淺議電站鍋爐集中供熱蒸汽凝結(jié)水回收循環(huán)利用

摘要：甘肅稀土新材料股份有限公司動(dòng)力車(chē)間2臺(tái)35t/h中壓循環(huán)流化床鍋爐配套2臺(tái)汽輪機(jī)B33.43/0.785、2臺(tái)發(fā)電機(jī)QF32，年發(fā)電2100萬(wàn)KWh ，年供蒸汽34萬(wàn)噸。電站鍋爐機(jī)組背壓蒸汽主要以生產(chǎn)、生活集中供熱為主，凝結(jié)水因公司生產(chǎn)布局和工藝的特殊性，用汽點(diǎn)分散、地勢(shì)高差懸殊，不宜回收，化工用汽設(shè)備間接換熱凝結(jié)水有時(shí)被污染，水質(zhì)不穩(wěn)定。凝結(jié)水回收技術(shù)設(shè)備不成熟，回收方式不易確定，余熱能否有效利用，凝結(jié)水循環(huán)利用能否穩(wěn)定達(dá)標(biāo)作為鍋爐補(bǔ)水等存在疑慮，并且投資大、風(fēng)險(xiǎn)高。2015年甘肅稀土新材料股份有限公司動(dòng)力車(chē)間蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目成功實(shí)施，系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能效果良好，凝結(jié)水高效循環(huán)利用，借此探討推廣蒸汽凝結(jié)水的回收、余熱利用、處理后的循環(huán)利用技術(shù)，達(dá)到節(jié)能減排目的。

關(guān)鍵詞：電廠凝結(jié)水；循環(huán)利用；節(jié)能減排

1 蒸汽凝結(jié)水回收改造循環(huán)利用的必要性

甘肅稀土新材料股份有限公司使用蒸汽用途分為蒸汽采暖、熱水采暖、工藝間接換熱（如搪瓷槽、板式換熱器）、直接加熱料液四個(gè)方面，存在問(wèn)題：

1.1 疏水系統(tǒng)泄漏嚴(yán)重

多數(shù)用汽設(shè)備沒(méi)有疏水閥、個(gè)別疏水閥選型不合理、疏水閥質(zhì)量不高，檢修不及時(shí)，不能發(fā)揮疏水閥的作用，導(dǎo)致大量的蒸汽沒(méi)有發(fā)生相變就從加熱設(shè)備中排出，造成蒸汽浪費(fèi)；同時(shí)，泄漏蒸汽進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)，使凝結(jié)水管網(wǎng)的壓力升高，加大了凝結(jié)水回收的難度。

1.2 凝結(jié)水和余熱沒(méi)有被利用

生產(chǎn)區(qū)凝結(jié)水雖然大部分回到凝結(jié)水回收站，但由于沒(méi)有凝結(jié)水處理設(shè)施和余熱利用設(shè)施，凝結(jié)水基本被直排，顯熱沒(méi)有得到充分利用，造成很大的浪費(fèi)。

1.3 凝結(jié)水的閃蒸汽沒(méi)有利用

大多數(shù)用汽設(shè)備產(chǎn)生的凝結(jié)水溫度高于90℃，常壓放散后會(huì)產(chǎn)生閃蒸汽，與疏水系統(tǒng)泄漏的新鮮蒸汽一起排放，造成熱能和水的浪費(fèi)。

正是由于存在以上問(wèn)題，導(dǎo)致大量的蒸汽和凝結(jié)水排放。造成蒸汽利用效率不高，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能潛力巨大。

2 蒸汽凝結(jié)水回收改造和循環(huán)利用的可行性與實(shí)施方案

2.1 完善疏水系統(tǒng)

疏水的作用就是要連續(xù)的把蒸汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水、空氣和二氧化碳等不凝性氣體排出到系統(tǒng)之外，同時(shí)防止蒸汽泄漏。解決疏水的方法是對(duì)各用汽點(diǎn)末端安裝疏水閥，選用機(jī)械型倒吊桶式疏水閥。我公司在蒸汽凝結(jié)水回收改造中加裝99個(gè)疏水閥。疏水系統(tǒng)完善以后，大大減少蒸汽泄漏，為凝結(jié)水的回收利用創(chuàng)造條件。疏水系統(tǒng)完善以后，保守計(jì)算可以節(jié)約蒸汽10%，年減少蒸汽量約3.4萬(wàn)噸。

