设计密闭式冷凝水回收系统的几个关键技术问题

对于使用蒸汽作为热源来完成各种加热过程的工业企业来说，蒸汽在用汽设备中被使用的实际上仅仅是其潜热，蒸汽的显热—冷凝水所具有的热量几乎全部被丢弃。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，如果未受污染，冷凝水近于纯净的蒸馏水，可以直接作为锅炉给水。一般来说，饱和冷凝水平均具有蒸汽热能的20%左右，如不回收，不但损失热能，将增加化学水处理费用，增加锅炉排污量及由此增加的热损失，因此回收冷凝水是一项重要的节能措施，近年来得到了越来越多的企业的重视，出现了各种各样的回收系统。如果将饱和冷凝水排放掉或冷却后回收，都会造成环境的热污染和能源的浪费，甚至有些工厂的用汽设备根本没有安装疏水器，或疏水器选型不正确，漏汽严重，使部分蒸汽直排，导致的环境热污染和能源浪费更为严重。因此，如何处理和利用这些冷凝水，如何设计出有效、合理的冷凝水回收系统，作为设计者应当注意其中的几个关键技术问题。
　　 一、冷凝水回收系统
　　由于饱和冷凝水在输送过程中因压降而存在闪蒸，形成一种汽液两相流，并随压力和温度改变而相互转化，这使冷凝水回收利用存在一定的复杂性。在设计回收系统时，要对用汽设备的热负荷进行详尽调查，完成从锅炉—蒸汽管网—用汽设备—疏水系统—回收管网—回收泵站—锅炉的热力循环系统的周密设计，保证热力系统近于完善的能源梯级利用程度。根据冷凝水回收的基本理论，我们为重庆黔江卷烟厂设计了闭式凝结水回收系统，铺设回收管线500余米，设置2个回收泵站，实现了无人值守，自动运行，凝结水水质完全达到国家标准，凝结水直接进入锅炉除氧器。
　　 二、设计密闭式冷凝水回收系统的方法
　　1、回收系统的组成
　　回收系统由疏水器组件、回水管网、加压泵站组成。
　　（1）疏水器的选型
　　疏水器是凝结水回收系统的重要部件，它能及时将凝结水排出并防止蒸汽跑失，其性能要求很高。疏水器选型要注意的问题， 一是选择何种疏水阀，一是选多大排量的疏水阀。
　　针对黔江卷烟厂的设备现状，全部选用斯派莎克公司的疏水阀。对加热设备，由于需要及时排除凝结水，一律选用浮球式疏水阀组即：过滤器+浮球式疏水阀+观视镜+止回阀。对于管道、分汽缸疏水，一律采用热动力式疏水阀。疏水阀的型式确定以后，第二个要注意的问题是所选择的疏水阀要有足够的排量，这需要详细调查用汽设备的蒸汽耗量，蒸汽压力，以确定疏水器的工作压差及排量，选择合适的排量系数，并初步估算疏水阀背压的大小，根据以上条件初步选定疏水阀的容量。
　　（2）回收管网的规划确定
　　根据黔江卷烟厂的地形条件和设备布置情况，决定设置二个回收系统，一个是主厂房回收系统，回收点15个，其中包括1个管道疏水点。回收管线总长300余米，各设备及管道疏水汇合到母管以后自流至泵站，母管直径φ108×4，各设备疏水压差均在0.4Mpa左右，惟管道疏水压差达1.3Mpa，因管道疏水是间断排放，母管管径又足够大，故不会影响设备的正常疏水。
　　另一个回收系统是新发酵室回收系统，回收点28个，铺设管线100余米，管径φ57×3.5，两回收系统汇合后由一根φ89×4管道接入锅炉房，进入除氧器。回收系统确定以后，根据凝结水的流量及温度初选管径，再对整个管网作水力计算，同时对二次闪蒸汽进行计算以校核所选管径是否合适。管径选择过大，浪费材料，选择过小，将使凝结水系统阻力过大，使系统不能正常运行。从疏水器出口到闪蒸罐入口间的凝结水管道中的流体按汽水混合物考虑，从闪蒸罐出口到锅炉房之间的凝结水管道可认为其中全部是水，分别计算管径。水平安装的回水管道应有一定坡度，一般不小于0.002~0.003.回水管道的最低点设放水阀，最高点设放气阀。
　　（3）回收泵站
　　目前有多种用于凝结水回收的泵站设备可以选择，例如多级离心泵+喷射泵、蒸汽泵等，由于多级离心泵+喷射泵法存在一些问题，经过权衡比较，我们选择了斯汽莎克公司的蒸汽泵，该型泵具有输送量大，无转动部件，操作简单，可实现无人值守，自动运行，勿须专人维护，运行寿命长等优点。
　　由于各设备疏水压力均比较高，为了充分利用热能，在两个泵站均设置了闪蒸罐以回收利用二次蒸汽。根据厂方的要求，主厂房系统的二次蒸汽用作洗澡加热及取暖，新发酵室系统的二次蒸汽用作取暖。
　　我们共设置了两个回收泵站，一个布置在主厂房附近，另一个布置在新发酵室附近，均安装有蒸汽泵、闪蒸罐及相应管道、阀门，闪蒸罐上安装有水位计、安全阀。
　　 三、结论本次凝结水回收系统设计的重点如下：
　　1、准确掌握凝结水回收量及压力
　　2、合理选择工艺。
　　对回收管道必须进行详细的水力计算，遵守管网设计的原则，注意排水排气，防止水击。根据不同情况分别按汽液两相流和液体计算以确定管网压力和管径，据此选择合适的泵和疏水阀。在泵和用热设备之间的凝结水母管不能选型过小，否则有可能使疏水阀不能正常工作。一些失败的设计往往就是由于管网设计不当，管径选择不当，以及错误的选择了疏水阀。
　　一个成功运行的凝结水回收系统，将会显著提高整个热力系统的效率，节约电、煤及水处理费用，对工厂的节能降耗，提高经济效益有显著的作用。