自動疏水閥泵在提高燃煤鍋爐排污水余熱回收率中的應用

靳立宏 魏小艷 江鐵頤/河南油田第二采油廠注汽工程部

自動疏水閥泵在提高燃煤鍋爐排污水余熱回收率中的應用

靳立宏 魏小艷 江鐵頤/河南油田第二采油廠注汽工程部

本文介紹了一種新型冷凝水回收裝置-自動疏水閥泵的原理及其在提高燃煤鍋爐排污水余熱利用率新工藝中的應用，節能效果顯著，有很好的推廣應用價值。

自動疏水閥泵；鍋爐；余熱利用率

一、引言

燃煤鍋爐-特別是中、高壓鍋爐，連續排污水具有能量高品味高和流量相對穩定的特點，其所含余熱一般予以回收。傳統回收工藝利用閃蒸原理將鍋爐高熱焓的排污水排至閃蒸罐，回收其由于飽和壓力突然變化而產生的二次蒸汽，用于加熱除氧給水，但因鍋爐壓力等級的差異和工藝限制，其余熱回收率只有30%-80%，其余部分則經冷卻后排掉。

本文提出一種通過以自動疏水閥泵為技術核心的應用新工藝，回收鍋爐排污水閃蒸后的飽和水低品位余熱，進而提高鍋爐排污水余熱利用率。

二、傳統燃煤鍋爐排污余熱回收工藝

傳統回收工藝利用閃蒸原理將鍋爐高熱焓的排污水排至閃蒸罐，回收其由于飽和壓力突然變化而產生的二次蒸汽，用于加熱除氧給水。

河南油田采油二廠75t/h燃煤注汽鍋爐排污水余熱回收工藝正是基于這種傳統方法在現場進行鍋爐連排污水的回收與利用。

相關資料表明在閃蒸罐設計壓力為0.2MPa時，則傳統燃煤鍋爐排污水余熱回收工藝熱量回收率與鍋爐壓力參數關系見表1。

由表1知，在傳統燃煤鍋爐排污水余熱回收工藝下，鍋爐排污水余熱利用率與壓力成正比關系。

河南油田采油二廠75t/h燃煤注汽鍋爐設計壓力為9.79MPa，查表1可知，該鍋爐在傳統余熱回收工藝下，余熱利用率＜78.8%，超過21%的排污水余熱通過排放系統浪費掉，經測算，該燃煤注汽鍋爐連排污水經連排裝置閃蒸后的熱水排放量達到860K g/h，溫度大于100℃，鍋爐年運行時間累計超過330天，則年可造成97.8噸標煤的熱能浪費。可見該鍋爐提高余熱回收利用率潛力仍然很高。

三、以自動疏水閥泵應用為核心技術的新型燃煤鍋爐排污余熱回收工藝及現場應用

（一）工藝特點

傳統的余熱回收工藝將排污水閃蒸后的飽和冷凝水排放掉，改進后的新工藝是將擴容后飽和水的低品余熱予以回收。

改進后新型燃煤鍋爐排污余熱回收工藝和傳統余熱回收工藝相比增加了閃蒸后鍋爐排污冷凝水余熱利用工藝，。該工藝主要包含板式換熱裝置及自動疏水閥泵裝置。閃蒸后的排污水作為熱介質通過板式換熱裝置與鍋爐除氧給水-作為冷介質，進行充分的熱交換，而自動疏水閥泵則為熱介質，即閃蒸后的排水水提供輸送動力。

相關資料表明排污水溫度為35℃時，則改進后新系統熱量回收率與壓力關系表見表2。

在2013年75t/h燃煤注汽鍋爐年度檢修中，我們已按照新型冷凝水余熱回收系統對其連排污水余熱回收系統進行改進。該工藝將在2013年10月調試并投用后，由表2知，屆時連排污水余熱回收率則可提高15%左右。