2.2 完善凝結(jié)水回收系統(tǒng)

2.2.1 凝結(jié)水回收站

背壓回收凝結(jié)水，管道末端設(shè)回水罐，建造4座凝結(jié)水回收站。（a）高新區(qū)新增1套10t/h撬裝電泵機(jī)組含閃蒸汽回收冷凝器，凝結(jié)水通過(guò)新增管道至動(dòng)力車(chē)間。（b）機(jī)修區(qū)新增1套5t/h的撬裝電泵機(jī)組內(nèi)設(shè)閃蒸汽回收冷凝器，冷源為辦公樓熱水采暖后的回水。凝結(jié)水經(jīng)電泵機(jī)組加壓后回收至動(dòng)力車(chē)間。（c）生產(chǎn)車(chē)間新增2臺(tái)低汽蝕余量泵，新增變頻控制系統(tǒng)和電導(dǎo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，凝結(jié)水經(jīng)加壓后回收至動(dòng)力車(chē)間。（d）蒸汽采暖、工藝換熱總回收站設(shè)1套60t/h撬裝電泵機(jī)組和閃蒸汽回收冷凝器。閃蒸汽冷源從公司上水總管線引支管進(jìn)行冷卻。凝結(jié)水首先通過(guò)疏水閥后背壓回收至回收站撬裝電泵機(jī)組，經(jīng)電泵機(jī)組加壓回收至動(dòng)力車(chē)間換熱處理總站。

2.2.2 采暖系統(tǒng)

公司辦公樓采暖原汽暖改為水暖。將公司辦公樓原蒸汽采暖改為水暖，采暖循環(huán)水先與回收至動(dòng)力車(chē)間的凝結(jié)水換熱，溫度達(dá)不到95℃時(shí)，由管式換熱汽蒸汽加熱。該采暖換熱主要利用凝結(jié)水的余熱，減少蒸汽加熱。

2.2.3 凝結(jié)水處理

凝結(jié)水有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，包括新鮮水、除鹽水和熱值三部分。蒸汽凝結(jié)水的再利用最好途徑是進(jìn)入鍋爐作為補(bǔ)充水使用，以取得最大的節(jié)能效益。因此，本次改造對(duì)蒸汽凝結(jié)水進(jìn)行除鐵、過(guò)濾，達(dá)標(biāo)符合鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)，保證鍋爐機(jī)組的安全運(yùn)行。

在蒸汽凝結(jié)水回收改造中，新增1套凝結(jié)水精處理除鐵裝置和回收電泵機(jī)組?；厥盏絼?dòng)力車(chē)間的凝結(jié)水，經(jīng)四級(jí)換熱降溫后，進(jìn)凝結(jié)水精處理除鐵裝置進(jìn)行精密除鐵。精處理后的凝結(jié)水設(shè)有水質(zhì)監(jiān)控設(shè)施，包括電導(dǎo)儀、鐵表、PH計(jì)。運(yùn)行模式為：電導(dǎo)率和鐵均合格時(shí)，直接進(jìn)除鹽水箱；鐵合格而電導(dǎo)率不合格時(shí)，精處理后的凝結(jié)水進(jìn)中間水箱后再進(jìn)混床處理；鐵不合格時(shí)，精處理后的凝結(jié)水進(jìn)化水反滲透二級(jí)水處理系統(tǒng)；凝結(jié)水PH值低時(shí)，加氨系統(tǒng)自動(dòng)加氨調(diào)節(jié)凝結(jié)水PH值。

通過(guò)上述工藝流程的處理，可將凝結(jié)水中的含鐵量降至50μg/L 以下，解決凝結(jié)水存在的含鐵值超標(biāo)的問(wèn)題。

2.2.4 凝結(jié)水除鐵裝置

包括除鐵過(guò)濾器、鋪料箱、鋪料泵、穩(wěn)流泵及其它系統(tǒng)。兩臺(tái)60h/h除鐵過(guò)濾器一開(kāi)一備，保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。

2.2.5 電導(dǎo)監(jiān)測(cè)/顯示/自動(dòng)切換系統(tǒng)

