淺談降低鍋爐運行用水成本

趙爍

【摘 要】隨著經濟的發展，各企業對環保節能越來越重視，逐漸減少污染降低成本成為各大化工企業研究的主要課題之一。本文以某大型原油儲備庫的蒸汽鍋爐為例，淺析冷凝水回收利用的特點，用實例講述蒸汽鍋爐冷凝水回收利用的工藝改造過程，并用真實數據來驗證了冷凝水回收的效益。

【關鍵詞】蒸汽鍋爐；冷凝水；回收利用

0 引言

鍋爐是油庫生產運行中的主要耗能設備之一，其中以蒸汽鍋爐和熱水鍋爐最為常見。蒸汽鍋爐用途十分廣泛，在大型油庫生產中常用于生活取暖及儲罐、輸油管線等的冬季伴熱保溫。鍋爐蒸汽冷凝水是指蒸汽鍋爐產生的熱蒸汽在釋放熱量后冷凝結成的水，冷凝水一般為蒸餾水，純凈度較高，酸堿度適中，硬度較低，是一種優良的蒸汽鍋爐用水資源。所以冷凝水的重復回收利用具有非常可觀的經濟、環境及勞動成本效益。但很多蒸汽鍋爐在安裝設計時并沒有考慮冷凝水的回收，由于蒸汽用途多樣性致使冷凝水品質易受污染、蒸汽管線較長等多種原因，使得冷凝水的回收利用存在一定難度。并且蒸汽管線一般為鑄鐵、鑄鋼管線，這樣凝結水中鐵離子含量一般較高，造成凝結水質量下降，而且會造成鍋爐爐管等部件的加速腐蝕，影響蒸汽鍋爐的正常運行和使用壽命，因此一般都將品質良好的蒸汽凝結水白白的排放掉了。大型原油儲備庫為了節約燃油及水量，針對冷凝水的排放情況，將蒸汽通過換熱器變成的冷凝水，回收再利用。通過工藝技術改造，達到降本節能的目的。

1 冷凝水回收再利用的目的及意義

原油儲備庫儲生活區生產崗位的冬季取暖用水，來自于鍋爐產生的蒸汽通過交換器對循環水進行加熱產生的熱水。蒸汽在熱交換過程中產生大量的冷凝水，原設計冷凝水進入補水箱用作循環水補水，而暖水系統是密閉循環系統，水損失較小，基本不需要補水，導致以前處理冷凝水的方法主要是排放，所以造成大量水資源的浪費。

冷凝水的在酸堿度、硬度及純凈度等鍋爐用水指標上遠高于普通軟化水，是優質的蒸汽鍋爐用水。如果蒸汽冷凝水可以有效利用，會明顯的減少軟化水的使用量，大幅降低蒸汽的生產成本；并且由于冷凝水溫度一般高于普通軟化水，所以冷凝水再次進入蒸汽鍋爐產生蒸汽所需的熱量也會大幅降低，這樣就會有效降低蒸汽鍋爐燃料的使用量，同樣也就減少了煙塵顆粒、二氧化硫、二氧化碳等有害物質的排放量，是鍋爐供熱過程中節能節水的有效措施。

2 蒸汽冷凝水回收系統的特點

蒸汽冷凝水回收系統一般可分為開式回收系統和閉式回收系統兩大類。

2.1 開式冷凝水回收系統

開式冷凝水回收系統是一種具有較長使用歷史的蒸汽鍋爐冷凝水回收方式。在蒸汽冷凝水的回收和重復利用過程中，蒸汽回收管道的一端是敞開的，儲存冷凝水的集水箱和大氣是連通的。

該回收系統下的冷凝水的壓力較低，通過自身的壓力無法自行到達蒸汽鍋爐爐膛內，一般需要利用冷凝水循環泵將冷凝水加壓注入蒸汽鍋爐爐膛內。開始冷凝水回收系統具有回收工藝、設備簡單，操作方便，投資小等特點。但因為整個回收系統是直接暴露于空氣之下的，空氣中的氧氣在回收過程中容易溶解于冷凝水中，造成冷凝水氧含量超標，無法達到鍋爐用水的指標要求。降低冷凝水回收率，且浪費熱能，影響經濟效益。

