閉式蒸汽凝結水回收系統在某工業廠房中的應用

朱儉峰

漢嘉設計集團股份有限公司

閉式蒸汽凝結水回收系統在某工業廠房中的應用

朱儉峰

漢嘉設計集團股份有限公司

蒸汽作為一種高品位的熱源，廣泛應用于工業生產中，而蒸汽消耗后產生了大量凝結水的浪費和污染。本文根據國家能源和環保政策，結合工程實例，提出了在工業項目中應用閉式蒸汽凝結水回收系統進行節能改造的技術方案并進行經濟和環保效益分析，最后總結了在工業項目應用此節能技術方案的注意要點。

工業廠房 閉式蒸汽凝結水回收系統 節能改造 環保 效益分析

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，各種石油、化工、制藥、食品、造紙、橡膠等工業廠房與日俱增[1]，這類廠房一般均具備較大的水、電、汽等公用工程消耗量，其中巨大的蒸汽消耗量會帶來等量的蒸汽凝結水直接排放，造成了工廠環境的蒸汽污染，也造成了資源和能源的浪費，有必要進行綜合治理。同時世界范圍內的能源短缺現象日益突出，節能環保逐漸成為社會經濟生活中必須優先考慮的理念。

江西某制藥企業為擴大規模，產生效益并適應環保要求，提出對已建某車間進行節能改造。凝結水中含有的熱量可達蒸汽總熱能的20%～30%且具備較高的回水溫度，凝結水的品質優于軟化水，接近純水[2]，因此蒸汽凝結水回收正是適應企業要求的最佳技術途徑。

1 基礎資料

1.1 廠房現狀

位于江西某工業區，為已建三層廠房，生產X-CT非離子型碘造影劑、喹諾酮類等藥物中間體，車間占地面積1631m2，建筑面積5995m2，建筑高度21.2m。

現有25只反應釜，用汽點多，總峰值用氣量為15t/h（每只反應釜峰值用氣量為600kg/h），反應釜的蒸汽使用率為40%，所以峰值時回收的高溫凝結水6t/h，壓力0.4～0.6MPa，溫度約159℃。

廠房內工藝平面布置圖詳圖1、圖2、圖3。

圖1 ±0.000m平面工藝布置圖

圖2 +5.000m平面工藝布置圖

圖3 +12.500m平面工藝布置圖

1.2 改造目標

經與企業溝通，達成以下改造目標：

1）凝結水回收利用≥95%。

2）二次氣回收利用≥95%。

3）治理凝結水冒氣問題。

4）節省運行費用，節約能源。

5）實現環保治理，減少污染排放。

2 應用閉式凝結水回收的必要性

2.1 蒸氣凝結水的性質

蒸汽的熱能由顯熱和潛熱兩部分組成，通常用汽設備只利用蒸汽的潛熱和少量的顯熱，釋放熱量后的蒸汽液化成高溫的凝結水，凝結水是高溫軟化水，其熱焓值占蒸汽熱焓值的25%左右。凝結水也是較好的蒸餾水，適合重新作為鍋爐給水[3]。凝結水的價值＝原水價值＋軟水價值＋熱量價值。

2.2 開式回收系統存在的問題

1）開式回收耗費軟化水占凝結水總量的5%~ 20%，同時產生的大量二次汽必然消耗相應量的凝結水，在浪費大量汽化潛時還要帶走等量的潛熱，損失的熱量占疏水器疏出熱量的50%～70%。

2）冬季，大量蒸汽外冒會對環境造成嚴重的熱污染，廠房墻壁被蒸汽腐蝕、剝落。

3）除氧水被氧氣二次污染，溶氧水對水罐和用水設備造成腐蝕。

4）增加鍋爐運行負荷和企業成本，浪費企業能源。

2.3 閉式蒸汽凝結水回收的特點

閉式凝結水回收所得的高溫凝結水壓力接近用汽設備的蒸汽壓力，在相應的沸點下凝結水的焓值較高。閉式回收不會因為壓力的下降引起焓值變化，同時避免了因疏水閥泄漏所造成的損失，故回收熱效率較高。

閉式回收使凝結水二次汽及用熱設備疏水器所漏蒸汽全部回收并得以綜合利用，既節約了軟化水資源，又節約了熱能，從而降低生產運行成本。

閉式回收消除了熱污染和潮濕環境，達到清潔生產。

閉式系統與外界隔絕，可以避免雜質的進入，也避免了凝結水二次污染及空氣中氧分的再次溶入，減少管路系統內外腐蝕，延長設備使用壽命。

2.4 閉式與開式凝結水回收系統比較

根據相關廠家提供的數據及有關文獻[4～6]，得到閉式與開式凝結水回收系統的比較表如表1。

表1 閉式與開式凝結水回收系統對比表

3 閉式凝結水回收系統的改造方案

本工程應用閉式凝結水回收成套技術對系統進行改造，擬采用一臺6t/h凝結水回收器將高溫凝結水收集并輸送回鍋爐房。具體詳圖4、圖5[5]:

圖4 閉式凝結水回收系統簡圖

圖5 閉式凝結水回收罐簡圖

3.1 閉式回收流程

閉式凝結水回收系統流程如下：各蒸汽管線疏水器后的凝結水匯集到各收集支管中，匯集到共網器中，被凝結水泵抽入貯罐內，依靠其內上部設置的壓力平衡裝置和底部的消除氣蝕裝置，達到氣液分離，氣體由于貯罐壓力上升再液化成冷凝水，罐底部經輸送泵送出，對于部分疏水器由于管路長、壓力低或跨越龍門管架，靠自身壓力不能匯集到共網器的情況，在這些管路上安裝了自力增壓器，使蒸汽冷凝水得到全部回收，回收到貯罐的冷凝水送出再進行利用。

