蒸汽冷凝水的回收和利用

1、蒸汽冷凝水的回收和利用 蒸汽冷凝水的回收和利用 摘要：在蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能過程中，冷凝水回收是非常重要的一環(huán)。文章重點(diǎn)介紹了閉式冷凝水回收系統(tǒng)的工作原理及其系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)冷凝水的平安回收及回收利用過程中常出現(xiàn)的問題進(jìn)行了探討，并提出了一些解決方案。 關(guān)鍵詞：冷凝水；循環(huán)利用；蒸汽熱能 中圖分類號(hào)：TQ153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-237428-0092-02 隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的提高，人們對(duì)冷凝水的看法也在發(fā)生轉(zhuǎn)變。 曾經(jīng)被視為蒸汽輸送中低廉副產(chǎn)品的冷凝水，由于冷凝水回收技術(shù)的應(yīng)用，如今已被視為珍貴的資源。把冷凝水直接排掉，無異于丟掉可觀的經(jīng)濟(jì)效益。不同壓力下蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水所含有

2、的熱量不同，蒸汽壓力越高，冷凝水含有的熱能越大，其內(nèi)在能量相當(dāng)可觀。據(jù)統(tǒng)計(jì)，冷凝水含有的熱量可占到蒸汽總熱量的15%30%。由于冷凝水溫度較高，且含有一定量的化學(xué)成分，將未經(jīng)處理的冷凝水直接排掉也會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害并威脅人身平安。通過回收冷凝水，使鍋爐、蒸汽、冷凝水成為一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)，可以充分利用冷凝水中的熱能。當(dāng)今，許多科技人員都在探索冷凝水的二次利用方案以及如何使熱源回收到達(dá)最大化，閉式冷凝水回收系統(tǒng)就是其中一種。閉式冷凝水回收系統(tǒng)是一種使冷凝水在回收利用過程中不與大氣接觸的循環(huán)系統(tǒng)。一般來說，該系統(tǒng)運(yùn)行壓力高于大氣壓力，其節(jié)能效果和綜合效益優(yōu)于開放式回收系統(tǒng)。閉式冷凝水回收系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要

3、表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是由于閉式回收系統(tǒng)中閃蒸損失的大大減少和凝結(jié)水的及時(shí)輸送，使冷凝水本身的熱量得到了充分利用；二是由于冷凝水與空氣的隔離可以使水質(zhì)保持較好的軟化狀態(tài)，減輕了回水管道和附件的腐蝕；三是系統(tǒng)運(yùn)行平安可靠。 1 閉式冷凝水回收系統(tǒng)的工作原理 閉式冷凝水回收系統(tǒng)的循環(huán)構(gòu)成為： 鍋爐蒸汽管 網(wǎng)用汽設(shè)備疏水系統(tǒng)回收管網(wǎng)回收機(jī)組鍋爐，工作循環(huán)見圖1所示： 圖1 閉式冷凝水回收系統(tǒng)示意圖 在閉式冷凝水回收系統(tǒng)中，疏水閥將蒸汽運(yùn)行過程中產(chǎn)生的冷凝水與蒸汽別離，并將別離出的冷凝水輸送到集水箱；冷凝水輸送泵將集水箱中收集的冷凝水輸送到鍋爐給水槽，給水槽中的冷凝水經(jīng)過處理后再由給水泵輸送到鍋爐。給

4、水槽承當(dāng)著為鍋爐補(bǔ)水的功能，鍋爐運(yùn)行過程中消耗的水通過給水槽補(bǔ)充。未安裝冷凝水回收裝置的蒸汽系統(tǒng)，鍋爐運(yùn)行過程中消耗的水需要全部由新水補(bǔ)充。如果采用閉式冷凝水回收系統(tǒng)，那么新水的補(bǔ)充將大大減少。由于回收的冷凝水溫度較高，采用冷凝水為鍋爐補(bǔ)水還可以減少水的再加熱過程中 能源的消耗。與開式冷凝水回收系統(tǒng)相比，密閉式冷凝水回收系統(tǒng)較為復(fù)雜， 但熱源回收效果遠(yuǎn)大于開式冷凝水回收系統(tǒng)。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能效果，在確定回收方案時(shí)應(yīng)將疏水設(shè)備，回收設(shè)備和蒸汽用戶結(jié)合在一起綜合考慮，以尋求最正確的回收方案。 隨著技術(shù)的不斷開展，人們還將流體力學(xué)、單相流和兩相流原理，集中疏水引射技術(shù)、上下壓管路共網(wǎng)技術(shù)

