基于能源多級利用的高效定排乏汽回收技術研究

文_王樹宇 葛黎明 鐘江 蘇根榮

桐鄉泰愛斯環保能源有限公司

在當前環保形勢日益嚴峻的大背景下，節能減排工作是企業生存發展的首要任務之一。工業鍋爐或電站鍋爐在運行過程中定期排污 、連續排污、本體疏水等措施會產生大量未被利用的具有低位熱能的乏汽。鍋爐排污和鍋爐眾多疏排水閥門不可避免存在一定程度的泄漏所產生的二次閃蒸汽，該閃蒸汽由于其品位較低、較差，無法進行梯級利用，基本上不加利用就對空排放，造成大量熱能損失的同時也帶來環境污染。乏汽的飽和焓值為2683kJ/kg，回收利用價值高，同時乏汽回收利用后還能減少蒸汽對鍋爐鋼架結構及周圍的設備的腐蝕，有利于凈化廠區的環境，實現清潔生產，并可消滅原設備上冒白汽現象，現場不再有二次蒸汽的排放。與此同時，也消除了廠區設備腐蝕、熱污染和二次汽排放發出的噪音，以及減少溫室氣體排放。

1 設備概況及存在的問題

1.1 設備概況

某企業定排擴容器接收3 臺220t/h 高溫超高壓循環流化床鍋爐連續排污、定期排污、緊急放水、本體疏水,以及1#、2#機高加危及疏水的排放。機組的相關參數如表1。

表1 機組部分參數表

根據供熱量測算，鍋爐正常排污量為9.2t/h，連排擴容器進入除氧器的閃蒸汽量約為3.89t/h，并以5.31t/h 流量將158℃飽和水排入定排擴容器，同時在定排擴容器排汽口產生0.58t/h 的閃蒸汽量。其他還有排污閥泄漏及相關疏水進入定排擴容器所產生的閃蒸汽量。根據定排排汽管管徑DN450 和排汽流速3m/s 測算，定排擴容器排汽口的閃蒸汽量約為1.5t/h。綜合上述因素，在非定期排污及緊急放水等特殊時期，定排排汽口的閃蒸汽量約為1.5t/h。

1.2 存在問題

定排擴容器排汽口長期存在冒白汽現象，浪費了大量的水蒸汽和熱能，增加了運行成本的同時，而且對鍋爐8m 層鋼架結構及周圍設備也造成了嚴重腐蝕。為解決此問題，某企業成立了專門課題組，對定排擴容器乏汽高效回收及能源的多級利用進行技術研究。

2 取得的研究成果

課題組開發了一套定排擴容器乏汽高效回收及能源的多級利用的余熱回收系統，該系統由四個單元組成，即高效汽水混合系統、貯水系統、安全保障系統和自動控制系統。

①高效汽水混合系統：在保證蒸汽排放安全通道的前提下，采用自主研發的高效混合技術，該系統將冷源水與排汽在高效乏汽回收系統內混合成均勻熱水。②貯水系統：高效汽水混合系統下方的水箱為與泵組組成貯水系統。③安全保障系統：設置在乏汽回收裝置內的水封安全裝置及塔頭與定排排汽管等徑的對空排空管是保證回收系統安全的關鍵設備，保證乏汽回收系統對容器無任何安全隱患，克服了機械閥門卡澀可能造成安全隱患。獨特結構件包含常壓排放和高位溢流的功能，完全保障了在正常工作狀態及進汽異常、冷源來水異常、突然停電等各種非正常工況對原生產系統的正常運行不產生影響。④自動控制系統：整套系統采用PLC 控制，可接入電廠的DCS 系統。

2.1 實施方案

增設一套乏汽回收裝置，定排擴容器排汽可無壓送至乏汽回收裝置，在乏汽回收裝置內與低溫除鹽水混合換熱，低溫除鹽水升溫后匯聚在高效汽水混合系統下方的的水箱內，高溫水泵將高溫除鹽水送至水水表面式換熱器，加熱來自鍋爐冷渣機冷卻水回水母管的除鹽水（年平均溫度20℃，最高40℃），再次升溫后的除鹽水送至鍋爐冷渣機冷卻水的回水母管。

乏汽回收裝置水箱內送出的高溫除鹽水經水水表面式換熱器換熱降溫后返回系統內作為二次蒸汽吸收水重復使用。乏汽凝結水儲存在水箱內，當水箱內水位高于設定值時，通過排水泵自動向外排水至正常水位。此時化驗排水水質如果符合鍋爐給水要求，則將其排入水水表面式換熱器出口的除鹽水管道進入冷渣機冷卻水的回水母管，若此時化驗的排水水質不符合鍋爐給水要求，則排入工業水系統進行再次利用。

2.3 創新成果

利用乏汽回收裝置的無壓冷凝換熱能力，加快了定排擴容器的工質閃蒸速度，可以使定排擴容能力在現在基礎上有所提高；乏汽回收裝置的優化設計，變工況性能優良，在最大設計范圍內任何乏汽量的回收效率不變，在最優性價比情況下，可最大限度地回收定期排污及緊急放水等特殊時期所產生的閃蒸汽量，并在乏汽量大于設計量時能保持系統正常安全運行。安全保障系統維護工作量很小，不需要任何安全閥、壓力控制裝置，安全性高。

設備結構簡單、占地面積小、無噪音、操作方便，PLC 控制，可接入原有DCS 系統；整個裝置密封性好，無跑冒滴漏現象；加熱效率高，節能效果明顯。同時，智能化程度高，確保原生產裝置穩定、正常運行，不論冷水系統是否突然中斷，以及儀表、電氣系統出現任何問題，都不會影響定排擴容器等設備的正常運行。此外，系統全自動智能運行，實現無人值守管理；不增加任何操作，正常不需要進行調正，全自動運行。

2.4 產生的效益

2.4.1 直接經濟效益

項目投運后按經過換熱器的除鹽水平均流量大約為55t/h，溫升15℃來算，折合標準煤大約0.12t/h，年運行時間按8000h 計算，折合年節約標準煤約960t，每年可產生經濟效益約81.6 萬元。

按定排擴容器排汽口的閃蒸汽量約為1.5t/h 計算，年可回收乏汽量約為12000t，回收凝結水量約為12000t。此凝結水化驗合格（各項指標均達標），我們將其作為除鹽水的補充，每年產生經濟效益可達約9.84 萬元。

扣除項目投運后產生的電耗、設備維護等一些其他費用，此項目年產生利潤總額可達到71.92萬元。實現企業能源回收再利用，從而實現降低生產成本，增加了可觀的經濟效益。

2.4.2 間接經濟效益

設備投運后，鍋爐定排擴容器排汽口的乏汽實現全部回收利用，消滅了原來設備上冒白氣的現象，現場不再有二次蒸汽的排放，消除了廠區設備腐蝕、熱污染和二次汽排放發出噪音，同時減少溫室氣體排放。

3 結語

某企業定排擴容器乏汽進行回收改造后，避免了閃蒸汽的排放，進而消除了熱污染和二次汽排放的噪音。同時，吸收利用了定排乏汽中的熱量，實現了熱能循環再利用，并將鍋爐乏汽收集加熱除鹽水，避免了水蒸汽和熱量的浪費損失，防止了鋼架及周邊設備的腐蝕，節約了生產成本。根據國家目前的產業政策，節能環保將是一項長期的工作，市場競爭也會越來越激烈，因此對于同類型機組的乏汽回收企業來說，改造方案具有積極的借鑒意義。

圖1 乏汽回收工藝流程圖