醫院蒸汽換熱系統節能節水問題探討

馮喆

摘 要 本文對醫院蒸汽換熱系統節能節水問題進行了全面分析，初步探討了解決問題的技術方法和方案。

關鍵詞 蒸汽疏水;疏水閥泵;背壓疏水;加壓疏水;汽水分離

引言

目前，醫院因供熱的特殊性，大部分醫院都設置有自備鍋爐和采暖空調生活熱水系統。為建設資源節約型和環境友好型醫院，現代化醫院供熱鍋爐已進行了能源替代，以天然氣為代表的新能源鍋爐取代了傳統的燃煤鍋爐，并完善了其供熱系統。鍋爐房類型基本上以單熱媒蒸汽鍋爐房和雙熱媒蒸汽=熱水鍋爐房為主，其供熱系統也分為蒸汽供熱系統和蒸汽-熱水供熱系統。在醫院能源消耗構成中，采暖空調和生活熱水供應的耗能量占有較大比例，天然氣約占40%～50%，耗水量約占30%～40%。在其汽-水熱交換系統中，蒸汽凝水回收利用是一項重要的節能節水措施。根據蒸汽疏水閥的技術條件和使用狀況，通常汽-水熱交換設備排出的蒸汽凝水所含的熱量約占蒸汽本身熱量的15%～30% ，正確選用和使用蒸汽疏水閥就可以減少蒸汽疏水熱損失節約蒸汽，同時回收利用這一部分熱量，則可以節能降耗、提高蒸汽供熱系統熱效率。另一方面，蒸汽凝水基本上可認同為蒸餾水，水質較好，回收至鍋爐房進入鍋爐給水系統加以利用，可節約水資源和水處理費用，同時可明顯改善鍋爐爐水品質，降低鍋爐排污率和排污熱損失。再則，蒸汽凝水回收應用系統避免了蒸汽系統凝水直接排放，可顯著地改善生產經營運行環境熱污染。因此，醫院蒸汽換熱凝水節能節水問題應引起充分的重視。在其他行業，蒸汽凝水回收及應用，事關安全效益經濟效益和環境效益，在蒸汽供熱系統中已得到普遍的重視，并付諸實施，從而取得了良好的效果。

下面就醫院常用的采暖、空調和生活熱水的汽水熱交換裝置蒸汽凝水系統的節能節水問題進行分析和技術探討。

1存在的問題

目前，醫院采暖空調和生活熱水換熱站的蒸汽凝水因各種原因，大部分都沒有很好地回收利用，造成蒸汽系統熱能利用效率低、壓力波動大水擊嚴重導致安全性能差、蒸汽疏水漏汽率高，造成熱污染嚴重。存在的問題主要有：①選用的蒸氣疏水閥技術性能差，質量差，泄漏率高，不具備正常疏水功能，更不具備遠距離輸送功能。②汽-水熱交換系統不具備自控功能，熱負荷不穩定，疏水閥水擊現象嚴重，造成水擊破壞，無法正常使用。③換熱器低負荷運行，蒸汽失流現象嚴重，疏水閥無法背壓疏水，換熱器積水，造成系統不能工作。④蒸汽凝水直接輸送至汽水換熱機組補水箱，開式回收，閃蒸熱損失嚴重，容積式回收過程散熱損失大，蒸汽疏水熱能利用不足1/3，蒸汽疏水回收率低，同時，造成環境熱污染和水質污染。

再則，蒸汽系統凝水排量大熱水系統補水量小，蒸汽凝水少量回收到補水箱（池）大量直接排放的現象也極為普遍[1]。

因此，醫院采暖空調和生活熱水換熱站的蒸汽凝水回收應用，對于節能節水和環境治理具有重要意義。

2解決問題的技術方法

2.1 醫院汽-水熱交換站的設置運行特點

現代綜合醫院集中式大型公用建筑較多，門診治療、病房、康復、保健、科研分工明細，其公用建筑均區塊化布置。鑒于蒸汽可長距離供熱、工質可循環重復利用的特點，大型醫院一般采用自備蒸汽鍋爐集中設置而汽-水換熱站分散布置的蒸汽供熱系統。

醫院公用建筑適宜度要求較高，采暖空調和熱水供應汽-水熱交換站設計儲備系數較大，受季節氣候溫度變化影響，熱負荷變化大造成系統壓力不穩定頻繁發生。大部分醫院的采暖空調系統并不具備隨季節氣候變化溫度補償的質調節和質-量調節的技術手段，更加劇了系統壓力波動和壓力沖擊的嚴重性。

