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蒸汽冷凝水回收技術(shù)

蒸汽作為常見的的熱量載體,純凈安全,而且熱容量高,在工業(yè)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。蒸汽在用汽設(shè)備中釋放熱量,最終變成冷凝水,通過疏水器排放。這部分冷凝水不僅具有相當(dāng)可觀的余熱資源,而且水質(zhì)優(yōu)良,沒污染的話可以作為蒸餾水用。回收不當(dāng),會造成巨大的浪費(fèi)。所以,針對不同的使用條件和工況,采用恰當(dāng)?shù)姆绞降幕厥绽淠且豁椃浅V档醚芯康恼n題。

1、蒸汽冷凝水回收的意義

蒸汽冷凝后,會產(chǎn)生質(zhì)量相當(dāng)?shù)南嗤瑝毫Φ睦淠?。蒸汽的熱量由潛熱和顯熱兩部分組成。加熱設(shè)備通常使用飽和蒸汽,飽和蒸汽用于加熱后,釋放出潛熱,這是蒸汽中蘊(yùn)含的絕大部分能量,而剩余在冷凝水中的熱量就是顯熱。

冷凝水自壓力較高的換熱設(shè)備排除后,由于蒸汽疏水閥后的壓力較低,一部分冷凝水會閃蒸成二次蒸汽。閃蒸氣的比例由冷凝水的溫度、壓力決定,一般閃蒸蒸汽占到高壓冷凝水的10%-15%。我們分析一下冷凝水排放的熱量轉(zhuǎn)換,以常用的表壓0.6MPa蒸汽為例,飽和汽比焓為2768kj/kg,高溫冷凝水的比焓為721kj/kg,自疏水器排放到大氣環(huán)境中,壓力為常壓,每千克水中只有419kj的熱量,那么多余的熱量:721-419=302kj,這部分就是二次閃蒸成蒸汽的熱量。已知常壓下的蒸發(fā)焓為2258kj/kg,那么:

二次閃蒸蒸汽的百分比 =×100% = 13.4%

冷凝水占蒸汽熱量的百分比=×100% = 26%

由上述計算中可以看到冷凝水及冷凝水二次閃蒸汽的熱量比例,使用蒸汽壓力越高,排放的冷凝水熱能價值越大。另外,鍋爐補(bǔ)水采用的軟化水或去離子水,原水要經(jīng)過樹脂離子交換或膜過濾等工藝處理才能達(dá)標(biāo),鍋爐運(yùn)行中要保障鍋水的品質(zhì),還要有定期排污、連續(xù)排污的損耗,就回收水而言,依然有很大的價值。

2、蒸汽冷凝水回收方式

總體來說,蒸汽冷凝水的回收有開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)之分。

⑴ 開式系統(tǒng):

最常見的是開式水箱,冷凝水進(jìn)入敞口水箱收集。冷凝水進(jìn)入水箱壓力驟降,水溫高于常壓沸點(diǎn),產(chǎn)生了大量二次閃蒸汽。這種回收方式簡單,但是回收不徹底,閃蒸汽基本全部浪費(fèi),能源利用率低。

⑵ 閉式系統(tǒng):

主要是通過特種設(shè)備及管道的布置,閉式回收蒸汽凝結(jié)水?;厥障到y(tǒng)不與大氣接觸,減少跑、冒、滴、漏的熱損失和熱污染,冷凝水的回收溫度可達(dá)100℃以上,節(jié)約水處理費(fèi)用,節(jié)能率達(dá)高達(dá)20%以上。 因此閉式回收方法將成為冷凝水回收工作的主要方法,下面重點(diǎn)介紹閉式回收的幾種方式。

3、蒸汽冷凝水閉式回收的實例

(1)用熱設(shè)備的冷凝水回收

換熱器是最典型的用熱設(shè)備,根據(jù)用熱負(fù)荷的大小和用途來選擇換熱器的形式和換熱面積。設(shè)備的冷凝水排放量大,冷凝水排放回收有問題,會直接影響到換熱效果。圖1是較典型的閉式回收的流程:

此類閉式系統(tǒng),需要注意將排氣管線回接到熱交換器空間里,以平衡熱交換器、集水罐、汽泵的壓力,這樣才能使冷凝水靠重力流入集水罐和汽泵,回收到冷凝水系統(tǒng)。特別指出的是,此類系統(tǒng)不需要安裝蒸汽疏水器。

汽泵使用蒸汽或惰性氣體作為動力源,回收冷凝水,不使用電力。它由彈簧輔助的浮球聯(lián)動機(jī)構(gòu)操作,排放量大,結(jié)構(gòu)緊湊,工作可靠,而且沒有密封泄露和汽蝕的困擾。

(2)二次閃蒸汽的再利用

如果用熱設(shè)備使用的蒸汽壓力較高,二次閃蒸汽可采用梯級利用的方式,用于低壓用汽設(shè)備,如圖2:

高壓蒸汽的冷凝水收集到閃蒸罐,閃蒸的二次汽用于低壓系統(tǒng)的加熱。高低壓蒸汽管線間的減壓閥組用于系統(tǒng)開車,或補(bǔ)充低壓蒸汽的不足。這樣的系統(tǒng),匹配好高壓蒸汽、低壓蒸汽的量是很關(guān)鍵的,否則互相牽制影響使用。比如,當(dāng)產(chǎn)生的二次低壓汽供一個加熱器用不了,兩個同時供又不夠用,這種情況兩個低壓加熱器須同時使用,否則會影響高壓加熱器的用量。不夠的汽量通過減壓閥補(bǔ)充。

(3)利用噴射泵回收

如果一次蒸汽的壓力不高,閃蒸汽產(chǎn)生的二次汽壓力太低,可采用蒸汽噴射泵引射的方法。如圖3。

蒸汽噴射工藝?yán)靡淮握羝溟W蒸罐內(nèi)的二次蒸發(fā)汽,混合后在噴射泵的出口管道形成壓力較低的二次蒸汽,輸送到其他的用汽點(diǎn)。引射系統(tǒng)主要由蒸汽噴射泵、壓力變送器、控制系統(tǒng)及配套閥門儀表組成。當(dāng)使用二次汽的負(fù)荷變化時,壓力變送器將信號送到控制系統(tǒng),輸出調(diào)節(jié)信號至噴射泵的電動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動調(diào)節(jié)高壓蒸汽的進(jìn)汽量,從而保證二次蒸汽的壓力穩(wěn)定。另外,通過噴射泵的引射作用,閃蒸罐內(nèi)的壓力是負(fù)壓,這樣冷凝水的汽化更加充分。也有一些特殊的場合采用多級引射裝置,目的也是為了更充分的利用余熱。

以上列舉了常見的回收冷凝水的幾種方式,雖然不同的工藝條件回收方式有所區(qū)別,最終的目的是盡可能多的利用熱能和冷凝水,最大限度的節(jié)約能源。在工程實際中,不能只局限于簡單的幾種模式,還要根據(jù)實際情況靈活多變的應(yīng)用,才能達(dá)到最佳的效果。