2.2 閉式冷凝水回收系統

閉式冷凝水回收系統是集水箱及所有管道均采用密閉工藝，與空氣基本徹底隔絕，整個系統都處于恒定的正壓下。由于該系統處于密閉環境中，不與空氣接觸，所以冷凝水的熱損失較小，降低鍋爐燃料的使用量。同時，冷凝水不與空氣接觸，水的氧含量低，降低冷凝水再次脫氧產生的費用。閉式冷凝水回收系統的經濟效益好，但初期投資較大，并且操作也不是很便利。

3 冷凝水回收系統的改造

3.1 冷凝水回收系統改造前的調研

為了有效防止蒸汽冷凝水中的鐵離子含量增高而引起的蒸汽鍋爐爐膛及爐管結垢和金屬腐蝕，我們在前期做了大量調研工作，從提高蒸汽冷凝水的質量入手，減少冷凝水中的O2和CO2的含量，從而減少冷凝水酸堿度變化造成的回收管道腐蝕，從而減少管道中鐵離子的形成，保證冷凝水的指標合格。加化學除氧劑，減少蒸汽中的CO2，降低給水中碳酸鹽堿度；采用密閉式回收，徹底消除外界空氣中的O2和CO2進入到回收系統；控制回收PH值，鍋爐在爐膛內部水環境PH>7運行時，可以有效減少金屬腐蝕和爐膛、爐管的結垢，還可以緩沖冷凝水PH的影響。

3.2 回收工藝的改造

通過熱交換器實現換熱，將鍋爐里的水進行充分的加熱，鍋爐的上升管位于爐膛內吸收熱量，管中的水有一部分汽化成蒸汽，形成汽水混合物，由于密度減小向上流動，經分氣缸進入汽水換熱器置換出蒸汽，補水箱中冷凝水經冷凝水回收裝置充分對其所具有的熱能進行利用，通過回收和處理這些冷凝水，使其成為鍋爐補水，這些溫度較低、密度較大的水由爐墻外不受熱的下降管經除氧后流入鍋爐，完成一次完整的循環回路。為換熱器建立冷凝水回收系統，鋪設回收DN32管線50余米，設置一個回收泵，安裝液位自動控制裝置，實現自動運行，冷凝水直接進入鍋爐除氧水箱。

在補水箱上加浮球液位計，水箱滿后，浮球液位計的接點導通，啟動水泵抽水，在水泵的控制電路上加時間繼電器，根據水箱大小和水泵的排量，用時間繼電器控制泵的運行時間，從而控制補水箱的水位。 3.3 回收的效果

為了精確計量此冷凝水回收工藝產生的效益，我們在回水泵后管線上加裝了流量計用以統計節約的水量。經實際測算，鍋爐運行六個月期間根據流量計統計共計節水4500余噸，凈水價格按5.5元/噸計算，這樣通過該工藝的應用每年就可以節省用水成本24750元。由于冷凝水進入含氧水箱，省去了過濾、去除氯離子等步驟，在省去了大量人工的同時，省去了為過濾鈉罐的加鹽量，折合費用在6000元以上。這樣總計通過回水工藝的投用每年至少可以節約鍋爐運行成本30000元的同時給員工們減輕了勞動強度，可謂是一舉兩得。

燃料用量對比：經過熱交換后蒸冷凝水溫度經測試為58℃，新鮮水的溫度為11℃.這本分熱量90%回收，經過換算18噸冷凝水將提供3.63×10^9J熱量，這部分熱量就需要燃燒77.8Kg燃油，一個月將節約燃油2.334噸。

4 結論

蒸汽冷凝水是一種潔凈度較高、含氧量低、硬度低等高質量蒸汽鍋爐用水水源，且一般冷凝水較普通軟化水具有較高的熱值和鹽水價值。將來，蒸汽冷凝水的回收也會越來越受到企業的重視，蒸汽冷凝水的回收不僅可以降低鍋爐用水軟化、除氧等流程產生的費用，還可以降低鍋爐燃料的使用量和企業排污產生的費用以及環境污染，符合國家對于企業環境保護的基本要求方針。若所有石油石化企業都采用閉式回收系統，肯定會顯著提高整個熱力系統的經濟效益。在能源、環境保護壓力日益增大的今天，研究和探討回收蒸汽鍋爐冷凝水具有很強的經濟效益潛力，有利于最大限度的實現冷凝水的使用價值。

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[責任編輯：張濤]