蒸汽凝结水的回收及利用

第22卷,总第123期2004年1月,第1期《节能技术》

E NERGY C ONSERVATI ON TECH NO LOGY V ol.22,Sum.N o.123

Jan 12004,N o.1

蒸汽凝结水的回收及利用

杨　军1,杨　月2,王茂廷2,王　莲2

(11辽宁石油化工大学油气储运系;21化工机械系辽宁抚顺113001)

摘　要:本文针对凝结水回收系统以及基本的设计形式进行了分析,同时着重阐述了凝结水回收和利用的几种途径,并分析计算了凝结水回收系统的经济性。

关键词:凝结水;开式系统;闭式系统;回收;利用;闪蒸汽

中图分类号:TK 223.5 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2004)01-0033-02The R ecovery and Application of Steam Condensation W ater

Y ANGJun ,Y ANG Y ue ,W ANG Mao -ting ,W ANGLian (Dept.of S torage and T ransportation of Oil G as ,Liaoning Petr oleum and Chem ical T echn ology University ,Fushun 113001,China )Abstract :This article made specific analysis of the recovery of steam condensation water system and basic design.Meanwhile ,the article formulated several methods of the recovery and application of steam condensation water ,and ana 2lyzed economic of the system.

K ey w ords :condensation water ;opened system ;closed system ;recovery ;application ;flash steam 收稿日期　2003-09-10 修订稿日期　2003-10-16作者简介:杨　军(1977～),男,辽宁抚顺人,辽宁石油化工大学硕士

研究生。

1　概述

蒸汽作为一种热源载体,通过直接或间接的对物料或其它介质的加热,温度降低,部分转化为凝结水。这部分凝结水所含的热量占蒸汽总热量的20%～50%,就凝结水本身而言,它又具有温度高、水质好、不需软化处理的优点,将其直接送回锅炉或通过与补给水换热后进入水处理装置,这样不仅节约了燃料和水处理的费用而且降低了补给水的用量。

凝结水的回收作为供热系统的最后的环节,要想达到如期的节能效果就应从两个方面着手:

(1)选择泄漏率低、使用寿命长的疏水器及凝结水回收装

置。例如阿姆斯壮公司生产的疏水器(泄漏率仅为3‰

)及凝结水自动回收装置。

(2)根据系统的工艺方案以及设备的技术要求来选择凝结水回收方案。

2　凝结水回收系统

2.1　凝结水的输送

为了保证凝结水高效地低损耗地输送,凝结水输送系统一般由两部分构成,一部分为疏水系统,另一部分为凝结水回收装置(两部分不一定同时存在,要根据系统的实际情况而定)。2.1.1　疏水系统

疏水系统的重要设备即疏水器在节能和凝结水回收系统内起到了极为重要的作用。性能良好的疏水器不但能及时的完成阻汽排水和排不凝性气体任务,而且也是整个凝结水回收和利用系统的重要门户。一旦使用质量差的疏水设备,不但损失了大量的新鲜蒸汽污染了环境,而且回水管线内产生气阻导致凝结

水回收系统不能正常工作(严重时造成凝结水回收系统瘫痪)。2.1.2　凝结水回收装置

凝结水回收装置一般包括集水罐和凝结水回收泵两部分。凝结水通过疏水器和回水管线进入集水罐,经过缓冲后由凝结水泵输送至换热设备或除氧器等下级设备。2.2　凝结水回收系统的两个基本设计2.2.1　开式回收

开式回收在大多数场合进行了应用,根据在实际工作观察时发现,该方式对每台用汽设备的疏水器的工作性能有极高的要求。如果在疏水器失效或疏水器的泄露率高的情况下都会造成有大量的新鲜蒸汽从集水罐的排气口喷出,造成环境的污染和能源的浪费。同时由于开式系统在回水缸处与大气相通,这样就不可避免地造成大量的闪蒸汽的溢出,实际的凝结水温度仅在75℃左右;又由于空气直接进入系统,会造成严重的管网腐蚀,所以开式系统的弊端较多。见图1。2.2.2　闭式回收

随着高温凝结水回收装置的研发以及国外进口设备的引入(例如:美国阿姆斯壮公司的凝结水自动回水泵和国内加装喷射增压回路的离心泵),闭式回收系统得以在一定的范围内使用。闭式回收设计可以直接输送高温的凝结水,因而回收系统得以在较高的温度和压力下运行,这就使空气不直接进入系统,系统内的闪蒸量也会明显的减少,热量也会得到充分的利用。在这里要说明的是:在这种情况下不需要安装蒸汽疏水阀。如果蒸汽供汽压力高于回水管线的压力,在疏水泵的出口需要安装蒸汽疏水阀,且该闭式回收一般用于压力低于回水管线压力的工况。见图2。

