蒸汽冷凝水闭式回收系统在工业中的应用

来源：发布时间：2014-07-15 11:42:05点击率：

摘要：介绍蒸汽冷凝水回收系统的方式和特点，在此基础上对闭式回收系统的设备投资和经济效益进行分析，并以某啤酒厂的实例证明此系统的可行性，表明蒸汽冷凝水的回收具有显著的节能效果。
     关键词：蒸汽冷凝水闭式回收系统节能经济效益
    中图分类号：ＴＫ０１９   文献标识码：Ａ   文章编号：１６７２－９０６４（２００６）０４－００６９－０２
     在工业生产中，蒸汽作为一种用途极为广泛的能源与很多企业有着不可分割的联系。大量的工业用水和以煤炭为主的能源被用来产生蒸汽，蒸汽的热力又被用来实现工业生产工艺过程。而蒸汽释放出部分热能后生成的冷凝水往往被直排。这是因为要提高蒸汽使用设备的生产效率，即加热效率，就必须尽快把传热效率低的冷凝水从蒸汽中排出去。蒸汽在各用汽设备中放出汽化潜热后，变成同温同压下的饱和冷凝水，如果未受污染，冷凝水近于纯净的蒸馏水，可以直接作为锅炉给水。一般来说，饱和冷凝水平均具有蒸汽热能的２０％左右，如不回收，不但损失热能，还将增加化学水处理费用，增加锅炉排污量及由此增加的热损失。但长期以来，很多企业的冷凝水回收率很低，造成热能和水资源的巨大浪费，其主要原因就是没有很好地解决高温冷凝水的泵送汽蚀问题，回收系统多采用开放式，闪蒸降温的损失十分严重。因此大量回收冷凝水是一项重要的节能措施，若采用有效、合理的冷凝水回收系统，将为企业带来可观的效益。
    １冷凝水回收系统特点
     一般来说，冷凝水回收系统可分为开式回收系统和闭式回收系统两大类。
    １．１开式回收系统
     开式回收系统是工业企业沿用很久的一种蒸汽冷凝水回收方法，其特点是在凝结水的回收和利用过程中，回收管路的一端是向大气敞开的，通常是凝结水的集水箱敞开于大气。当凝结水的压力较低，靠自压不能到达再利用场所时，可利用泵对凝结水进行压送。这种系统的优点是设备简单，操作方便，初始投资小；但是系统所得的经济效益差，且由于凝结水直接与大气接触，凝结水中的溶氧浓度提高，易产生设备腐蚀。其工艺流程图如图１。
    １．２闭式回收系统
    闭式回收系统是凝结水集水箱以及所有管路都处于恒定的正压下，系统是封闭的。该系统以喷射技术为核心，有效解决了高温冷凝水的泵送汽蚀问题。系统中凝结水所具有的能量大部分通过一定的回收设备直接回收到锅炉里，凝结水的回收温度仅丧失在管网降温部分。由于封闭，水质有保证，减少了回收进锅炉的水处理费用。其优点是凝结水回收的经济效益好，设备的工作寿命长。其工艺流程图如图２。


