閉式蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)在某工業(yè)廠房中的應用

朱儉峰

漢嘉設計集團股份有限公司

閉式蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)在某工業(yè)廠房中的應用

朱儉峰

漢嘉設計集團股份有限公司

蒸汽作為一種高品位的熱源，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，而蒸汽消耗后產(chǎn)生了大量凝結(jié)水的浪費和污染。本文根據(jù)國家能源和環(huán)保政策，結(jié)合工程實例，提出了在工業(yè)項目中應用閉式蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)進行節(jié)能改造的技術(shù)方案并進行經(jīng)濟和環(huán)保效益分析，最后總結(jié)了在工業(yè)項目應用此節(jié)能技術(shù)方案的注意要點。

工業(yè)廠房 閉式蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng) 節(jié)能改造 環(huán)保 效益分析

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種石油、化工、制藥、食品、造紙、橡膠等工業(yè)廠房與日俱增[1]，這類廠房一般均具備較大的水、電、汽等公用工程消耗量，其中巨大的蒸汽消耗量會帶來等量的蒸汽凝結(jié)水直接排放，造成了工廠環(huán)境的蒸汽污染，也造成了資源和能源的浪費，有必要進行綜合治理。同時世界范圍內(nèi)的能源短缺現(xiàn)象日益突出，節(jié)能環(huán)保逐漸成為社會經(jīng)濟生活中必須優(yōu)先考慮的理念。

江西某制藥企業(yè)為擴大規(guī)模，產(chǎn)生效益并適應環(huán)保要求，提出對已建某車間進行節(jié)能改造。凝結(jié)水中含有的熱量可達蒸汽總熱能的20%～30%且具備較高的回水溫度，凝結(jié)水的品質(zhì)優(yōu)于軟化水，接近純水[2]，因此蒸汽凝結(jié)水回收正是適應企業(yè)要求的最佳技術(shù)途徑。

1 基礎資料

1.1 廠房現(xiàn)狀

位于江西某工業(yè)區(qū)，為已建三層廠房，生產(chǎn)X-CT非離子型碘造影劑、喹諾酮類等藥物中間體，車間占地面積1631m2，建筑面積5995m2，建筑高度21.2m。

現(xiàn)有25只反應釜，用汽點多，總峰值用氣量為15t/h（每只反應釜峰值用氣量為600kg/h），反應釜的蒸汽使用率為40%，所以峰值時回收的高溫凝結(jié)水6t/h，壓力0.4～0.6MPa，溫度約159℃。

廠房內(nèi)工藝平面布置圖詳圖1、圖2、圖3。

圖1 ±0.000m平面工藝布置圖

圖2 +5.000m平面工藝布置圖

圖3 +12.500m平面工藝布置圖

1.2 改造目標

經(jīng)與企業(yè)溝通，達成以下改造目標：

1）凝結(jié)水回收利用≥95%。

2）二次氣回收利用≥95%。

3）治理凝結(jié)水冒氣問題。

4）節(jié)省運行費用，節(jié)約能源。

5）實現(xiàn)環(huán)保治理，減少污染排放。

2 應用閉式凝結(jié)水回收的必要性

2.1 蒸氣凝結(jié)水的性質(zhì)

蒸汽的熱能由顯熱和潛熱兩部分組成，通常用汽設備只利用蒸汽的潛熱和少量的顯熱，釋放熱量后的蒸汽液化成高溫的凝結(jié)水，凝結(jié)水是高溫軟化水，其熱焓值占蒸汽熱焓值的25%左右。凝結(jié)水也是較好的蒸餾水，適合重新作為鍋爐給水[3]。凝結(jié)水的價值＝原水價值＋軟水價值＋熱量價值。

2.2 開式回收系統(tǒng)存在的問題

1）開式回收耗費軟化水占凝結(jié)水總量的5%~ 20%，同時產(chǎn)生的大量二次汽必然消耗相應量的凝結(jié)水，在浪費大量汽化潛時還要帶走等量的潛熱，損失的熱量占疏水器疏出熱量的50%～70%。

