低了烟气的排放量，减少了锅炉的排污和炉渣的产生。据统计，仅此一项，每年可以减少炉渣排放

142.57吨，降低烟气排放1400万立方米，烟尘飞灰、SO2、NO2分别减少排放95.3吨、17.11吨、5.69吨。

5.结论

本文以节能与环保为理念，针对目前的现状和存在的问题，对闭式凝结水回收系统的流程与组成进行了详细介绍，并指出合理选择疏水阀的重要性，给出了选择疏水阀的原理及其计算方法，同时，特别说明了应用此技术所带来的经济效益和环保效益。我们有理由相信，随着国家“可持续开展〞战略的深入实施和人们环境保护意识的不断加强，该项技术将得到更加广泛的应用与开展，其经济价值和环保意义将越来越明显地表达出来。