     通过对上述两种回收系统的分析，可以看出闭式回收系统相对于开式回收系统，节能效率更高，环境污染更少，所以在企业冷凝水回收项目中被优先考虑和采用。
    ２闭式冷凝水回收系统的设备投资及经济效益分析
    ２．１系统的设备投资
     冷凝水闭式回收系统的设备投资体现在４部分：
     （１）用汽设备的疏水器改造。对已有的疏水器应用较好则保留，若应用效果较差的则更换。
    （２）管网及其防腐保温。对已有的管网，设计不合理、水击和汽蚀严重的予以改进。以前没有的重新设计，可根据疏水阻力情况和厂区设施要求进行架空或走地沟。
    （３）回收泵站。根据厂区和设备条件，选择分站和总泵系统，对已有开式系统，可对原有水泵应用防汽蚀技术，并相应改进控制系统。
     （４）技术服务和工程施工费用。
     费用累计为全部工程投资，由于涉及原有工程情况，因此投资情况需要必要的现场考察和进行可行性分析论证。
    ２．２系统的经济效益分析
     闭式回收系统的实施应用，节能效益的体现针对以前状况是个对比值。若以前为开式回收系统则和开式系统对比，若以前有部分利用，诸如采暖或其它用热，则扣除这部分用热量，一般从以下几个方面分析：
     （１）用汽设备漏气量的减少。它综合了疏水器功能、系统设计参数等，需要进行前后对比测试。实际节能值应按企业生产蒸汽价值折算。
    （２）提高利用回收冷凝水温度。它可与开式回收系统的回收温度对比，也可与原锅炉上水温度对比，并加上锅炉给水减少量的价值。一般按实物煤计算。
     （３）节水及软化水价值。综合水价及水处理分析计算。
     （４）社会效益和间接效益分析。社会效益包括闭式系统减少了跑、冒、滴、漏，减少了烟尘及废水排放等产生的污染。间接效益包括给水温度的提高，单位时间内锅炉产汽量增加，蒸汽的闭式循环，保证了锅炉供给压力稳定等。
    ３实例应用
    ３．１企业现状
     呼和浩特市塞北星啤酒厂是一家年产啤酒９万ｔ的中型企业，该厂现有锅炉３台，其中２台１０ｔ／ｈ，ｌ台６ｔ／ｈ。生产的蒸汽压力为０．８ＭＰａ，企业主要用汽设备为糊化锅、糖化锅、煮沸锅，使用的蒸汽压力为０．４ＭＰａ。煮沸锅原有一套冷凝水回收系统，相当于开式回收系统。
    ３．２企业存在的问题
    （１）冷凝水热量的损失。冷凝水是高品位的饱和水，其所含热量约占蒸汽所含热量的２０％左右。现在煮沸锅加热后产生的冷凝水回收到冷凝水罐中，产生的二次闪蒸汽排空，水温降低后由卧式普通清水泵输送回锅炉房。
    （２）糊化锅、糖化锅的冷凝水直接排入地沟。糊化锅、糖化锅冷凝水直接排入地沟同样损失了大量热量和高品质的软化水，并且大量的热气散发在车间内，造成了车间内到处“下雨”，给车间的设备、建筑、卫生、电器形成了很大安全问题。
    ３．３解决方案
     （１）将原有开式回收系统改为闭式回收系统，通过对水泵加装防汽蚀装置解决水泵汽蚀问题，定压产生的二次闪蒸汽用于加热生活用水。
     （２）回收泵站采用自动控制，取集水罐的一个区间设为上水位限和下水位限，当水位达到上水位限时，水泵自动开始运行输送冷凝水到除氧器，当水位降到下水位限时，水泵自动停止。工艺流程图如图３。
    ３．４节能效益分析
     原始数据：冷凝水量７．０ｔ／ｈ；煤的热值２２１９０ｋＪ／ｋｇ；锅炉效率８０％；煤价２２０元／ｔ；水价３．３元／ｔ；０．３ＭＰａ的冷凝水的焓值ｉ＝６１３ｋＪ／ｋｇ；年生产时间１２３０ｈ／ａ，蒸汽价格１１０元／ｔ；

     给水温度ｔ＝１１℃；疏水阀漏汽率按５％计算。
    （１）闭式回收每年节约的煤量：Ｂ＝２６９ｔ／ａ。
    （２）年节约煤的价值：Ｃ１＝５９１８０元／ａ。
    （３）年节约软化水的价值：Ｃ２＝２８４１３元／ａ。
    （４）年减少疏水阀漏汽的价值：Ｃ３＝４７３５５元／ａ。
    （５）年节约总价值：Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＝１３４９４８元／ａ。
    注：厂家已回收３０％冷凝水，故改造后节约总价值为：Ｃ＝９４４６４元／ａ；增加的用电量与减轻锅炉负荷，双方互总抵。
     ３．５改造费用
     系统改造的总费用为４．３６万元，所需设备详见表１。
                                     表１系统改造所需设备

    ３．６投资回收期
    Ｔ＝６个月
    ４结束语
     冷凝水回收作为一种重要的节能措施将会被越来越重视。若企业都采用闭式回收系统大量回收冷凝水，定会显著提高整个热力系统的效率，节约电、煤及水处理费用，对企业的节能降耗，提高经济效益有显著的作用。

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