冷凝水回收技術(shù)及選擇方法

冷凝水回收方法
    蒸汽在用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后，變成冷凝水，經(jīng)疏水器排出。不同用汽設(shè)備排放的冷凝水通過回收管網(wǎng)匯集到集水罐中，由冷凝水回收裝置送到鍋爐或其它用熱處，如除氧器等，這就是冷凝水回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)的作用在于回收利用冷凝水的熱量（包括閃蒸汽熱量）和軟化水，根據(jù)不同情況可采用不同工藝方式。一般習(xí)慣上有開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)之分。
(1)開式系統(tǒng) 
    該系統(tǒng)冷凝水收集箱是開口式，與大氣相通，由于冷凝水進(jìn)入收集箱時壓力突然降低，水溫高于該壓力對應(yīng)的沸點，產(chǎn)生大量二次閃蒸汽，剩余冷凝水溫度大約是100℃。實際上，由于閃蒸散熱或有時為了防止輸送水泵汽蝕而兌入冷水，回收水溫僅在70℃左右。加之開式回收方式會有空氣進(jìn)入冷凝水回收管道，容易引起管道腐蝕。但開式系統(tǒng)裝置簡單，投資較少。與冷凝水直接排放相比，仍有的節(jié)能效果。
(2)閉式系統(tǒng)
    該系統(tǒng)中冷凝水收集箱是封閉式，系統(tǒng)內(nèi)冷凝水壓力始終保持高于大氣壓力，使冷凝水水溫低于該壓力下的沸點，冷凝水的熱能得到充分利用。而且閉式系統(tǒng)的冷凝水保持蒸汽原有品質(zhì)，用于鍋爐給水時，不會增加溶解氧量，也減少了鍋爐補(bǔ)水量，減少了水處理的費用。
    冷凝水是否屬于閉式回收，要看系統(tǒng)壓力和大氣壓力之間的關(guān)系。若用汽設(shè)備使用蒸汽壓力為P1，冷凝水回收集水罐的標(biāo)定壓力為P2，大氣壓力為P0。當(dāng)P2越接近于P1時，回收系統(tǒng)閉式程度越高，節(jié)能率越高；反之，P2越接近于P0時，回收系統(tǒng)的密閉程度越差，節(jié)能率越小。顯然，密閉系統(tǒng)評判標(biāo)準(zhǔn)是P0、P1、P2三者的大小關(guān)系。當(dāng)P2=P0時，就不能稱為密閉式回收系統(tǒng)，就變成了開式回收系統(tǒng)。其節(jié)能率和開式系統(tǒng)也就是一樣的。
二、冷凝水回收技術(shù)的選擇方法
1、按用汽設(shè)備使用蒸汽的壓力和溫度選擇回收方法
    1）用汽設(shè)備疏水壓力小于0.15MPa時，冷凝水可以利用重力自流回收。盡量用集水罐與水泵吸入口的液位差提供防汽蝕壓頭，如果工藝布置不能保證需要的防汽蝕壓頭，要采取專門的防汽蝕裝置。
    2）用汽設(shè)備疏水壓力在0.15-0.6MPa之間，多數(shù)采用增壓回收方式回收冷凝水。要仔細(xì)核算阻力損失，設(shè)計集水罐超壓排氣裝置，考慮直接噴淋吸收和增壓回收兩種方式利用超壓排氣。需要選用泵葉輪耐溫150℃的水泵，配置專門的防汽蝕裝置。
    3）用汽設(shè)備冷凝水壓力大于0.6MPa，采用高壓、中壓回收系統(tǒng)閃蒸汽，閃蒸汽供中壓或低壓用汽設(shè)備。閃蒸量小于或等于中低壓熱用戶蒸汽使用量，具有相同使用周期時，可直接利用。無中、低壓熱用戶時，設(shè)中壓或低壓熱交換裝置，加熱其它工藝介質(zhì)， 以達(dá)到相同的熱能利用效果。采用噴射熱泵方式，增壓增量利用。
2、按用汽設(shè)備供熱方式選擇負(fù)荷穩(wěn)定，耗汽量大的用戶
    1）條件
    企業(yè)生產(chǎn)工藝要求該類換熱設(shè)備開機(jī)后即處于一種耗汽量和蒸汽使用壓力均穩(wěn)定的負(fù)荷。
    2）管網(wǎng)選擇
    按余壓**方式的限定流速和比摩阻原則設(shè)計管徑，可不專門設(shè)集水罐?；厥展芫W(wǎng)直接接回收裝置。
    3）回收裝置選擇
    按回收冷凝水流量和冷凝水熱用戶阻力確定冷凝水泵防汽蝕裝置流量和揚(yáng)程，在裝置吸入管考慮裝設(shè)故障時的自動排水功能。