在可能產(chǎn)生凝結(jié)水污染的搪瓷槽出口，設(shè)有凝結(jié)水電導(dǎo)監(jiān)測(cè)/顯示/自動(dòng)切換系統(tǒng)，當(dāng)凝結(jié)水電導(dǎo)率值超過(guò)正常值時(shí)，電導(dǎo)率控制/顯示箱報(bào)警并通過(guò)電控閥自動(dòng)切換直排。

3 節(jié)能量計(jì)算

3.1 凝結(jié)水余熱利用

凝結(jié)水回收后全部匯集在總換熱和水處理站進(jìn)行四級(jí)余熱利用和除鐵加氨水處理。余熱利用工藝過(guò)程是凝結(jié)水先與采暖水進(jìn)行一級(jí)換熱，采暖水溫可升至74℃左右，回水溫度可從90℃降至70℃；凝結(jié)水二級(jí)換熱，加熱鍋爐除氧水，水溫從30℃升至62℃左右，減少鍋爐給水熱力除氧蒸汽耗量，回水溫度降至45℃左右；凝結(jié)水三級(jí)換熱是加熱化學(xué)制水反滲透進(jìn)水，反滲透進(jìn)水溫度可從常溫加熱至25～30℃，提高反滲透產(chǎn)水率，回水溫度降至30℃左右；四級(jí)換熱是凝結(jié)水與設(shè)備冷卻循環(huán)水換熱，回水溫度降至25℃左右，滿足后序除鐵裝置和混床制水溫度條件。從2015年10月建成運(yùn)行至2017年2月，凝結(jié)水溫度可從90℃降至低于25℃，凝結(jié)水的余熱得到了有效的利用，減少各工藝的蒸汽耗量。

3.2 凝結(jié)水閃蒸汽的利用

凝結(jié)水回收罐閃蒸汽通過(guò)管式換熱器進(jìn)行冷卻，冷源為工業(yè)總供水。閃蒸汽的余熱被有效利用，最明顯的效果是：以前各凝結(jié)水回收站閃蒸汽帶壓排出，煙霧繚繞，蒸汽浪費(fèi)很大。通過(guò)改造，各回收站回收罐直排管無(wú)閃蒸汽排出。

3.3 凝結(jié)水的利用

降溫后的回水進(jìn)行除鐵處理，正常含鐵在10ug/L以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中壓鍋爐給水含鐵標(biāo)準(zhǔn)50ug/L。除鐵后的凝結(jié)水，電導(dǎo)率≤10us/cm，達(dá)不到鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)，但凝結(jié)水電導(dǎo)率小于反滲透出水電導(dǎo)率20us/cm，水質(zhì)優(yōu)于反滲透出水水質(zhì)。凝結(jié)水進(jìn)化水工藝二級(jí)處理系統(tǒng)的中間水箱，經(jīng)混床的二級(jí)處理，達(dá)到鍋爐給水要求。通過(guò)以上工藝的銜接，一方面節(jié)水、節(jié)電、降低勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面延長(zhǎng)反滲透膜、混床樹(shù)脂、保安過(guò)濾器濾芯的使用周期，大大降低維修更換費(fèi)用，產(chǎn)生綜合效益。

3.4 節(jié)能計(jì)算

3.4.1 節(jié)約蒸汽量

通過(guò)凝結(jié)水改造前2014年與改造后20152016年度同期比較（兩年公司產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化不大），公司生產(chǎn)用汽量的比較，同比蒸汽減少量可視為節(jié)約量，估算節(jié)約蒸汽為15%。改造前，2014年全年用汽量340000噸，改造后年節(jié)約蒸汽： 340000×15%=51000（噸）。0.5MPa、220℃過(guò)熱蒸汽對(duì)應(yīng)的焓值為2898KJ/Kg，標(biāo)準(zhǔn)煤熱值為29260KJ/Kg，折合節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤為：

51000×2898/29260=5051.2（tce/a）。

3.4.2 冷凝水能量回收

回收率確定：2014年11月至2015年5月底，蒸汽用量286252噸，凝結(jié)水回收量為251902噸，凝結(jié)水回收率88%。年回收凝結(jié)水：改造前，2014年全年全年用氣量340000噸，改造后回收利用凝結(jié)水：340000×88%=299200（噸）。凝結(jié)水回收后經(jīng)過(guò)換熱水溫由90℃降為15℃，90℃水對(duì)應(yīng)的焓值377.45 KJ/Kg ，15℃水對(duì)應(yīng)的焓，63.554 KJ/Kg。年節(jié)能折合標(biāo)準(zhǔn)煤為：