2）冬季，大量蒸汽外冒會對環(huán)境造成嚴重的熱污染，廠房墻壁被蒸汽腐蝕、剝落。

3）除氧水被氧氣二次污染，溶氧水對水罐和用水設備造成腐蝕。

4）增加鍋爐運行負荷和企業(yè)成本，浪費企業(yè)能源。

2.3 閉式蒸汽凝結(jié)水回收的特點

閉式凝結(jié)水回收所得的高溫凝結(jié)水壓力接近用汽設備的蒸汽壓力，在相應的沸點下凝結(jié)水的焓值較高。閉式回收不會因為壓力的下降引起焓值變化，同時避免了因疏水閥泄漏所造成的損失，故回收熱效率較高。

閉式回收使凝結(jié)水二次汽及用熱設備疏水器所漏蒸汽全部回收并得以綜合利用，既節(jié)約了軟化水資源，又節(jié)約了熱能，從而降低生產(chǎn)運行成本。

閉式回收消除了熱污染和潮濕環(huán)境，達到清潔生產(chǎn)。

閉式系統(tǒng)與外界隔絕，可以避免雜質(zhì)的進入，也避免了凝結(jié)水二次污染及空氣中氧分的再次溶入，減少管路系統(tǒng)內(nèi)外腐蝕，延長設備使用壽命。

2.4 閉式與開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)比較

根據(jù)相關(guān)廠家提供的數(shù)據(jù)及有關(guān)文獻[4～6]，得到閉式與開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)的比較表如表1。

表1 閉式與開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)對比表

3 閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)的改造方案

本工程應用閉式凝結(jié)水回收成套技術(shù)對系統(tǒng)進行改造，擬采用一臺6t/h凝結(jié)水回收器將高溫凝結(jié)水收集并輸送回鍋爐房。具體詳圖4、圖5[5]:

圖4 閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)簡圖

圖5 閉式凝結(jié)水回收罐簡圖

3.1 閉式回收流程

閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)流程如下：各蒸汽管線疏水器后的凝結(jié)水匯集到各收集支管中，匯集到共網(wǎng)器中，被凝結(jié)水泵抽入貯罐內(nèi)，依靠其內(nèi)上部設置的壓力平衡裝置和底部的消除氣蝕裝置，達到氣液分離，氣體由于貯罐壓力上升再液化成冷凝水，罐底部經(jīng)輸送泵送出，對于部分疏水器由于管路長、壓力低或跨越龍門管架，靠自身壓力不能匯集到共網(wǎng)器的情況，在這些管路上安裝了自力增壓器，使蒸汽冷凝水得到全部回收，回收到貯罐的冷凝水送出再進行利用。

3.2 技術(shù)方案特點

閉式回收系統(tǒng)特點是高效、節(jié)能環(huán)保、自動化、設備體積小、安裝使用方便、施工周期短、經(jīng)濟效益高。

其主要運用了氣蝕消除裝置，消除了水泵氣蝕，使凝結(jié)水回收在高溫、密閉條件下運行，壓力自動調(diào)節(jié)。將凝結(jié)水和二次汽全部回收利用，提高凝結(jié)水回收率和鍋爐給水溫度，與將其完全排棄相比可節(jié)約鍋爐燃料12%～28%，與降溫回收相比可節(jié)約鍋爐燃料6%～22%。相當于增大了鍋爐出力，可節(jié)省燃料20%～25%，節(jié)水20%～95%，減少排污物20%～25%，減少煙塵飛灰、CO2、SO2等有害物以及爐渣排放的 15%～30%，可顯著降低環(huán)境污染。

3.3 系統(tǒng)配套設備

一套蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)一般包含：集水容器、氣蝕消除裝置、調(diào)壓裝置、除污裝置、引流裝置、汽水分離裝置、導流裝置、凝水快疏裝置、水泵及相關(guān)閥門、儀表、變送器、變頻器、觸摸屏、自動控制箱等成套設備。

