医院供暖系统冷凝水回收设计与实践

医院供暖系统冷凝水回收设计与实践
发布时间：2022-11-27T06:25:52.431Z 来源：《工程管理前沿》2022年7月14期作者：胡垚榆[导读] 充分挖掘能源资源的利用价值，提升资源利用效率是实现节能减排的重要方式。

胡垚榆
贵州省人民医院贵阳 550000
摘要：充分挖掘能源资源的利用价值，提升资源利用效率是实现节能减排的重要方式。

医院作为多种能源综合使用的场所，提升医院资源利用效率不仅有助于实现节能减排，还有助于探索多种能源利用效率的协同提升。

以贵州某三级甲等综合性医院为研究对象，通过对该医院供暖系统冷凝水的水质经济分析及热量回收可行性分析，设计了既能实现冷凝水回收，又能最大化回收可用热量的方案。

实践结果表明，采暖冷凝水回收利用是实现建筑空调节水的一个重要途径，能够达到节能、环保的目的。

关键字：冷凝水回收，锅炉，效益测算，医院
一、运行现况
我院位于贵阳市，冬天多云寡照、阴冷潮湿，所以医院供暖时间长，供暖温度高，空调系统能耗偏高，因此对医院建筑特别是医院空调系统进行节能研究具有重要意义。

针对我院冬季供暖使用的是板式换热器，热能载体为蒸汽，在用汽设备中汽化潜热冷凝产生水，会排放出大量的高温、饱和冷凝水。

而换热产生的冷凝水，水质较好，如果将其直接排掉，无异于丢弃可观的经济效益。

目前常见的冷凝水回收方法主要有，利用冷凝水闪蒸蒸汽，作用于采暖供热、工业水或直接用于锅炉给水等方案。

介于我院实际情况出发，我们采用闭式冷凝水回收技术将冷凝水回收至锅炉水箱中。

新门急诊大楼总建筑面积约9万㎡，外科大楼总建筑面积约3.5万㎡，设计热源均为医院锅炉房高压蒸汽，热交换站设于各大楼地下一层机房内，共有五台组合式板式热交换器，蒸汽压力0.4MPa，蒸汽温度为125℃，空调供水温度60℃，回水温度50℃，供回水温差10℃。

外科大楼与新门急诊大楼板式换热器换热产生的蒸汽凝结水，出水温度约为55-70℃，并且蒸汽凝结水中钙、镁离子较低属于软水，利用于锅炉再加热时，无需再经过水处理，使用价值会更高。

同时根据实际情况统计，锅炉房冬季软水消耗量约为（100-120）吨/天。

二、项目改造方案
1、选址
因外科大楼和新门急诊大楼凝结水已汇集在外科大楼负二楼水泵房内，现有一个10吨的热水箱，可无需另加集水装置。

并且软水回收考虑到与锅炉房距离，该水箱房间与锅炉房直线距离约15m，铺设管道省材，施工方便。

所以确定在外科大楼负二楼水泵房安装冷凝水回收装置，方便管理。

2、设备选型
从经济角度考虑，设备采用电动泵组比采用蒸汽动力机械泵，减少铺设蒸汽管，蒸汽动力入口须带有过滤器及疏水阀以保证动力蒸汽干净、干燥，而采用电动泵组自带配电柜，无需额外配件。

从安全角度考虑，因水泵房内已有大量配电柜，铺设蒸汽管道时，与配电柜的最小距离不好控制，增大施工难度，并且提高风险因素。

综上所述，设计加装一套电动凝结水回收疏水自动加压器，并且设备采用闭式系统（如图一）组合式成套供货，其设备提供包括进、出口止回阀、冷凝水进出口开关阀并包括罐体及框架等，泵体本身的耐压要大于1Mpa，泵出口处采取必要的措施以免发生水击。

所有铺设的热水管路均采用 304 号不锈钢，管径 DN50，壁厚 3mm。

不锈钢管道从地下停车场入口的水泵房内铺设至锅炉房，长度约为 200m，焊接试压后，须使用≥35mm 橡塑保温，涂专用胶。

为了检验安装成果，方便记录凝结水回收量，在凝结水回收疏水自动加压器的出水口上安装远程热水表。

三、闭式冷凝水回收技术
1、技术原理
闭式系统中冷凝水收集箱是封闭式，系统内冷凝水压力始终保持高于大气压力，使冷凝水水温低于该压力下的沸点，冷凝水的热能得到充分利用。

冷凝水基本上通过回收设备管路输送到设备中，能够保持水温，且由于封闭水质变化不大，保证了冷凝水的品质，可直接用于锅炉给水，与开式冷凝水技术相比，不会增加溶解氧量，不仅减少了锅炉补水量，也减少了水处理的费用。

