蒸汽冷凝水的能量吸納與回收
[摘要]：蒸汽冷凝水水質好,溫度高,含有豐富的能量,現(xiàn)利用能量吸納與回收裝置將其回收做鍋爐軟化水用,由于獨特的設計克服冷凝水二次閃蒸、冷凝水背壓、高溫氣蝕等難題,充分利用了水資源與水中的熱能,取得了很好的經(jīng)濟效益,對創(chuàng)建“兩型社會”,減少碳排量,具有十分重大的現(xiàn)實意義.
[關鍵詞]：蒸汽冷凝水、能量吸納、導流、布水、阻流、二級水膜吸熱
一、項目概況
蒸汽凝結水的回收與再利用，是企業(yè)的一項有效的節(jié)能措施。充分利用凝結水可以達到節(jié)約能源、降低生產成本、促進環(huán)保和合理利用水資源的目的。目前國內蒸汽冷凝水回收設備及方法很多，常見的有“無泵回收”、“自動泵回收”、“壓縮式回收”、“熱泵回收”等，但由于存在冷凝水二次閃蒸、冷凝水背壓、高溫氣蝕等難題，使熱能及蒸汽凝結水回收利用率低，系統(tǒng)運行不正常，造成能源的白白流失。而我們要介紹的蒸汽冷凝水的能量吸納與回收裝置就是用管道把各用熱設備的疏水器連接起來，匯接到一個存儲罐中，通過內設特殊設計的布水裝置、阻流結構、二級水膜吸熱裝置等的作用，蒸汽冷凝水經(jīng)軟化水吸熱冷卻后，用泵送到鍋爐補水箱，再通過鍋爐原有給水泵送入鍋爐。這種回收方式最大的優(yōu)點是能高效率回收冷凝水，無二次蒸汽排放，徹底解決了水泵在輸送高溫水時的氣蝕難題，能適應各種場合的蒸汽冷凝水回收，系統(tǒng)可動部件少，壽命長，維修量極少，具有很強的實用價值。
二、系統(tǒng)工藝
2.1工藝流程
系統(tǒng)簡要工藝流程如下：蒸汽通過用汽設備后釋放出潛熱，變成了高溫冷凝水，經(jīng)過疏水閥后，匯集到能量吸納裝置，經(jīng)導流裝置、布水裝置、阻流結構、二級水膜吸熱裝置，與加入的低溫軟化水進行能量的充分混合與吸納，之后通過水泵將飽含能量的混合水送到鍋爐房軟化水箱，供鍋爐補充用水，從而實現(xiàn)冷凝水及其能量的充分吸納與回收。
2.2 工藝系統(tǒng)簡述
能量吸納與回收裝置，主要是吸收閃蒸汽能量及高效凝結水的回收設備。其主要構件包括儲水罐體、凝結水導流裝置、布水裝置、阻流結構、二級水膜吸熱裝置、水泵等。所述儲水罐體存儲回收的冷凝水及軟化水，儲水罐分混合吸能區(qū)和恒溫存儲區(qū)。混合吸能區(qū)內設置軟化水布水裝置及阻流結構，前端為凝結水入口，其上部為軟化水入口；恒溫存儲區(qū)出口端連接回收泵，恒溫存儲區(qū)上部設置二次水膜吸熱裝置。
特殊設計的布水裝置使得軟化水與高溫、高壓的冷凝水收集到儲水罐后突然降壓產生的閃蒸汽在混合吸能區(qū)充分接觸，軟化水迅速吸收閃蒸汽能量。而凝結水經(jīng)導流裝置與軟化水充分混合后，再通過阻流裝置使得其在儲水罐內形成跌水，再次充分混合達到各處水溫相同的目的。恒溫存儲區(qū)上部安裝二級水膜吸熱裝置，確保能量高效回收。之后通過水泵增壓，把混合水回收到鍋爐房軟化水箱。
主要組成功能模塊：
布水裝置----由電動調節(jié)閥、布水器、噴霧噴嘴等組成，
阻流機構----是由不銹鋼板、逆流噴管等組成。
二級水膜吸熱裝置----由旋流器、不銹鋼網(wǎng)板及填料等組成，可充分吸收二次閃蒸熱量�！�
2.3 系統(tǒng)控制
本系統(tǒng)的啟動、運行、噴淋、停機備用等過程均可由PLC自動控制。同時，系統(tǒng)還設有就地儀表盤和操作盤，在盤上可讀出系統(tǒng)的有關工藝參數(shù)，以及能在盤上操作相關的水泵和自動閥門。對系統(tǒng)的重要參數(shù)如溫度、壓力、流量、水質等均設有在線檢測儀表。
2.4系統(tǒng)的主要優(yōu)點