3、特別工藝用戶
    1）造紙行業(yè)
    造紙行業(yè)有多缸紙機(jī)和漿機(jī)，每個缸有不同的烘干溫度和濕度要求，一臺紙機(jī)或漿機(jī)可自成一個獨立的熱能梯級利用系統(tǒng)。設(shè)計時要考慮上述因素，將噴射熱泵技術(shù)，自控技術(shù)和冷凝水回收技術(shù)結(jié)合起來，以設(shè)計理想的熱能利用系統(tǒng)。
    2）卷煙行業(yè)
    卷煙行業(yè)蒸汽使用參數(shù)變化比較大，蒸汽使用有直接加熱和間接加熱兩種方式?？煽紤]用高壓用汽設(shè)備的二次閃蒸汽用于直接加濕或空調(diào)采暖等方式，二次閃蒸汽汽量和壓力不足時可用噴射泵引射和增壓。
    3）橡膠行業(yè)
    用汽設(shè)備多，單臺耗汽量小，同期使用系數(shù)大，冷凝水回收需要合理的壓力匹配，才能保證硫化溫度。冷凝水既可做鍋爐供水，又可做硫化機(jī)內(nèi)胎用水。
    總之，特別工藝要有特別的處理方法，在回收系統(tǒng)上和回收裝置的選配上力求達(dá)到好的效果。
4、按冷凝水用途選擇冷凝水作鍋爐補(bǔ)水
    1）冷凝水作鍋爐汽包補(bǔ)水

     直接上鍋爐是指將回收裝置出口管接至原鍋爐上水管在省煤器前端的某處（一般應(yīng)在原上水泵止回閥后端）。由于上水溫度提高，應(yīng)注意省煤器穩(wěn)妥問題，可通過有關(guān)計算，確定省煤器出口的溫度，對于非沸騰式省煤器，此溫度應(yīng)至少低于飽和溫度30℃，對于沸騰式省煤器，省煤器出口溫度應(yīng)保證汽水混合物的干度≤20％。在鍋爐原給水控制要求不高或無熱力除氧時選擇該方案。
    2）冷凝水直接進(jìn)熱    力除氧器
大型鍋爐對上水連續(xù)性和平穩(wěn)性要求很高，這時冷凝水不再直接輸入鍋爐而是進(jìn)入熱力除氧器，然后由原鍋爐上水系統(tǒng)完成輸入鍋爐的任務(wù)。不管是直接上鍋爐還是間接上鍋爐，從穩(wěn)妥的角度考慮，還應(yīng)設(shè)置一根當(dāng)鍋爐或除氧器滿水時供冷凝水排放的管道，此管一般接到軟化水箱中，具有溢流管的性質(zhì)。冷凝水的這種去向選擇是自動的，一般通過電磁閥，雙回路調(diào)節(jié)器等控制閥門來完成。冷凝水作低溫?zé)嵩串?dāng)企業(yè)利用熱電廠供汽，由于回收管網(wǎng)太長等原因無法直接回收到鍋爐房時，或當(dāng)冷凝水集水罐水質(zhì)受到二次污染，不能做鍋爐補(bǔ)水時，可作為低溫加熱熱源使用。
    1）企業(yè)用于取暖熱源
    利用冷凝水的余熱，根據(jù)供熱負(fù)荷確定是否需要補(bǔ)充部分軟水（或生水）作采暖循環(huán)用水，根據(jù)余熱量確定供暖面積，可節(jié)省集中供熱費用。
    2）用于直接熱水用戶
    對于印染、紡織、橡膠、輪胎等企業(yè)，需要大量自用高溫軟化熱水，可利用冷凝水作為高溫?zé)崴谩?br />    3）間接換熱熱源
    當(dāng)冷凝水受到污染無法直接利用時，可考慮間接換熱方式。如加熱工藝用水，采暖循環(huán)水等非飲用水場合。
    總之，冷凝水回收的原則是：通過冷凝水回收系統(tǒng)中能量的綜合利用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的能量回收利用，保持整個蒸汽熱力系統(tǒng)利用率高，經(jīng)濟(jì)性好。冷凝水回收中的能量回收實際上有交錯在一起的三種方式：冷凝水所含熱能的回收，閃蒸汽的利用，軟化水的回收。
    對于高、中壓回收系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)專門的閃蒸裝置，閃蒸汽供低壓用汽設(shè)備使用。同時也減少了其余冷凝水的回收難度。如果沒有下一級低壓蒸汽用戶，可以設(shè)置熱交換器，加熱其它用途的工藝介質(zhì)，做到能量的利用。在冷凝水回收管網(wǎng)中可以設(shè)多級閃蒸裝置，使蒸汽按梯級方式利用。
