浅谈蒸汽凝结水回收系统及疏水阀的合理选择

浅谈蒸汽凝结水回收系统及疏水阀的合理选择单位：煤层气分公司 姓名：孟宪珩摘要：本文主要介绍了蒸汽凝结水回收系统的工艺流程及特性，详细介绍了疏水阀的合理选择问题，讨论了凝结水回收系统的热经济性，分析了采用蒸汽凝结水回收系统所带来的经济及社会效益。关键词：蒸汽凝结水回收系统；回收方式；疏水阀；热经济性1 绪言随着人类社会的进步和经济的飞速发展，世界范围内的能源短缺现象日益突出，节能环保成为社会优先考虑的问题。如何合理高效地利用能源，保护自然环境，已经成为世界各国共同关注的课题。蒸汽作为一种热能载体广泛地应用于工业领域当中，目前我公司部分罐区均采用蒸汽锅炉为室内采暖系统和罐上水封供热，由于我国蒸汽热力系统的能源利用效率较低，蒸汽供热系统中有半数以上的凝结水没有经过完全回收和充分利用，蒸汽锅炉也就成了耗能耗水大户。而凝结水所具有的热量可达蒸汽全热量的20%30%，是一种数量可观、品质优良的理想余热资源。因此，有效的回收和利用凝结水具有很大的节能潜力。鉴于凝结水回收技术所带来的巨大经济及社会效益，越来越多的企业开始重视凝结水回收问题，以及通过有效的余热利用，节约能源，保护环境，降低生产成本。我国是发展中国家，人口众多，资源短缺。在我国加快推广应用凝结水回收技术具有重大的现实意义和深远的战略意义。2 蒸汽凝结水回收系统2.1 系统分类通常情况，根据系统是否与大气相通将蒸汽凝结水回收系统分为开式蒸汽凝结水系统与闭式蒸汽凝结水回收系统两大类。2.2 系统工艺流程及特性2.2.1 开式凝结水回收系统开式凝结水回收系统（如图1所示）是把凝结水回收到锅炉的给水罐中，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。凝结水在集水箱里蒸发并卸掉过高的压力，从而变成稳定的高位能的冷凝水，冷凝水再靠位能差返回锅炉房的凝结水箱。当凝结水的压力较低，靠自压不能达到再利用场所，或者集水箱位置低于利用场所时，可利用泵对凝结水进行压送。存在的问题是凝结水温度高于100，开式集水箱会产生大量蒸汽逸入大气，不仅浪费了热能，而且在寒冷地区还会产生通气管室外部分结冰等问题。因此可以考虑在凝结水管进入凝结水箱前先串联一些散热器，使水温降到100以下。另外，由于凝结水直接与大气接触，凝结水中的溶氧浓度提高，不可避免的加剧了对管道和设备的腐蚀。开式凝结水回收系统的优点是设备简单、操作方便、初始投资小。这种系统适用于小型蒸汽供应系统，凝结水量较小、二次蒸汽量较少以及输送距离短的系统。该系统被采用时，应尽量较少冒汽量，从而减水热污染、工质和能量的损失。图1开式凝结水回收系统1蒸汽管；2用热设备；3疏水阀；4开式水箱；5凝结水箱；6余压凝结水管；7开式凝结水管；8通气管2.2.2 闭式凝结水回收系统闭式凝结水回收系统（如图2所示）是将各散热设备排出的高温凝结水利用疏水阀余压送入二次蒸发箱，二次蒸发箱是封闭的与大气隔绝，并控制箱内的压力一定。高温凝结水进入二次蒸发箱，经分离后的二次蒸汽可就近引入低压蒸汽散热设备加以利用，凝结水借位能差流回锅炉房凝结水箱。凝结水总管在进入凝结水箱前应局部抬高，形成回形管，以避免凝结水箱出现真空时被倒吸排空，保证管网凝结水始终处于满流状态。二次蒸发箱一般架设于地面上约3m高处，箱内压力一般定为20kpa40kpa。当低压蒸汽用量小于二次蒸汽量时，箱内压力升高，并通过箱体上的安全阀排汽降压；当蒸汽用量大于二次蒸汽量时，箱内压力降低，可通过蒸汽补给管自动补入蒸汽，从而维持箱内工作压力基本处于稳定状态。二次蒸发箱后的凝结水属于满流回水，因此避免了余压回水系统汽液两相流动容易产生水击的缺陷，也克服了高低压凝结水合流时的相互干扰，加上多级水封的阻汽稳压和降温作用，凝结水管内基本上没有蒸汽存在，大大改善凝结水的流动状态，提高凝结水回收率。闭式凝结水回收系统的缺点在于初始投入大、操作不方便。但其封闭设计有效的保证了水质，减少了回收进锅炉的水处理费。改善了凝结水回收的经济效益，延长了回收设备的工作寿命。图2闭式满管高压凝结水回收系统1用热设备；2疏水阀；3二次蒸发箱；4多级水封；5锅炉房凝结水箱；6安全阀；7蒸汽管路；8余压凝结水管；9闭式满流凝结水管；10压力调节器开式和闭式系统仅仅是凝结水回收系统的大体分类，具体的凝结水回收系统还要根据具体的项目情况而定，如凝结水的现场条件、凝结水的状态参数和回收目的等设计不同的回收系统。