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高温密闭式冷凝水回收技术解析

发布时间:2021-11-23 14:48:03

一、问题的提出

许多工矿企业都将蒸汽作为热源完成各种加热过程。蒸汽在用汽设备中放出汽化潜热变成同温同压下的饱和冷凝水。怎样处理和利用这些冷凝水,是他们必须面临的一项重要课题。

1.回收系统情况

1.1 用汽设备排放的冷凝水,近于蒸汽压力下的饱和冷凝水(超过100℃以上),用普通水泵输送,若没有一定的位差条件,将产生汽蚀而造成水泵无法正常输水。

1.2 将饱和的高温冷凝水排放掉或待冷却后回收,都造成环境的热污染和能源的浪费.更有甚者用汽设备不安装疏水器,或疏水器选型不当,漏汽严重,致使部分蒸汽直排.造成的环境热污染和能源浪费更加严重.

2.回收方法

2.1 开式回收:

水温降至普通水泵不产生汽蚀的温度75℃左右,饱和冷凝水在大气压下二次闪蒸, 造成大量潜热损失,能源利用率不足60%。同时由于冷凝水与大气的接触,丧失了原先软化处理后的水质条件。

2.2 闭式回收:

回收系统不与大气接触,减少跑、冒、滴、漏的热损失和热污染,冷凝水的回收温度可达100℃以上;

节水及水处理费用。

节能率达高达20%以上。

因此闭式回收方法将成为冷凝水回收工作的主要方法。

二、企业面临的浪费

1.蒸汽冷凝水跑、冒、滴、漏,冬天热雾弥漫,夏天热浪逼人,既造成热污染,又可能烫伤现场操作工。

2.高峰供汽时明显感觉锅炉出力不够,若使用备用锅炉,造成投资和运行浪费。

3.有时用汽设备几乎“直肠”冒汽,蒸汽潜能没很好利用。

4.开式的冷凝水回收泵常因汽蚀发生而不能使用,热损失达20%以上。

5.因冷凝水没回收作锅炉补给水,水处理量大.费用高。

6.炉膛结垢严重,锅炉需经常排污,浪费了本以不足的热能。

7.锅炉冒黑烟,清洁生产不达标。

三、回收技术的解决办法

1.详尽的用汽设备热负荷调查

用汽设备的热负荷是企业经常弄不清的数据,由此造成供汽管网设计、疏水阀选型、回收管网设计的不准确。致使设备完成同一加热过程时,蒸汽耗量过大,并产生汽阻、水击等不良影响。热力系统专家通过对用汽设备热负荷的详尽调查,完成从锅炉——蒸汽管网——用汽设备——疏水系统(集水点)——回收管网——回收泵站——锅炉的热力循环系统的周密设计,保证热力系统接近完善的能源梯级利用程度。

2.热力系统匹配条件下的疏水阀选型

设备原有的疏水阀选型条件不尽相同,有的由设计院根据开式回收方法选型设计,导致采用密闭式回收技术时,管网压差减小,疏水排量下降;有的企业根据用汽设备疏水管径自己配置,没有按照压差和排量选取疏水阀排放口直径,造成疏水阀排量过大或过小,出现漏汽或开旁通管的浪费现象。热力系统专家根据闭式热力循环条件下的差压参数和排量参数,并考虑换热器的类型来选择疏水阀,以达到最合理系统匹配。

3.集水点的选择及设备应用

集水点的确定应考虑用汽设备的集中性、设备的用汽压力相对一致性及管理的方便性,用汽设备相对集中、设备的用汽压力相对一致(压差0.15MPa以内)及管理的方便的可设为同一个回收点。回收点采用高温凝结水汽压回收装置或Armstrong 凝结水回收自动泵或斯汽莎克公司的蒸汽泵进行闭式回收蒸汽冷凝水,并加压输送至回收管网。

高温凝结水汽压回收装置最新型凝结水回收输送装置,电控系统依靠水位传感器作传感元件,由简单可靠的门电路驱动继电器控制两台交替启闭的电磁阀组成一个自动工作系统来完成自动回水。

该装置有可调恒温控制阀,它能对用热设备进行恒温控制,对可利用的高温介质进行节流,防止因疏水阀失控漏汽造成的热损失,可直接起到减少能源消耗,保持供热平衡作用。

4.全密闭的回收泵站

回收系统的完善程度和回收温度的高低,取决于回收泵站的密闭程度。热力系统专家为保证热力系统的完善程度,回收泵站的设计基于以下三点考虑:

