凝结水系统设计

凝结水回收系统的设计

汪红

中国石化集团洛阳石化工程公司

前言

1、凝结水回收的意义

凝结水回收是供热系统的最后一个环节，这个环节的好坏将直接影响整个供热系统的经济性与合理性。蒸汽作为一种热载体，从锅炉里产生出来，经管网送至用热设备（蒸汽间接加热设备），把大部分热量释放出来，汽态的水蒸汽变成液态的凝结水。由于凝结水水质较好，而且还含有近20%的热量，因此要设法回收，凝结水的回收是供热系统节能的重要环节。

2、凝结水回收的原则

在供热系统中，凡是蒸汽间接加热产生的凝结水应尽可能回收。对于复杂的凝结水回收系统必须合理的进行设计；对于加热有毒及有强烈腐蚀性溶液的凝结水回收系统要十分慎重，应避免此部分溶液腐蚀凝结水管道而造成有毒或强烈腐蚀性溶液漏入凝结水管道内，要相应的采取一些措施；对含油的凝结水需经除油处理后，其水质符合锅炉给水水质要求方可返回锅炉房。

凝结水回收系统可分为重力凝结水回收系统、背压凝结水回收系统、闭式满管凝结水回收系统和加压凝结水回收系统。本篇分别就以上各系统的流程和特点进行阐述，并对各系统的设计和选择提出意见。

一、凝结水回收系统的基本概念

1、疏水阀工作压力P0

疏水阀工作压力是指疏水阀进口端管道内凝结水或蒸汽的实测压力。

2、疏水阀最高工作背压P MOB

疏水阀最高工作背压是指疏水阀正常工作时，其出口端的最高工作压力。也就是疏水阀前凝结水的压力减去凝结水通过该疏水阀时的阻力。疏水阀最高工作背压对背压回水有着重要的意义，为了保证疏水阀的正常工作，必须保证疏水后系统的实际压力小于选取流量下疏水阀最高工作背压。

3、疏水阀工作备压 P OB

疏水阀工作背压是指在工作条件下，疏水阀出口所测得的压力，此背压是克服疏水阀后凝结水管道压力损失及凝结水水箱内的压力。

4、疏水阀工作背压 P OB与疏水阀最高工作背压P MOB的关系

背压回水系统正常运行的条件应满足：

P MOB≥P OB

在背压回水系统中，设计方法有两种：其一是确定疏水阀可能提供的最高工作背压，以

该背压为设计依据进行管网系统设计。其二是以管网系统的实际压力决定疏水阀提供的最高工作背压。

5、疏水阀最高允许压力

疏水阀最高允许压力是指在给定温度下，疏水阀壳体能够永久承受的最高压力。

6、疏水阀最高工作压力

疏水阀最高工作压力是制造厂给疏水阀规定的压力，这个压力通常是与疏水阀内部装置有关的各种局限性的函数。

7、疏水阀的背压度

疏水阀的背压度是指疏水阀在工作压力下能正常工作，连续排出凝结水时，工作背压或最高工作背压与阀的工作压力比值的百分数。

二、重力凝结水回收系统

重力凝结水回收系统（即自流凝结水回收系统）是用户处于高位，凝结水回水箱处于低位，凝结水完全靠用户和凝结水箱之间的位差来克服凝结水在管道中的流动阻力。在这种系统中，凝结水在管内的流动有的是满管，有的是非满管流动。管内一部分是凝结水，一部分是空气，通常选用的管径较大，管道的腐蚀也较严重。该系统中的凝结水一般是100℃以下，且不含二次蒸汽。因此可以按热水的流动状态考虑有关问题，不存在发生水击的因素。这种系统简单，运行可靠。重力凝结水回收系统根据凝结水流动的状态分为低压重力凝结水回收系统和分离出二次蒸汽的重力凝结水回收系统。

1、低压重力凝结水回收系统

低压重力凝结水回收系统是低压蒸汽（P<70kPa）设备排出的凝结水经疏水阀后，沿着一定的坡度依靠重力流向凝结水箱的回水系统。水箱上有排向大气的放空管，见图-1所示。

2、分离出二次蒸汽的重力凝结水回收系统

用汽设备排出的凝结水，经疏水阀后产生二次蒸气，为了把二次蒸汽从凝结水中分离出来，首先把凝结水集中到二次蒸发箱排出二次蒸汽后，直接流入室外热力管网，利用二次蒸发箱与锅炉房凝结水箱的位差，返回至凝结水箱，见图-2所示。该系统的设备使用蒸汽可高可低，不受任何限制。此种系统简单可靠，但管道腐蚀较大，适用于地形较平坦且坡向锅炉房的供热系统。

三、背压凝结水回收系统

背压凝结水回收系统是指用汽设备的凝结水，经疏水阀后直接排入凝结水管网或经疏水阀排入二次蒸发箱分离二次蒸汽后再经疏水阀排入管网，靠疏水阀的背压返回锅炉房凝结水箱，前者称背压凝结水回收系统，后者称分离出二次蒸汽的背压凝结水回收系统。

1、背压凝结水回收系统

背压凝结水回收系统是蒸汽在设备中放热变成凝结水经疏水阀直接排入凝结水管网，依靠疏水阀的背压将凝结水送至锅炉房凝结水箱。该系统分背压开式凝结水回收系统（见图-3）和背压闭式凝结水回收系统（见图-4）。

该系统适用于蒸汽压力为0.1-0.3MPa的用汽设备，若用汽压力过低，疏水阀工作背压太低，不能克服凝结水回收系统的阻力；若蒸汽压力过高，经过疏水阀较高压力的凝结水产生的二次蒸汽较多，在疏水阀后的凝结水管道中二次蒸汽占据了大量空间，为了防止水击，流速又不能太高，所以选用的凝结水管道直径必须很大，故该系统不宜用于过高压力的用汽设备。

背压凝结水回收系统采用地下敷设和架空敷设均可，按照敷设的地形可向上向下倾斜，该系统简单，便于管理，运行可靠。

背压开式凝结水回收系统适用于二次蒸发量较少或无法利用二次蒸汽的场合。缺点是二次蒸汽排入大气，热损失较大，且影响环境卫生。

背压闭式凝结水回收系统，二次蒸汽可用于低压采暖或其他用汽设备，凝结水箱内压力由安全水封保持，该系统回收了二次蒸汽。

在背压凝结水回收系统中，为了减少凝结水管中的二次蒸汽和水击现象，可将凝结水在接入管网前加以冷却，充分利用其热量。原则上是把从用汽设备出来的高温凝结水冷却到100℃以下，使二次蒸汽不再产生。冷却凝结水的做法具有凝结水损失少的优点，但在凝结水量变化较大，且不同步时，冷却水用户的用热量也受到影响，很难配合好，在配合不好的情况下凝结水管内仍有蒸汽。

2、分离出二次蒸汽的背压凝结水回收系统

这种凝结水回收系统是蒸汽在设备中放热形成凝结水，经疏水阀排入二次蒸发箱分离出二次蒸汽后，再经疏水阀排入凝结水管网，依靠疏水阀的背压，将凝结水送至凝结水箱，见图-5。该系统多用于蒸汽压力为0.3MPa以上的用汽设备，经疏水阀排出的凝结水所产生的二次蒸汽较多，由于二次蒸汽量较多，把二次蒸汽加以分离利用，节省了热能，并且输送凝结水管道的管径也减小了，节约了管材。由于输送中没有二次蒸汽，基本上不产生水击，运行安全。该系统适用于架空和地沟敷设。

但是，要使用该系统必须具备两个条件：①用户用汽设备的蒸汽消耗量较大，压力较高，