汽-水換熱站熱負荷較低或蒸汽壓力較低時，換熱器易產生積水、水擊和壓力震蕩（此狀況稱換熱器失流現象），影響換熱效率和供熱質量及換熱器使用壽命。

2.2 醫院汽水熱交換站蒸汽凝水回收應用系統

醫院汽水熱交換站蒸汽凝水回收應用系統，由換熱器多功能疏水裝置（亦稱前置疏水輸送裝置）、輸送管道、末端汽水分流尾汽冷凝吸收器和鍋爐給水系統（或采暖空調補水系統）組成。其系統流程圖見下圖：

汽水流程：汽水換熱器蒸汽凝水由前置疏水輸送裝置（多功能疏水閥泵組合裝置），通過輸送管道輸送至末端汽水分流尾汽冷凝吸收器處理，處理后的蒸汽凝水和熱能直接進入鍋爐給水系統或采暖空調補水系統。

（1）前置疏水輸送裝置

①技術要求

根據醫院汽-水熱交換站的設置運行特點，其蒸汽凝水疏水輸送裝置應具備以下要求：

a.熱負荷適應能力強，能適合季節氣候溫度變化，及時調整疏水能力。

b.耐水擊性能好。

c.疏水閥背壓度高，并具備壓力疏水功能。

d.應能有效防止換熱器失流現象發生。

e.可遠距離輸送蒸汽疏水。

②TLV多功能疏水閥技術簡介

TLV多功能疏水閥結構見下圖：

1.泵體2.泵蓋3.墊圈4.浮球5.彈壓機構6.進汽（氣）閥裝置/排汽（氣）閥裝置7.內置出口止回閥8.排汽（氣）閥組件9.內置進口止回閥

TLV多功能疏水閥為疏水閥和疏水自動泵的結合體，它可以根據熱負荷變化和供氣壓力的變化，根據閥體內液位高低由浮球浮力帶動彈壓裝置切換排氣閥和進汽閥的開與關，實現背壓疏水或加壓疏水，具有較高的負荷與壓力適應能力，可有效防止換熱器失流現象發生;特殊的非節流疏水閥結構，使其具有較高的疏水背壓，適合遠距離輸送蒸汽疏水的場合;進水進汽通道的特殊設計和特制浮球的使用，使之耐水擊性能較好。

③前置疏水輸送裝置設置

醫院汽水熱交換站蒸汽凝水回收應用系統的前置疏水輸送裝置選用TLV蒸汽疏水閥組合裝置。

TLV蒸汽疏水閥組合裝置設置安裝見下圖：

換熱器低位安裝，TLV蒸汽疏水閥組合裝置設置圖

換熱器高位安裝，TLV蒸汽疏水閥組合裝置設置圖

（2）蒸汽凝水末端裝置

為提高蒸汽系統熱能利用效率和供熱經濟性，應因地制宜把汽-水熱交換系統蒸汽疏水回收至熱水系統補水箱或回收至鍋爐房軟水箱，充分利用其熱能和蒸汽凝水。蒸汽疏水直接通過管道輸送進入水箱，將出現汽水閃蒸現象造成熱量損失和熱污染，并難以保證水質標準。為此，蒸汽凝水回收應用系統應設置蒸汽凝水末端裝置，以杜絕所述現象，充分回收利用蒸汽凝水及熱能。

蒸汽凝水末端裝置的汽水分流尾汽冷凝吸收器由蓄熱容器、汽水分離器、浮球滑閥液位自控裝置和尾汽冷凝吸收盤管組成。其功能為接受蒸汽凝水并進行汽水分離和汽水分流及潛熱顯熱定向流動，分離水經浮球滑閥液位自控下行直接進入軟水箱（或采暖空調系統補水箱），分離出的二次蒸汽上行進入冷凝吸收盤管，來自給水泵（或補水泵）出口再循環管的軟水進入尾汽冷凝吸收器攝取其熱量進入軟水箱（或補水箱），實現蒸汽凝水二次蒸汽的回收和熱能利用。

蒸汽凝水末端裝置由末端汽水分流尾汽冷凝吸收器、鍋爐房軟水箱（或采暖空調系統補水箱）和給水泵（或補水泵）組成。見下圖：

3結束語

TLV蒸汽疏水閥組合裝置作為蒸汽凝水回收應用的關鍵裝置，已在工業企業、商業領域和公共建筑蒸汽系統得到廣泛應用，取得了良好的經濟效益、環境效益和社會效益。本文提供的醫院汽水熱交換系統蒸汽凝水回收應用技術，增加了末端汽水分流尾汽冷凝吸收裝置，系統更加可靠，技術更加先進。此技術用于醫院汽水熱交換系統蒸汽凝水回收應用技術可行，付諸實施，將取得良好的技術經濟效果，對于醫院建設資源型環境友好型和人性化管理的現代綜合醫院也將做出積極的貢獻。

參考文獻

[1] 李書兵，庹保華，喬長虎，等.飽和蒸汽與過熱蒸汽的性質及應用[J].燃料與化工，2018，49（1）：59-61.