蒸汽凝结水回收的技术和经济分析.doc

蒸汽凝结水回收的技术和经济分析方成森 (机械工业第一设计研究院 ,安徽蚌埠233017) 摘要:蒸汽凝结水回收利用多年来一直没有得到很好的解决，随着密闭式蒸汽凝结水回收系统的出现，在以蒸汽为间接加热介质的各种行业，蒸汽凝结水回收应该广泛推广使用。关键词：间接加热、冷凝水、密闭式蒸汽凝结水回收装置随着我国经济的飞速发展，尤其是近年来基础工业的迅猛发展，蒸汽以它的品质优良、清洁环保被许多工业作为加热能源而被广泛使用。那么在以蒸汽作为间接加热时，其凝结水的回收就更凸显重要，蒸汽凝结水的回收不但符合国家的节能政策，更节约了日益匮乏的水资源。凝结水含有蒸汽热焓的20%-30%，是相当可观的余热资源，但长期以来，我国很多企业的凝结水回收率却很低，造成热能和水资源的巨大浪费，其主要原因有两个方面：一方面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，或漏气严重；另一方面由于没有很好的解决高温凝结水泵的汽蚀问题，回收多采用开放式，闪蒸降温的损失十分严重。第一方面已不成问题，第二方面，近年来，国内研究所和厂家借鉴国外先进经验，已成功开发和生产了密闭式蒸汽凝结水回收装置。该系统的工作原理：系统运行时，凝结水从用热设备排出，经疏水器进人凝结水回水器。凝结水回水器由闪蒸罐、除污器、冷凝水快排装置，压力平衡装置、汽蚀消除器、蓄水箱、液位变送传感器、凝结水泵等组成。当高温冷凝水进八闪蒸罐后，在罐内进行汽水分离冷凝水通过快排装置流入蓄水箱，产生的二次汽通过引射装置送进凝结水泵出水管道，使闪蒸汽得以密闭回收。闪蒸罐内由于汽体与液体不断排除，使闪蒸罐内的压力永远保持低于用热设备冷凝水排出口的压力，从而保证了回水背压即使在较低的情况下也能顺畅地进入。闪蒸罐与蓄水箱通过快排装置相连，为了让凝结水很快地流人蓄水箱在箱内设置了压力平衡装置。通常情况下，其工作压力设置在O .1MPa以下，在实际选用时将根据回水背压的高低选择相对应的箱内工作压力， 使箱内永远保持密闭，不通大气。在蓄水箱内的汽、液两相流体，在压力平衡装置调节下，使液面上形成一定的压力，再通过汽蚀消除器，使凝结水泵在吸人高温凝结水的过程中，改变了水泵汽蚀发生的条件，保证了整个回水在密闭运行条件下，凝结水泵不发生汽蚀。根据各系统工况的实际需求，该设备的水泵动作方式分为两种：一种为连续运行，主要针对供水连续性要求相当严格的情况，而采取的运行方式，另一种为间歇式运行，水泵按箱内凝结水的充满度来设置的运行方式。在同一电器控制柜内分别有手动与自动两种控制方式，当设置在自动时，水泵在高液位时启动，低液位时停止，当蓄水箱内水位超出高水位线时两台水泵同时启动，待水位到达下限时两台水泵同时停止。若某一系统发生故障，将会自动发出声光报警，正常运行时，两台水泵会定时切换。系统的特点与优点：1）该装置取代现行蒸汽锅炉房凝结水开式回收系统用的凝结水箱或水池，使凝结水在密闭系统中得以回收，水质不受污染。2）本设备可以在凝结水温度为110180、回水背压在0.2一O.6MPa条件下密闭运行。其二次蒸汽无外逸，凝结水回收率可高达95。与传统的开式系统相比，可提高供热设备热利用率。可节约蒸汽1015。该系统的投入运行可大大地降低锅炉房一次能源的消耗，设备投人运行后在一到二年内即可回收全部投资。3）采用凝结水泵回水，可以满足远离锅炉房热用户的回水。