5、和蒸汽動(dòng)能自動(dòng)加壓技術(shù)等運(yùn)用到閉式冷凝水回收系統(tǒng)中，這些新技術(shù)的運(yùn)用可將高溫冷凝水在低背壓或無背壓狀況下暢通地引回到回收機(jī)組；除污器、汽水別離、快排凝結(jié)水裝置、增壓汽蝕消除器、液位自調(diào)裝置和乏汽抽吸裝置等的應(yīng)用，可有效地將高溫冷凝水穩(wěn)定地輸送回鍋爐給水槽，保證回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 2 閉式冷凝水回收系統(tǒng)的構(gòu)成 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)主要由回收管網(wǎng)和回收機(jī)組兩大局部組成，其主要部件包括：冷凝水回收機(jī)組、疏水閥、冷凝水共網(wǎng)器、冷凝水提升器、閃蒸罐、冷凝水低壓輸送器和冷凝水精處理裝置等。冷凝水回收系統(tǒng)是否需要選用所有上述部件，取決于冷凝水的回收網(wǎng)絡(luò)，可根據(jù)實(shí)際情況決定上述部件的取舍。各部件的功能及選擇

6、條件如下： 2.1 冷凝水回收機(jī)組 冷凝水回收機(jī)組是閉式冷凝水回收系統(tǒng)的核心。冷凝水回收機(jī)組主要由自動(dòng)調(diào)壓裝置、除污裝置、氣蝕消除裝置、專用回水泵和自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。自動(dòng)調(diào)壓裝置安裝在集水箱內(nèi)，其功能是將設(shè)備平安和工藝平安分開，用平安閥保證設(shè)備結(jié)構(gòu)平安，用調(diào)壓裝置確保生產(chǎn)工藝的系統(tǒng)平安。自動(dòng)調(diào)壓裝置利用多級(jí)水封和“U型管原理，使二次汽在容器內(nèi)二次凝結(jié)。通過壓力調(diào)節(jié)可以保證水泵防氣蝕必須的正壓水頭，形成閉式系統(tǒng)，保證設(shè)備及管道內(nèi)無氧，不生銹；集水箱內(nèi)的除污裝置可將油污和雜質(zhì)過濾，提高水質(zhì)純潔度；氣蝕消除裝置可實(shí)現(xiàn)在水位下降時(shí)，上部倒流機(jī)構(gòu)自動(dòng)閉鎖，確保低水位時(shí)仍無汽蝕現(xiàn)象發(fā)生； 回水泵具有自動(dòng)加

7、壓的功能，可將冷凝水輸送至鍋爐給水槽?；厮糜须妱?dòng)型，空氣加壓型和蒸汽加壓型等多種形式，可依據(jù)現(xiàn)場條件選擇適宜的回水泵。自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)雙泵交替自動(dòng)運(yùn)行，上下液位監(jiān)測，溫度、壓力在線監(jiān)測，故障聲光報(bào)警等功能，并可納入DCS或BA系統(tǒng)，確保設(shè)備平安可靠運(yùn)行。常規(guī)的冷凝水回收機(jī)組的構(gòu)成見圖2所示： 圖2 冷凝水閉式回收系統(tǒng) 2.2 疏水閥 疏水閥的功能是別離蒸汽中的冷凝水，并將冷凝水輸送至冷凝水集水箱。合理選擇疏水閥是確保閉式冷凝水回收系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。疏水閥選型時(shí)要考慮設(shè)備耗汽量和疏水閥前后的壓差，如根據(jù)開式回收方法進(jìn)行選型，將導(dǎo)致閉式回收系統(tǒng)的管網(wǎng)壓差減小，疏水排量下降，系統(tǒng)不能正常

8、疏水；僅依據(jù)用汽設(shè)備疏水管徑進(jìn)行選型，不考慮壓差和排量，也會(huì)造成選取的疏水閥排量過大或過小，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。只有選擇排量適宜的疏水閥，才能保證用汽設(shè)備的冷凝水順暢排出。另外，由于疏水閥的冷凝水排出孔徑較小，為保證管道內(nèi)的雜質(zhì)不堵塞疏水閥，在疏水閥上游應(yīng)安裝過濾器。 2.3 冷凝水共網(wǎng)器 冷凝水共網(wǎng)器的功能是平衡各支路冷凝水的壓力，確保各種壓力的冷凝水均能回到閉式冷凝水回收機(jī)組。在蒸汽供熱系統(tǒng)中，如果各支路用熱設(shè)備不同，且冷凝水回水壓力差異較大，此時(shí)將各支路冷凝水流入同一閉式冷凝水回收機(jī)組時(shí)會(huì)造成壓力不穩(wěn)，甚至無法回收低壓冷凝水。此種情況下，假設(shè)根據(jù)壓力不同設(shè)置多臺(tái)回收機(jī)組，將造成投資和運(yùn)