（二）自動疏水閥泵在燃煤鍋爐排污水余熱利用新工藝上的應用

1.自動疏水閥泵工作原理。現以APT14自動疏水閥泵為例，介紹其工作原理。

第一步，APT14自動疏水閥泵運行于正排量原理。冷凝水自旋啟式止回閥進入閥體導致浮球上升。浮球通過一個多連桿軸與疏水閥機構相連，當上游系統壓力足以克服背壓時，積存的冷凝水將通過打開的第二級疏水閥機構排出。在這種情況下，浮球將根據進入APT14冷凝水量自動調節，控制疏水閥開關。

第二步，當系統壓力低于背壓時，普通疏水閥將無法排出冷凝水造成設備積水。但對于APT14，冷凝水將注滿泵體，提升浮球直至觸發換向連桿，打開動力蒸汽入口，關閉乏汽閥。

第三步，快動機構使疏水閥模式迅速轉換為動力泵模式。隨著動力蒸汽入口閥的打開，APT14內的壓力升至背壓以上，冷凝水被從疏水閥壓入回收系統。

第四步，隨著泵體內冷凝水液位的下降，浮球再次觸發換向連桿，關閉動力蒸汽入口，打開乏汽閥。

第五步，APT14內的壓力由于乏汽閥的打開而與冷凝水入口壓力平衡，冷凝水通過入口旋啟式止回閥重新進入。同時，出口球形止回閥關閉防止冷凝水回流到泵體內，疏水和泵的循環重新開始。

2.自動疏水閥泵現場應用。

（1）自動疏水閥泵的選型。河南油田采油二廠75t/h燃煤注汽鍋爐連排污水回收工藝中關于自動疏水閥選型的已知數據：

閃蒸后飽和冷凝水排量：860kg/h；自動疏水閥泵動力汽（氣）源壓力0.6MPa（6bar）；

閃蒸后飽和冷凝水至換熱器的垂直提升高度1.5米；自動疏水閥泵進水高度0.15米；

自動疏水閥泵背壓（板式換熱器及管道壓降）150K P（1.5bar，查看板式換熱器設計手冊，單相流板式換熱器壓降最大為100K Pa，考慮板式換熱器入口管線及彎頭壓降約50 K Pa，合計150K Pa）。

第一步，APT14自動疏水閥泵總有效揚程計算：

計算方式：垂直提升高度（1.5米）+回收管內壓力（背壓，1.5bar）

回收管內壓力除系數0.0981轉換為揚程：

則總有效揚程：1.5米+15.3米=16.8米

第二步，由總有效揚程及動力壓力、冷凝水負荷，由圖5即可選出合適的泵口徑。

第三步：由6bar（動力壓力）處作一條水平直線。

第四步：標出16.8米的揚程線。

第五步：從動力壓力與揚程線的交點做垂直線，與X軸相交。

第六步：讀出相應的流量（1600kg/h）。

由于進水高度并非0.3米，因此此時計算出的流量需用表3進行修正。泵的實際輸送能力：0.75*1600kg/h=1200 kg/h。因此，APT14自動疏水閥泵最終選型為冷凝水進口口徑為DN40型，可滿足1200kg/h的冷凝水負荷。

（2）自動疏水閥泵在75t/h燃煤鍋爐現場應用工藝。

為進一步提高河南油田采油二廠75t/h燃煤注汽鍋爐連排污水余熱利用率，我們按照改進后的燃煤鍋爐排污水回收工藝對該鍋爐現場冷凝水回收工藝進行改進。

（3）自動疏水閥泵應在75t/h燃煤鍋爐現場應用效益分析。

經現場實際測量統計，河南油田采油二廠75t/h燃煤注汽鍋爐連排污水經閃蒸后剩余飽和水排量平均為0.86t/h，飽和水壓力為0.2MPa左右，飽和水熱焓504.68K J/kg，鍋爐熱效率90%。經計算換熱后飽和水溫度30℃，換熱后飽和水熱焓125.74K J/kg。

年回收飽和水總量：

不考慮散熱損失，則年回收總熱量為：

折合標煤M煤=Q1/29307.6K J/kg/90% =97.84噸。注：29307.6為標煤熱值，90%為鍋爐熱效率。

標煤價格按照2012年均價1145元計算，可產生效益為，97.84×1145=11.2萬元

該項目投資6萬元，則投資回收期為：6÷11.2=0.53年，即6個月即可收回投資。

表1

表2