2、特点
2.1闭式冷凝水回收设备使用年限大于15年，工作寿命长，能够带来较好的经济效益。

2.2采用闭式冷凝水回收技术，回收系统封闭运行，背压提高的同时减少蒸汽的泄漏量，提高蒸汽利用率。

2.3冷凝水的回收节约是软水，无需再经过水处理，返回锅炉时能带来一定的经济价值。

2.4冷凝水回收的温度在60℃左右，带来的热量可提高锅炉进水温度，从而可以节约燃料消耗，从而产生经济效益。

四、节能改造效果
1、回收量
通过每日记录冷凝水回收器的热水表度数，形成每日冷凝水回收吨数依据。

此次记录时间段为2021年12月21日至2022年3月1日，共70天。

通过上图（图二）可知，医院每日回收冷凝水量可观，且在大部分时间内回收水量较为稳定。

由下表（表二）可知每日回收冷凝水平均51吨，并且根据水量与气温的曲线趋势，发现回收水量与气温趋于负相关，当气温越低时，水量较大，反之。

该冷凝水回收量可占锅炉房每日软水使用量42.5%-50%，回收量相当可观，并且非常有实用意义。

2、资料收集
研究期内的日值数据来源于中国气象科学数据共享服务网，主要指标有平均气温、平均相对湿度。

表二每日冷凝水回收量统计表
冷凝水回收（吨）
气温
（℃）
相对湿
度
收集日期数（天）有
效
67
7070
缺
失
3（仪表
失灵）
00
平均值51.3000 4.07291.5%中位数50.6000 4.1594%标准 偏差 5.89576 3.332160.07409范围39.2015.790.38
最小值33.90-3.1961%
最大值73.1012.699%
由上表（表二）可知每冬季平均温度在4℃左右，相对湿度平均在91.5%。

在温度4℃左右天气状况下，冷凝水回收温度约为60℃。

贵阳市平均温度为12℃-19℃，全年自来水出水温度在10℃左右。

3、经济价值分析
根据实际使用情况1吨自来水约消耗1斤盐，约产生0.75吨软水，并且锅炉热效率约为95.2%，可计算得到软水的价格以及60℃热水的价格，由于锅炉保养药水费用、人工以及用电成本对本次成本核算影响较小，暂未考虑在内，以下计算价格均采用项目本地均价。

现院区新门急诊大楼和外科大楼凝结水产量约51吨/天，这部分凝结水回收至锅炉房，每天可节约客观成本约为1260元，一个采暖季（每年11月中旬到3月中旬，约120天）节约成本约为15万元，并且前期设备投资成本不大，所以回笼资金速度较快，回本周期约为2个采暖季。

通过回收采暖换热冷凝水，进入燃气锅炉再加热，不仅产生更高价值，也有利于医院的节能降耗。

五、总结
节水是绿色建筑设计需要考虑的一个重要问题，采暖冷凝水回收利用是实现建筑空调节水的一个重要途径。

我院对空调冷凝水进行回收利用，采用全年逐时模拟分析的方法，对其空调冷凝水回收利用的节水效益进行定量分析，主要结论如下： 1、节能前景可观，减少运行成本，由于密闭式冷凝水回收设备减少二次闪蒸汽及输水漏气，使冷凝水水量及热能得到充分回收利用，提高系统热效率25%以上，实现了节省20%的燃料及50%软化水，减少水处理设备投入和运行费用。

本院采暖冷凝水回收总水量为6120吨/年（按每日回收51吨计算），在其寿命周期（预计15年）内可节水91800吨，节水效果十分显著。

2、自动化程度高，适用于不同工况，机电一体化设计，采用高感度液位传感器控制，自动报警，双泵自动切换等技术措施，形成多种功能为一体的自动化控制，可实现无需人工值守，使设备在高温、潮湿等恶劣工况下，安全、可靠、稳定的自动运行，同时改善水况，确保输水畅通。

3、降低给水溶解氧含量，减少氧腐蚀，给水中的溶解氧是锅炉运行中发生腐蚀的主要因素之一。

由于在一定的压力下，氧在水中的溶解度是随着水温升高而降低的，反之。

在冬季锅炉负荷较大的情况下，而利用凝结水作给水，不但提高了水温，而且凝结水中的溶解氧含量较低，可确保给水余氧含量达到合格标准。

根据水中氧含量与温度、压力的关系，在常压下，水温升高60℃，含氧量可降低66%-80%，可显著减少锅炉的氧腐蚀。

参考文献
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