相比傳統(tǒng)的凝結水回收的方法與設備,本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
�。�1）取代原有開式凝結水回收系統(tǒng)，無閃蒸汽排出，無噪音及熱污染；
�。�2）特殊設計的布水裝置使得軟化水與高溫、高壓的冷凝水收集到儲水罐后突然降壓產生的閃蒸汽在混合吸能區(qū)充分接觸，軟化水迅速吸收閃蒸汽能量；
�。�3）阻流裝置使得其在儲水罐內形成跌水，再次充分混合達到各處水溫相同并保護了電動泵的正常運行的目的；
�。�4）開發(fā)了二次水膜吸熱裝置，確保能量高效回收；
（5）取代了原有疏水閥泵，該水泵為電動泵，無須蒸汽驅動，無需相應的蒸汽管路及蒸汽閥門配件。水泵可根據(jù)顧客情況靈活配置，可選范圍廣，適用性強；所以基本免維修，維護管理方便。
三、實際運行結果
系統(tǒng)投產兩年來,運行良好,各參數(shù)均達到了設計要求，取得了很好的經(jīng)濟效益。
以型號為EAR-2460SPR-BJ的設備為例：
設備尺寸：4000（L）×2800(W)×1300(H)mm
質量：≤1500kg
回收能力：0~24m3/h
提升高度：0-60m
總消耗功率：6Kw
恒溫區(qū)控制溫度：60±1℃
熱能回收率(能量吸納與回收裝置)：99%
管網(wǎng)熱能損耗率:90%
四、經(jīng)濟效益分析
4.1基礎資料
冷凝水排放量：20T/H，冷凝水溫度850C左右(平均)，
普通軟化水溫度160C左右(平均)
每噸飽和蒸汽所含的潛熱：2260KJ/Kg
現(xiàn)購買蒸汽價格：240元/T
購買自來水價格：2.50元/T
購買工業(yè)電價：0.8元/度
4.2回收到冷凝水中的能量
Q=Cpmtm=20×103×4.1868×(85-16)=5.78×106KJ/H
回收到的能量:5.78×106×99%×90%=5.15×106KJ/H
即回收到的熱量為5.15×106KJ/H
4.3計算利用冷凝水所節(jié)約的動力費用
節(jié)約的蒸汽量:Q=5.15×106KJ/H÷2260KJ/Kg=2.28×103Kg/H=2.28T/H
節(jié)約蒸汽費用：2.28T/H×200元/T=456.00元/H
節(jié)約自來水費用：2.50元/T×20T/H=50.00元/H
水質明顯優(yōu)于自來水，又節(jié)約了軟化水處理的運行、維護及管理費用,完全可抵消能量吸納與回收裝置的維護及管理費用.
共節(jié)約費用：456.00+50.00=506.00元/H
每利用1噸冷凝水可節(jié)約費用:506.00÷20=25.3元
4.4計算年節(jié)省費用
運行費用主要為電費：6KW×0.8元/KW=4.80元/H
則實際節(jié)省費用：506.00-4.80=501.20元/H
全年按實際工作6000小時計(每天24小時,每月22天,全年12個月)
年節(jié)省費用為：501.20×6000=300.72×104元=300.72萬元.
4.5計算投資回收期
項目投資預算:100萬元，
靜態(tài)投資回收期:100÷300.72=0.332年≈4個月
五、結語
本系統(tǒng)主要研究了冷凝水收集、冷凝水背壓、能量吸納原理和汽液兩相特性等，有效克服了行業(yè)中普遍存在的冷凝水二次閃蒸，冷凝水背壓和高溫氣蝕等難題，不僅大大節(jié)約了水資源，更很好地利用冷凝水中的熱能，工藝獨特、性能可靠，投資回收期短，利國利民，值得推廣。
【參考文獻】：
1.中國建筑工業(yè)出版社,《水工業(yè)工程設計手冊-水工業(yè)工程設備》,2000年3月第一版
2.機械工業(yè)出版社《動力管道手冊》,1994年4月
3.王補宣,《熱工基礎》,高等教育出版社,1991年3月