    冷凝水回收裝置中終的冷凝水一般送回鍋爐重新使用，這樣不僅節(jié)約了熱能，也節(jié)約了軟化水，從而也節(jié)省了水處理的費用。
    有時，冷凝水被污染，不能作為軟化水，但是其中的熱能還是應(yīng)該盡量回收，可以作為低溫加熱熱源使用，如用于取暖，間接加熱熱水或其它工質(zhì)。
    當(dāng)企業(yè)采用熱電廠供汽時，把冷凝水回收到鍋爐管網(wǎng)太長，或者需要回收的冷凝水?dāng)?shù)量太少，不值得設(shè)回收管網(wǎng)，也應(yīng)該把用汽點的冷凝水收集起來，就地利用。
三、冷凝水回收技術(shù)改造對系統(tǒng)的影響
    對用汽設(shè)備的影響
    大多換熱設(shè)備是利用蒸汽的潛熱實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換的，這也是冷凝水回收的通常領(lǐng)域。回收技術(shù)的使用，增加用汽設(shè)備背壓，減少疏水閥工作壓差，若不做相應(yīng)調(diào)整，可能會影響生產(chǎn)，具體解決辦法如下：
 1）對高、中壓用汽設(shè)備，通過改變疏水閥的排放口和管網(wǎng)管徑及連接方式，調(diào)節(jié)壓差和流量關(guān)系直接解決。
 2）對低壓用汽設(shè)備，通過采用無壓式疏水閥或噴射增壓疏水的回收方式解決。
   總之，對用汽設(shè)備，回收技術(shù)的使用需要改變原有的配置，保證對用汽設(shè)備加熱工藝無任何不利影響。
對回收管網(wǎng)的影響
 1）對高、低壓冷凝水合流管網(wǎng)，由水力計算確定壓力匹配情況。壓力工況不能保證低壓設(shè)備正常**時，高、低壓管路要分設(shè)，采用不同回收裝置，以達(dá)到好的節(jié)能效果。
 2）對壓力相差不大的管網(wǎng)，由水力計算確定選取管徑,避免不合理的管徑設(shè)計帶來的水擊、汽塞等不良影響。
對有害氣體排放的影響
 1）在相同熱負(fù)荷條件下，通過冷凝水回收，會降低鍋爐煙塵的排放，利于環(huán)境保護(hù)。
 2）冷凝水回收減少因跑、冒、滴、漏對環(huán)境產(chǎn)生的熱污染。
對高溫冷凝水的二次閃蒸汽排放的影響
 1）密閉式冷凝水回收系統(tǒng)對二次閃蒸汽要有適合的設(shè)計方案，按壓力、流量和品質(zhì)選擇用途。
 2）二次閃蒸汽優(yōu)先選擇工藝簡單且能利用的用戶。
 3）二次閃蒸汽需排放時，要采用消音、減壓等措施。
對鍋爐熱力除氧的影響
 1）冷凝水回收熱量小于鍋爐熱力除氧平衡狀態(tài)熱量時，冷凝水可直接回除氧器。
 2）冷凝水進(jìn)除氧器時一般不與鍋爐供水管同程，而在除氧器殼體上方開口，采用冷凝水均勻進(jìn)入方式布置，且要設(shè)

計冷凝水回收系統(tǒng)真空倒灌的措施。
 3）本著冷凝水優(yōu)先使用原則，原除氧器上水水量應(yīng)根據(jù)冷凝水**量下調(diào)。
 4）對手動控制除氧溫度的除氧器，蒸汽進(jìn)汽量根據(jù)冷凝水回收量作相應(yīng)減少、甚至關(guān)閉。
對鍋爐水處理設(shè)備的影響
 1）冷凝水為純凈的軟化水，冷凝水回收量的增加，鍋爐軟化水供應(yīng)量相應(yīng)減少。
 2）鍋爐軟化水處理設(shè)備并非隨回收量的增加而減少，需要保持無冷凝水時的備用狀態(tài)。
 3）冷凝水水質(zhì)要連續(xù)監(jiān)測，一旦水質(zhì)由于其它因素不符合鍋爐要求，軟化水應(yīng)立即供給。
 4）冷凝水受到常規(guī)污染時，要增加相應(yīng)的冷凝水處理設(shè)備。
對鍋爐運行的影響
 1）冷凝水直接進(jìn)鍋爐汽包時應(yīng)在省煤器前進(jìn)入，冷凝水進(jìn)水溫度和鍋爐汽包內(nèi)水蒸汽溫度要有40℃以上的溫差。
 2）應(yīng)盡量保證冷凝水先進(jìn)入鍋爐，同時對于鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)盡量采用變頻調(diào)速控制方式。
 3）原鍋爐供水量需根據(jù)冷凝水回收量做相應(yīng)調(diào)整。冷凝水回收技術(shù)改造的節(jié)能效果、成本和效益