3.2 技術方案特點

閉式回收系統特點是高效、節能環保、自動化、設備體積小、安裝使用方便、施工周期短、經濟效益高。

其主要運用了氣蝕消除裝置，消除了水泵氣蝕，使凝結水回收在高溫、密閉條件下運行，壓力自動調節。將凝結水和二次汽全部回收利用，提高凝結水回收率和鍋爐給水溫度，與將其完全排棄相比可節約鍋爐燃料12%～28%，與降溫回收相比可節約鍋爐燃料6%～22%。相當于增大了鍋爐出力，可節省燃料20%～25%，節水20%～95%，減少排污物20%～25%，減少煙塵飛灰、CO2、SO2等有害物以及爐渣排放的 15%～30%，可顯著降低環境污染。

3.3 系統配套設備

一套蒸汽凝結水回收系統一般包含：集水容器、氣蝕消除裝置、調壓裝置、除污裝置、引流裝置、汽水分離裝置、導流裝置、凝水快疏裝置、水泵及相關閥門、儀表、變送器、變頻器、觸摸屏、自動控制箱等成套設備。

4 改造結果分析及評價

4.1 改造后的效果

本工程經改造實施、調試和試運行一段時間后產生了以下效果：

1）徹底消除因排放凝結水和閃蒸二次汽造成的熱污染，實現清潔生產，改善工作環境。

2）在用戶正常生產條件下對凝結水進行完全閉式回收利用，不影響工藝生產。

3）凝結水不會被空氣中的氧氣再污染，可以直接利用，節約水處理費用。

4）凝結水泵不氣蝕。

5）回收的高溫凝結水用到鍋爐系統，節約燃料費用。

6）系統設計合理，凝結水回收裝置自動化連續運行。

4.2 經濟效益分析

計算基礎數據：煤價400元/t，軟化水價2元/t，煤炭發熱值5400kcal/kg，鍋爐效率90%，常溫水24℃（熱值 101kJ/kg），工藝系統產生的凝結水量約 6t/h（159℃），年運行3000h，電價0.35元。

1）節約的燃料費：每年產生的凝結水量Go=6× 3000=18000t，高溫凝結水和二次汽回收后，溫度為130℃（熱值535kJ/kg），回收的熱量Qbw=18000×535= 9630×106kJ。則全年節約的燃料費Yrs=Qbw×400元/(η× q)=9630000×400/(90%×22572)=189615元（注：η為鍋爐熱效率，取η=90%；q為煤炭低位發熱量，取q= 5400kcal/kg=22572kJ/kg）。

2）節約的水費及水處理費用：Q=18000×95%= 17100，Y水=17100×2=34200元。

3）節約的電費：未計入效益。

4）節約的總費用合計：Y總=189615+34200=223815元。

綜上計算結果可以看出經濟效益非常顯著，這還不包括鍋爐運行減少的電費，因回收系統凈化水質，減少氧腐蝕，延長了鍋爐和系統設備的使用壽命的效益。

4.3 投資概算與回收期

一套閉式凝結水回收裝置，包括附屬設備、電氣、儀表、施工工程等總報價約80萬元，則投資回收期=80/22.3815=3.574年，即不足4年即可回收投資。

5 工業項目應用蒸汽凝結水回收系統要點

多年來，經國內各專家和廠家精心研究，閉式蒸汽凝結回收技術已相當成熟，大量的應用實踐已證明經濟和環境效益顯著，但在實際項目應用中，需結合工程項目的實際情況注意到以下幾點：

1）根據廠房的防火、防爆、防腐蝕等特殊生產性質，在設備訂貨時提出不同的要求。

2）根據廠區總圖布局合理利用回收后的蒸汽凝結水。

3）在初步設計時就考慮到全廠區應用蒸汽凝結水回收系統。

4）結合當地汽價及能源環保政策進行技術經濟分析。

5）在施工安裝過程中嚴格遵循安裝工程規程，確保管網坡度、變徑、閥門、保溫等遵循施工工藝。

[1] 肖春梅.我國工業布局的演變特征、存在問題與優化策略[J].當代經濟研究,2011,(1):73-78

[2] 李旭堂,王鳳軍,王國強.輕烴分餾裝置蒸汽凝結水的回收及綜合利用[J].化工進展,2009,28:81-83

[3] 李國第.蒸汽凝結水回收中開式系統與閉式系統使用效果對比分析[J].工業鍋爐,2012,133(3):46-48

[4] 魏青平.幾種蒸汽凝結水回收系統的比較[J].甘肅科技,2010, 26(5):60-64

[5] 張守漢,譚芙蓉,肖曄.閉式回收技術在蒸汽冷凝水回收利用中的應用[J].節能,2007,(1):34-36

[6] 浦占鋒,沈炳耘.蒸汽凝結水閉式回收系統在啤酒廠節能中的應用[J].能源技術,2006,27(4):27

Closed Steam Condensate Water Recovery System Used in an Industrial Plant

ZHU Jian-feng
Hanjia Design Group Co.,Ltd.

As an high grade energy,steam widely used in industrial production,but a lot of condensate waste and pollution problems arising after the steam consumption has been plagued.According to the national energy and environmental policies,combined with engineering examples presented in the application of industrial projects closed steam condensate recovery system,energy-saving technical solutions and analysis of economic and environmental benefits,it concluded the points to note in industrial projects to apply this energy-saving technical solutions.

industrial plants,closed steam condensate water recovery system,energy saving,environmental protection, benefit analysis

1003-0344（2015）04-071-4

2014-5-25

朱儉峰（1987～），男，本科，工程師；杭州市拱墅區湖墅南路501號漢嘉設計集團800（310000）；0571-89975085；E-mail:vampireares@163.com