值得注意的是,在闭式循环中,如汽轮发电装置中凝结水都是可以利用的;但开式循环中凝结水是否回收视污染的程度而定。

3　凝结水的回收途径

一般来说凝结水的回收主要通过两种途径:一种是利用凝

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图1　

凝结水开式回收系统

图2　凝结水闭式回收系统

结水自身的压力通过疏水器将凝结水输送至除氧器或其它的下一级设备,这种回收方式对疏水器质量以及阀后背压的确定都有较高的要求。由于凝结水流动过程中压力的降低产生一定量的闪蒸汽,使管内流动状态十分复杂。一般工程上,对于压力相差较小的回水系统可加装集水罐来控制压力。另一种回收途径是通过凝结水回收装置来进行加压回水。

4　凝结水的利用

作为一种优质的软化水和含高热量的热水,凝结水具有极高的经济价值和广泛的应用价值,加之高压凝结水压降后产生的二次蒸汽使其被利用的潜能更大。目前凝结水的利用方式主要有以下几种:

(1)锅炉补水　理论上讲蒸汽凝结下来的凝结水是含高热的纯净软化水,如将纯净凝结水直接输送到锅炉,不仅节约了补给水量和水处理的费用,而且减少了加热补给水所需的燃料费用。这种方式利用凝结水是最有效的途径之一。但实际工作中很难保证凝结水的品质,由于蒸汽运用场合及工艺的不同,凝结水中往往会含有部分有机物,例如:油等化学物质和一部分固体污物。所以在保证有效的利用凝结水的前提下,考虑到运行成本的同时,在把凝结水输送回锅炉之前可以进行必要的水处理,除去凝结水中的固体污物以及超标的元素含量,以提高凝结水的品质。特别值得注意的是如果凝结水回到有汽轮机存在的设备时,必须控制凝结水中硅的含量,一旦硅的含量超标将严重影响汽轮机叶片的工作性能。所以说如果要将凝结水送回锅炉就一定要监控凝结水的水质情况。

(2)换热的利用　换热利用主要适用于:11凝结水的集中处距离锅炉较远时;21用汽单位没有锅炉;31凝结水混入具有腐蚀性的污染物质;41凝结水的水处理费用较高时(远大于凝结水的自身价值),以上的情况就不适合锅炉补水的利用方式,通常是利用换热器给锅炉补给水进行加热或者本着就近利用的原则利用到生产工艺中。

(3)闪蒸汽的利用　处于饱和状态下的凝结水一旦排至低

压区时,部分凝结水就会产生二次蒸汽,这种现象即为凝结水的闪蒸。由于闪蒸汽从凝结水中带走大量的热量,所以闪蒸汽具有很高的利用价值。充分的利用闪蒸汽是凝结水利用的重要组成部分。闪蒸汽的产生量主要与凝结水前后的压力差和流量有关。具体参数如图3

。

图3　每立方米凝结水在大气压下排放时形成闪蒸汽的量

在一般的情况下,如果闪蒸汽的量较小,就可以直接将闪蒸汽引进软化水箱内,如果闪蒸量较大可采用以下两种方法。

第一种方法是将凝结水引入闪蒸罐,通过闪蒸罐的闪蒸汽进入低压管网或低压用汽设备。这里应当注意的是,如果低压用汽设备只靠闪蒸汽进行加热时,为保证低压用汽设备的蒸汽供给量,应加装新鲜蒸汽补给系统。其主要的功能是通过减压阀来实现的,当凝结水量减少时闪蒸汽量也减少并造成闪蒸汽压力降低,此时设置在低压用汽设备前的蒸汽压力传感器将信号传给新鲜蒸汽供给管线上的减压阀,这时减压阀开启向低压用汽设备补充新鲜蒸汽,直到压力传感器显示达到要求的蒸汽压力为止关闭减压阀。通过以上的补给装置保证了低压用汽设备的正常供气量。

第二种方法是通过加热锅炉补给水或加热其它工艺介质。其整个过程的实现是通过热交换器来实现的,该过程同样要依据就近的原则,以达到最少热损失的目的。在某些情况下可以在集水缸上设置填料冷却器,利用软化水喷淋闪蒸汽。

5　蒸汽凝结水回收利用的效益

凝结水的利用提高了系统的可靠性,减少了回水热量的损失。现就利用凝结水的效益估算如下:

(1)回收凝结水的热量,设自来水水温为20℃,回水温度为100℃。则每吨回水可利用热量为334528K J ,如果在热效率为

100%的情况下,折合标准煤11.5kg 。

(2)锅炉水处理每吨的费用为11.0元。

(3)自来水费3.0元/t ,按每千克标准煤折合1.4kg 原煤,原煤价按0.24元/kg 计,自来水处理损失率20%计。则每回收一吨凝结水可节约资金约:

0.24×11.5×1.4+11.0+3.0×1.2=18.46元

6　结论

凝结水回收对蒸汽系统高效合理的利用具有重要的意义,同时凝结水闭式系统的回收效果更好,但需要系统整体的平衡,有待于进一步的完善。同时要根据凝结水回收的具体情况,应用适当的方法充分合理的利用凝结水及闪蒸汽,在保证设备正常运行的前提下将能耗降低。

参考文献

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