一、節(jié)能效果

冷凝水回收是蒸汽熱力系統(tǒng)循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)，從系統(tǒng)節(jié)能的觀點出發(fā)，冷凝水回收利用的好壞直接影響蒸汽熱力系統(tǒng)總的能源利用效率。這主要體現(xiàn)在以下幾方面：
 1）熱能價值：冷凝水具有蒸汽熱能（焓值）的20％左右，相對于一個不回收冷凝水的系統(tǒng)來講，冷凝水回收改造的節(jié)能潛力大于熱力系統(tǒng)中的其它環(huán)節(jié)。
 2）工藝平衡：冷凝水回收系統(tǒng)的完善設(shè)計可以彌補(bǔ)疏水閥選型不當(dāng)而造成的用汽設(shè)備蒸汽泄漏3％左右，減少高溫飽和水的閃蒸損失5—10％。
 3）熱平衡：回收冷凝水余熱用于熱力除氧，減少熱力除氧器的新蒸汽使用量，減少了高品位蒸汽的消耗量；回收冷凝水到鍋爐汽包可以節(jié)省鍋爐燃料，一般來說，給水溫度每上升6℃，就可以節(jié)省燃料1％。冷凝水回收有利于鍋爐排污量減少，降低排污熱損失，提高鍋爐熱效率。
 4）水平衡：冷凝水做鍋爐給水可減少軟化水處理量，節(jié)省軟化水處理費用。
二、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益
項目投資  
    冷凝水回收新建項目投資由回收管網(wǎng)、回收泵站、自動控制、土建安裝費用等幾部分組成。
    冷凝水回收改造項目投資由用汽設(shè)備疏水閥選型、回收管網(wǎng)改造、回收泵站改造、自控系統(tǒng)和部分土建改造等費用組成。企業(yè)廠區(qū)半徑，用汽設(shè)備數(shù)量，回收管網(wǎng)管徑及數(shù)量，冷凝水壓力等級及流量，冷凝水利用方式及控制方式等決定了項目投資總額。投資回收期
    冷凝水的價值直接體現(xiàn)為熱能價值、冷凝水純凈品質(zhì)價值和減少排污價值三部分。項目投資雖然因是新建項目和改造項目有所不同，但是冷凝水價值也由于采用動力設(shè)備的不同，蒸汽成本也不一樣，以至冷凝水價值也不一樣。以動力設(shè)備為燃煤鍋爐為例（燃油和然氣蒸汽成本更高），蒸汽成本一般為60—90元/噸不等，每噸冷凝水年價值：當(dāng)設(shè)備連續(xù)運行時，每年節(jié)約冷凝水價值10萬元左右；當(dāng)設(shè)備間斷運行時，每年節(jié)約冷凝水價值5萬元左右。運行費用由于冷凝水回收方案因具體情況差別很大，但是冷凝水回收所需的動力消耗與其回收的熱能和軟化水的價值相比要小得多。對冷凝水直接作鍋爐汽包給水的回收系統(tǒng)，回收裝置運行電費可部分抵消鍋爐原給水泵運行電費。對冷凝水作除氧器給水的回收系統(tǒng)，運行費用為回收裝置的冷凝水泵電費。對冷凝水作采暖或其它利用方式時，根據(jù)具體應(yīng)用作具體熱能分析。
三、環(huán)境效益和社會效益
     通過冷凝水節(jié)能技術(shù)改造，不僅能帶來良好的節(jié)能效果和客觀的經(jīng)濟(jì)效益，也可以產(chǎn)生良好的環(huán)境效益和社會效益。
（1）減少環(huán)境熱污染
    冷凝水從用汽設(shè)備排入大氣的一瞬間，由于壓力突然降低，產(chǎn)生大量二次閃蒸汽，噴出的高溫冷凝水夾帶閃蒸汽極易燙傷現(xiàn)場操作工。在北方的冬季，由于環(huán)境溫度較低，易形成霧幕，影響行人視線。在夏季，是導(dǎo)致環(huán)境高溫的幫兇。
（2）減少煙塵及有害氣體排放量
    余熱的回收伴隨供熱量的減少，對燃煤鍋爐而言，意味著燃煤量減少，煙塵排放減少，其中的有害氣體CO2、SO2相應(yīng)減少。
（3）提高我國能源利用整體水平
    由于蒸汽熱力系統(tǒng)的應(yīng)用非常普遍，幾乎各種行業(yè)都大量使用。同時冷凝水回收受到具體生產(chǎn)條件和回收技術(shù)條件的限制，普遍回收率偏低。因此通過實施冷凝水回收節(jié)能改造可以大幅度提高資源效率，對減輕我國能源需求壓力和環(huán)境壓力都非常重要。