3 疏水阀的合理选择凝结水回收系统的管网部分是高温凝结进入集水器的必经之路，可见，合理的选择疏水阀是确保凝结水回收系统正常运行的关键环节。相对于锅炉等大型设备来说，疏水阀在许多人眼中是不起眼的小设备，造成疏水阀的选型简单粗糙，出现了许多偏差。例如有的企业根据用热设备疏水管径自己配置，没有按照压差和排量选取疏水阀排水孔直径，造成疏水阀排量过大或过小，出现漏汽或开旁通管的浪费现象。因此，必须通过正确的方法合理选择来避免这种现象的发生。3.1 疏水阀排水量的计算选择疏水阀的规格，确定疏水阀的排水能力，就是选择疏水阀排水小孔的直径或面积。疏水阀的排水量G可按下式计算：G=0.1Apd2 p kg/h （1）d疏水阀的排水阀孔直径，mmp疏水阀前后的压力差，kpaAp疏水阀的排水系数当生产厂家在产品样本中已提供各种不同规格和不同情况下的排水量数据时，可参考这些数据来选择疏水阀。3.2 疏水阀的选择倍率选择疏水阀的阀孔尺寸时，应使疏水阀的排水能力大于热设备的理论排水量，即：Gsh=KG1kg/h （2）Gsh疏水阀的设备排水量，kg/hG1用热设备的理论排水量，kg/hK疏水阀的选择倍率。疏水阀的选择倍率应根据不同的热用户系统来确定。3.3 疏水阀前后压力的确定原则疏水阀前后的设计压差值与疏水阀的选择，以及疏水阀后余压回水管网的资用压力大小密切相关。3.3.1 疏水阀前表压力P1的确定疏水阀前的表压力P1取决于疏水阀在蒸汽供热系统中的位置。当疏水阀用于排除蒸汽管网的凝结水P1=P0时此处P0表示疏水点处的蒸汽表压力；当疏水阀安装在用热设备出口的凝结水管上P1=0.95P0时，此处P0表示用热设备前的蒸汽表压力；当疏水阀安装在凝结水干管末端P1=0.7P0时，此处P0表示该供热系统入口的蒸汽表压力。3.3.2 疏水阀后背压值Pb的确定为了保证疏水阀能够正常工作，疏水阀后的背压值Pb不应高于疏水阀的最大允许背压P2.max值，P2.maxP1-Pmin，其中Pmin是疏水阀能够正常工作所需的最小压差。设计时选用较高的背压值，可提高疏水阀后余压凝结水管网的资用压力，但疏水阀前后压力差减小，必须通过增大疏水阀排水孔径来确保一定的疏水量。因而，获知疏水阀后余压凝结水管网实际所需的压力至关重要，可通过下式计算确定：Pb=n(P+H1+H2) （3）n压力富裕系数，可取n=1.32P由疏水阀到排放终点之间的管道系统阻力H1排放终点，疏水接受容器内的压力H2疏水阀出口侧凝结水提升所需的静压水头4热经济性分析对于凝结水回收系统，其总的投资主要有用热设备的疏水阀的改换或增加；回收设备如泵、集水箱等，以及保温及管网材料、技术服务、工程施工费用等。几项费用的累计构成全部工程投资，投资情况需要根据现场条件和项目的可行性分析来确定。而回收项目的经济效益则是从以下几个方面进行分析的：（1）由于采用闭式回收系统，系统封闭运行，使背压提高而减少蒸汽的漏汽量，产生的效益；（2）凝结水的回收减少锅炉给水处理设备运行管理费用而产生的效益；（3）凝结水回收温度的提高，使锅炉进水温度提高，降低了供热成本，同时节约的燃料耗量产生的效益。当然，还有一定的社会效益，凝结水回收可减少蒸汽和凝结水的跑、冒、滴、漏，以及废水排放等产生的污染。很明显，对于凝结水回收系统的效益和投资间存在着一定的关系，如何使项目在效益与投资中达到一个较为优化的点，是凝结水回收系统要考虑的热经济问题。通常，我们采用工程技术中常采用的投资回收年限来确定项目投入的合理性和可行性。在综合考虑了凝结水回收项目的节能与经济问题后，一个回收系统的社会与经济效益往往是很显著的。5 结论随着世界能源的日益紧张，节能工作变得越来越重要。本文以节能与环保为理念，针对凝结水回收的现状，对开式和闭式凝结水回收系统的工艺流程及特性进行详细介绍，并指出合理选择疏水阀的重要性，给出了选择疏水阀的原理及其计算方法，同时阐明了应用此技术带来的经济效益和环保效益。随着国家“可持续发生”战略的深入实施和集团公司“节能减排”工作的大力开展，人们环境保护意识不断加强，凝结水回收技术得到不断完善，相应设备相继研制开发。蒸汽凝结水回收技术得到了更加广泛的应用与发展，其节能效益显得更为突出，经济价值与环保意义越来越明显地体现出来。参 考 文 献1卜广林，李海琦.