4）对于输送超过温度120的高温凝结水时，采用自身引射系统：其一，能确保“回水器”内压力永远低于用热设备凝结水排出口的压力，使各点凝结水顺畅地流回“回水器”；其二，使凝结水泵保持在较低水温条件下运行，降低了凝结水泵的工作温度热负荷，延长了水泵的使用寿命。其三，减少了凝结水泵的输送量，降低了凝结水泵电功率的消耗，具有更明显的节能效果。5）结构简单：集闪蒸罐、冷凝水快排装置、压力平衡装置、液位变送器、除污器、气蚀消除器、蓄水箱为一体，外加保温与方形护板的整机装置（一般情况蓄水箱平衡装置压力设置在O.1Mpa以下）。系统运行时能达到自动启闭、自动报警、自动调压及凝结水泵自动切换等一系列智能化的程序控制。设备整体化好安装维修方便。6）安装灵活性强：既可安装在回水管道始端，也可以根据用汽设备布置情况，安装在地下。计算示例：下面就某汽车公司凝结水的回收为例，作一经济分析：该公司涂装一车间用蒸汽20t/h，涂装二车间用蒸汽30t/h，间接加热用汽源于某热电厂DN500的供汽管道，电厂与该厂涂装二车间最远距离4km，大量的蒸汽凝结水由于温度过高，不能直接排放，需设降温池降温后才能排放到市政排水管。该公司分管技术的领导和工程技术人员亦认为蒸汽凝结水排放非常浪费，在经过广泛调查和充分研究后，分别在每个车间设置了一套密闭式蒸汽凝结水回收装置，经回收的凝结水汇集到凝结水母管，通过管道输送回电厂，经化学处理合格后送往除氧器。一、运行成本及能源成本1）凝结水负荷 50t/h95%=47.5 t/h（使用密闭式蒸汽凝结水回收装置， 因系统密闭运行，无闪蒸损失，凝结水回收率高达95%）2）年运行时间 4800h3)水及污水成本（排污费） 2.45元/t 水处理化学品成本 8元/t 水的总成本 10.45元/t4）凝结水回收温度 70 （加热设备冷凝水 80，到电厂后约70） 补冷水温度 15 补水温升 555)燃煤成本 500元/t6) 蒸汽成本 105元/t7）工业用电 0.55元/(kw.h)a) 回收凝结水所节约的水及化学处理剂：年节约水=凝结水负荷年运行小时总成本 =47.5480010.45=238.26万元b) 减少补冷水预热所节约的煤年节约煤=（凝结水负荷年运行小时补水温升）/（煤净含热量锅炉效率） =（47.5480055）/（55000.9）=2533t节约煤效率=2533500=126.65万元每年共节约364.91万元二、投入成本：涂装一车间、涂装二车间密闭式蒸汽凝结水回收装置各一套，分别为45万元、55万元，回水母管为DN150，与DN500蒸汽管共架敷设（DN150回水管跨距不够，采取加强措施），为提高凝结水回收质量，回水母管采用内涂塑钢管，管网投资约520万元，凝结水化验部分约10万元，一次性投资约630万元。三、年运行成本:两套蒸汽凝结水回收装置其凝结水泵耗电量分别为30KW、45KW，电费用为（30+45）48000.56元/度电=20.16万元, 凝结水化验、加药处理（主要是凝结水含铁量超标）及人员工资年约40万元，年运行成本共计约60万元。从以上分析可以看出，投资不到二年可全部收回，以后每年净节约资金304.9万元，可见效益非常显著。从上例的分析可以看出，对热用户的凝结水回收应从技术和经济条件上，经综合比较后确定，这些条件是： 能够回收的凝结水质量和数量； 处理凝结水所需的费用；（包括用户与电厂或用汽单位间的距离