4.1 闪蒸系统

用汽设备蒸汽使用压力超过0.8MPa时,其回收管网增设闪蒸系统,一是降低冷凝水饱和温度,使其低于离心泵最高承受的叶轮温度(150℃以下);二是提高闪蒸汽利用品位,使闪蒸压力排放的二次蒸汽尽量满足企业其它设备用汽压力等级要求。

4.2 增压系统

泵站集水罐设定压力小于0.2MPa,回收率小于10%,且低压用汽设备用汽压力要求大于集水罐设定压力,用汽量大于2倍闪蒸量时,采用喷射热泵增压系统,以新蒸汽为主汽源的喷射热泵引射闪蒸汽,使混合汽达到规定压力参数后,供低压蒸汽用户使用。该系统由于流量和压力匹配合理,热能利用更充分,对疏水更有利。

4.3 锅炉自动高温给水泵防汽蚀装置

对于回收蒸汽冷凝水量小于10m3/h的回收泵站,采用喷射增压原理,解决离心泵在泵送高温饱和冷凝水时的汽蚀问题;采用温差压降方式,解决喷射增压过程中喷射泵本身的汽蚀问题。这种双重设计,彻底解决了高温饱和水泵送时的汽蚀难题,同时以喷射增压理论为基础的防汽蚀理论研究,也是解决泵汽蚀问题的最可靠和完备的方法。

对于回收蒸汽冷凝水量大于10m3/h的回收泵站,采取加压罐增压原理,集水罐确保蒸汽冷凝水顺利回收,加压罐解决离心泵在泵送高温饱和冷凝水时的防汽蚀水头。两种原理的应用主要考虑经济和占地问题,同样是解决密闭式冷凝水回收技术的主要有效措施。

锅炉自动高温给水泵防汽蚀装置保证了所配水泵叶轮、轴承在其耐温条件下的饱和冷凝水无汽蚀输送,使普通水泵正常输送水温提高50℃以上。

以防汽蚀装置为主体的回收泵站,根据现场条件,可立式布置,也可卧式布置;根据企业经济条件可配备进口水泵,也可配备国产水泵;配备回水水位、供水水位、超压及超水位报警、自动不凝气排放等全套PLC及变频控制系统,占地小,全自动运行。

四、冷凝水的性质

1 热力学特性

1.1 蒸汽的热能由显热和潜热两部分组成,通常用汽设备只利用蒸汽的潜热,释放潜热后的蒸汽还原成同温度的饱和水,即拥有显热的冷凝水。

1.2 饱和冷凝水在蒸汽压力0.1-0.9MPa下占蒸汽热能的15.6~26.7%,使用蒸汽压力越高,排放的冷凝水热能价值越大。

1.3 饱和冷凝水输送过程中因压降而存在着不可避免的闪蒸,冷凝水的闪蒸汽并不是压降至大汽压时才发生的,而是降至大汽压时闪蒸量最大。闪蒸过程是一种汽水共溶状态,并随压力和温度改变而相互转化,这导致冷凝水回收利用的复杂性。

2 品质

2.1 理论上冷凝水是较好的蒸馏水,最适合重新作为锅炉给水。

2.2 换热设备频繁的蒸汽供停,产生热应力拉伸而导致设备泄漏,造成混入不纯物质或不凝气时,冷凝水将产生二次污染。

2.3 冷凝水回收要针对污染状态决定采用何种处理方法。

2.4 锅炉给水的软化,除氧工艺是否完善和回收管网的严密程度,是冷凝水污染程度大小的主要原因。

五、冷凝水闭式回收系统效益

1.与开式回收方式相比,减少因疏水背压的降低造成的闪蒸损失。闪蒸量占冷凝水量15%以下。

2.用汽设备均背压条件下运行,减少换热设备变工况运行时的蒸汽泄露量。

3.回收冷凝水直接进锅炉,提高锅炉供水温度50℃以上;直接进除氧器, 二次闪蒸和本身的高温,可以减少除氧器的蒸汽供给量。

4.节约水及软化水处理费用。

5.减少锅炉排污率(一般与冷凝水回收率一致)。

6.增加锅炉单位时间的产汽量,提高锅炉出力,稳定汽压。

7.减少跑、冒、滴、漏而产生的热污染,改善工作环境。

8.能源利用率的提高,缩短了锅炉的运行时间,降低了烟尘排放量。


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