9、行費(fèi)用的提高，選用冷凝水共網(wǎng)器可將不同壓力的冷凝水引入集水箱。冷凝水共網(wǎng)器利用流體力學(xué)射流理論，利用高壓冷凝水或回收器循環(huán)泵的壓頭來引射中壓、低壓凝結(jié)水，平衡各支路冷凝水的壓力，使各種壓力的冷凝水均能回到閉式冷凝水回收機(jī)組。 2.4 閃蒸罐 閃蒸罐的功能是從冷凝水中回收閃蒸蒸汽。過熱冷凝水或鍋爐排污水沿閃蒸罐切線進(jìn)入罐內(nèi)，根據(jù)流體兩相流和渦流別離理論，在罐內(nèi)擴(kuò)容后，壓力降低，會(huì)在罐內(nèi)產(chǎn)生閃蒸汽，可以引入低壓蒸汽管道或通過噴射器加壓后將蒸汽重新引入管道并輸送到用熱設(shè)備，使原來低品質(zhì)的熱能重新得到利用。聚集在下部的飽和凝結(jié)水經(jīng)疏水閥后流到冷凝水回收裝置。 2.5 冷凝水低壓輸送器 冷凝水低壓輸送器

10、的功能是將壓力很低的冷凝水輸送到集水箱。當(dāng)多路共網(wǎng)時(shí)一路壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他路壓力，而該路凝結(jié)水量又較小時(shí)，另加一臺(tái)回收器會(huì)造成初投資和運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)。冷凝水低壓輸送器可利用冷凝水回收機(jī)組水泵出口高壓水引射低壓凝結(jié)水來進(jìn)行工作。 2.6 冷凝水精處理裝置 高溫凝結(jié)水回收后，由于往往含有金屬氧化物、膠硅和懸浮雜質(zhì)、過量的油類等有機(jī)污染物、各種Na+、Ca2+、Mg2+等離子超標(biāo)和蒸汽凝結(jié)水呈酸性等問題，不能到達(dá)工業(yè)鍋爐的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。凝結(jié)水精處理裝置可以根據(jù)要求，進(jìn)行過濾、除油、除鐵、除鹽等，使水質(zhì)到達(dá)到達(dá)工業(yè)鍋爐的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 3 冷凝水回收中經(jīng)常遇到的問題及解決方案 3.1 管道內(nèi)有背壓 產(chǎn)生背壓的主

11、要原因及對(duì)策： 3.1.1 垂直提升的冷凝水排放管道距離回收管道距離過大。此時(shí)，應(yīng)降低冷凝水的垂直提升高度；如無法降低垂直提升高度，可采用分級(jí)提升。 3.1.2 冷凝水回收管道選型錯(cuò)誤。此種情況下，應(yīng)重新選擇管道。 3.1.3 與冷凝水收集槽連接的回收管道彎管過多，流體與管道摩擦較大，導(dǎo)致流通不暢。此時(shí)，應(yīng)重新設(shè)計(jì)管道路線，減少彎管或選擇較大半徑的彎管。 3.1.4 工作蒸汽泄漏至冷凝水回收管內(nèi)。此時(shí)，應(yīng)檢查管道阻止蒸汽泄漏。 3.1.5 管道內(nèi)存在真空。此時(shí)，應(yīng)排除管道內(nèi)的氣體，并找出氣體存在的原因。必要時(shí)，可安裝自動(dòng)排氣閥。 3.2 滯流 當(dāng)用汽設(shè)備內(nèi)的蒸汽壓力小于或等于蒸汽疏水器的背壓時(shí)就會(huì)發(fā)生滯流。產(chǎn)生滯流的主要原因及對(duì)策： 3.2.1 負(fù)載下降或熱量需求下降，此時(shí)，應(yīng)平衡蒸汽需求。 3.2.2 溫度控制閥開度減少，蒸汽流量降低，應(yīng)檢查控制閥工作狀態(tài)，并及時(shí)修理或更換有問題的部件。 3.2.3 蒸汽供汽壓力下降，應(yīng)調(diào)整供氣壓力或選擇適宜的冷凝水回收泵/閥。 3.2.4 由于所需熱量逐漸減少，蒸汽壓力已經(jīng)降至設(shè)定值，平衡蒸汽壓力或選擇適宜的冷凝水回