在工业生产中, 蒸汽作为一种用途极为广泛的能源, 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, 饱和冷凝水平均具有蒸汽热能的20%左右, 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。
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。
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。
1.3 闭式冷凝水回收系统的设备投资及经济效益分析
1.3.1 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。
1.3.2 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。 (3) 节水及软化水价值。综合水价及水处理分析计算。
2 吉炭蒸汽系统改造方案
2.1 企业现状
吉炭蒸汽系统包括蒸汽生产、管道输送、工艺过程中的加热、生活用热等环节。蒸汽来源分为两个部分:自产蒸汽和外购蒸汽。同时, 余热锅炉产生的蒸汽也接入管网。各车间及用户的供汽来自于厂区总分汽缸。生产和生活用汽通过分汽缸进行互相调配, 以满足各种用户的需要。
2.2 存在的问题
厂区夏季耗气量为6万t, 冬季耗气量为22.5万t。全年蒸汽消耗量主要集中在冬季采暖上, 由于厂区蒸汽采暖用热建筑经过了多次变更和扩建, 而全厂的蒸汽回水系统仍为始建状态。因此优化蒸汽采暖系统会有很高节能潜力。根据初步调查的结果, 厂区蒸汽采暖系统主要存在以下问题: (1) 蒸汽管网缺乏有效的计量和调节手段。 (2) 蒸汽管网、工艺用汽设备疏水系统不完善, 蒸汽热能未完全利用就进入冷凝回水管网, 导致蒸汽耗量大。 (3) 生产、生活用汽的高温凝结水余热未充分回收利用, 蒸汽回水、凝结水直排等能源浪费现象非常普遍。
2.3 改造方案
2.3.1 增加计量和调节手段, 保障蒸汽管网的高效运行
通过在每个用热单元增设减压阀、调节阀和流量计等措施, 对不同的用户进行分别控制。针对不同用户的用汽要求, 通过准确的计量和调节, 予以满足蒸汽用户的用量, 使每个主要的用户可以按需调节。
2.3.2 完善采暖、工艺用汽设备疏水系统, 降低蒸汽耗量, 减少蒸汽损失
在每个用热单元增设疏水阀, 对管道线路长的用户增设冷凝泵强制回水。使其满足蒸汽系统自动阻汽、排水、排空气的任务, 达到节汽目的。用设计合理的疏水阀提供最佳的节能效果。
2.3.3 充分回收利用生产、生活用汽凝结水资源
充分回收利用生产、生活用汽凝结水资源, 将蒸汽冷凝水用于换热站换热后, 回收到燃气锅炉、余热热炉水箱, 提高锅炉产汽量并降低软化水费用。其它无法回收的冷凝水就近加热热水供浴池洗浴。
2.4 节能降耗效益分析
根据2010年动力能源统计数据, 蒸汽总产量为28500t, 凝结水回收量按照80%计算, 回收的凝结水温度在105℃左右 (经过余热利用后凝结水温度在95℃左右) ;1.1MPa蒸汽热值为664.1kcal/kg;15℃软化水热焓值为:15kcal/kg;105℃凝结水热焓值为:105kcal/kg。凝结水闪蒸率3%。
(1) 节约水费。节约水量即为锅炉用水量:6t/h×8000h=4.8万t/年。水价格为1元/t, 软化水处理费用5元/t, 年节约水费:4.8万t× (1元/t+5元/t) =28.8万元。 (2) 回收冷凝水热量折换节约蒸汽费用。 (105-15) ÷664×28500×80%=3090t蒸汽, 1吨蒸汽按130元计算, 年节约蒸汽费用40.17万元。 (3) 节约蒸汽费用。因经改造后蒸汽泄漏率 (包括疏水器泄漏) 将大幅减少, 节约蒸汽量按5%计算。节约蒸汽费用:28500t/年×130元/t×5%=18.52万元。以上合计年节约费用:87.49万元。
3 结语
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、燃气及水处理费用, 对企业的节能降耗, 提高经济效益有显著的作用。
摘要：文章通过介绍蒸汽冷凝水回收系统的方式和特点, 根据中钢吉炭蒸汽系统的现状, 分析了中钢吉炭冷凝水回收利用的可行性。表明一个成功运行的冷凝水回收系统, 对节能降耗、提高经济效益有重要的作用。
关键词：蒸汽冷凝水,节能降耗,回收利用
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