299200×（377.4563.554）/29260 =3210（tce/a）。

3.4.3 回收閃蒸汽余熱利用的節(jié)能

閃蒸汽10%，蒸汽利用率50%，閃蒸汽凝結(jié)水的回收率為70%，100℃蒸汽變成100℃冷凝水回收能量對(duì)應(yīng)的節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤量：水的汽化潛熱為22572KJ/Kg。

299200×10%×50%×70%×2257.2/29260=807.8（tce/a）。

100℃冷凝水變成15℃冷凝水，回收能量對(duì)應(yīng)的節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤量：299200×10%×50%×70%×（418.7663.554）/29260=127（tce/a）。

4）凝結(jié)水回收的節(jié)能量計(jì)算。凝結(jié)水經(jīng)過(guò)處理后，返回鍋爐循環(huán)使用.除氧水綜合能耗為：0.00657（tce/t），則年節(jié)能量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為：299200×0.00657=1965.7（tce/a）——（等價(jià)值）。

5）新增能源消耗計(jì)算：凝結(jié)水回收總裝機(jī)容量為142.2kW，設(shè)備工作容量為104.7kW，每年所消耗的電量為52.77萬(wàn)kWh。電力折標(biāo)系數(shù)按3.35tce/萬(wàn)kWh計(jì)算，則新增能耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤：52.77×3.35=176.78（tce/a）

6）節(jié)能量為總節(jié)能量扣除本身新增能源消耗，約為10985噸標(biāo)煤。

7）節(jié)能效益。通過(guò)蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造，間接加熱設(shè)備節(jié)約蒸汽約51000噸，蒸汽價(jià)格按100 元/噸蒸汽，降低成本510萬(wàn)元/年。回收凝結(jié)水約299200 噸，折算價(jià)格11.64元/噸凝結(jié)水，節(jié)約成本348.2萬(wàn)元/年，凝結(jié)水系統(tǒng)年運(yùn)行總成本29.92萬(wàn)元/年，本項(xiàng)目年節(jié)能效益約為828.28萬(wàn)元。總投資1380萬(wàn)元，回收期為1.66年。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)甘肅稀土新材料股份有限公司動(dòng)力車(chē)間年供生產(chǎn)生活蒸汽34萬(wàn)噸冷凝水的回收、余熱利用、回收綜合處理后作為鍋爐補(bǔ)水的循環(huán)利用的付諸實(shí)施，不僅節(jié)水、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且還可減少反滲透+混床二級(jí)除鹽水制水成本，延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期，降低崗位員工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少二級(jí)除鹽水的廢水和凝結(jié)水排放對(duì)環(huán)境的廢水污染和熱污染。目前，我國(guó)在用鍋爐達(dá)50多萬(wàn)臺(tái)，每天生產(chǎn)蒸汽百萬(wàn)噸，如果能充分回收凝結(jié)水加以循環(huán)利用，必將獲得可觀的效益。對(duì)于當(dāng)下，國(guó)家對(duì)環(huán)保要求嚴(yán)，抓得緊，經(jīng)濟(jì)調(diào)結(jié)構(gòu)，去產(chǎn)能，企業(yè)面臨的壓力不輕。貴公司蒸汽凝結(jié)水的回收循環(huán)利用成功實(shí)踐說(shuō)明，凝結(jié)水回收工藝技術(shù)是成熟的，設(shè)備是先進(jìn)的，只要根據(jù)本企業(yè)的用汽特點(diǎn)，借鑒其他企業(yè)成功經(jīng)驗(yàn)，因地制宜的設(shè)計(jì)布局凝結(jié)水回收利用處理系統(tǒng)，蒸汽凝結(jié)水完全可以循環(huán)利用，將為本企業(yè)節(jié)能減排工作的推進(jìn)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：張國(guó)雄，工程師，主要從事能源與動(dòng)力系統(tǒng)方面的管理和研究工作。