4 改造結(jié)果分析及評價

4.1 改造后的效果

本工程經(jīng)改造實施、調(diào)試和試運行一段時間后產(chǎn)生了以下效果：

1）徹底消除因排放凝結(jié)水和閃蒸二次汽造成的熱污染，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，改善工作環(huán)境。

2）在用戶正常生產(chǎn)條件下對凝結(jié)水進行完全閉式回收利用，不影響工藝生產(chǎn)。

3）凝結(jié)水不會被空氣中的氧氣再污染，可以直接利用，節(jié)約水處理費用。

4）凝結(jié)水泵不氣蝕。

5）回收的高溫凝結(jié)水用到鍋爐系統(tǒng)，節(jié)約燃料費用。

6）系統(tǒng)設計合理，凝結(jié)水回收裝置自動化連續(xù)運行。

4.2 經(jīng)濟效益分析

計算基礎數(shù)據(jù)：煤價400元/t，軟化水價2元/t，煤炭發(fā)熱值5400kcal/kg，鍋爐效率90%，常溫水24℃（熱值 101kJ/kg），工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的凝結(jié)水量約 6t/h（159℃），年運行3000h，電價0.35元。

1）節(jié)約的燃料費：每年產(chǎn)生的凝結(jié)水量Go=6× 3000=18000t，高溫凝結(jié)水和二次汽回收后，溫度為130℃（熱值535kJ/kg），回收的熱量Qbw=18000×535= 9630×106kJ。則全年節(jié)約的燃料費Yrs=Qbw×400元/(η× q)=9630000×400/(90%×22572)=189615元（注：η為鍋爐熱效率，取η=90%；q為煤炭低位發(fā)熱量，取q= 5400kcal/kg=22572kJ/kg）。

2）節(jié)約的水費及水處理費用：Q=18000×95%= 17100，Y水=17100×2=34200元。

3）節(jié)約的電費：未計入效益。

4）節(jié)約的總費用合計：Y總=189615+34200=223815元。

綜上計算結(jié)果可以看出經(jīng)濟效益非常顯著，這還不包括鍋爐運行減少的電費，因回收系統(tǒng)凈化水質(zhì)，減少氧腐蝕，延長了鍋爐和系統(tǒng)設備的使用壽命的效益。

4.3 投資概算與回收期

一套閉式凝結(jié)水回收裝置，包括附屬設備、電氣、儀表、施工工程等總報價約80萬元，則投資回收期=80/22.3815=3.574年，即不足4年即可回收投資。

5 工業(yè)項目應用蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)要點

多年來，經(jīng)國內(nèi)各專家和廠家精心研究，閉式蒸汽凝結(jié)回收技術(shù)已相當成熟，大量的應用實踐已證明經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著，但在實際項目應用中，需結(jié)合工程項目的實際情況注意到以下幾點：

1）根據(jù)廠房的防火、防爆、防腐蝕等特殊生產(chǎn)性質(zhì)，在設備訂貨時提出不同的要求。

2）根據(jù)廠區(qū)總圖布局合理利用回收后的蒸汽凝結(jié)水。

3）在初步設計時就考慮到全廠區(qū)應用蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)。

4）結(jié)合當?shù)仄麅r及能源環(huán)保政策進行技術(shù)經(jīng)濟分析。

5）在施工安裝過程中嚴格遵循安裝工程規(guī)程，確保管網(wǎng)坡度、變徑、閥門、保溫等遵循施工工藝。

[1] 肖春梅.我國工業(yè)布局的演變特征、存在問題與優(yōu)化策略[J].當代經(jīng)濟研究,2011,(1):73-78

[2] 李旭堂,王鳳軍,王國強.輕烴分餾裝置蒸汽凝結(jié)水的回收及綜合利用[J].化工進展,2009,28:81-83

[3] 李國第.蒸汽凝結(jié)水回收中開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)使用效果對比分析[J].工業(yè)鍋爐,2012,133(3):46-48

[4] 魏青平.幾種蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)的比較[J].甘肅科技,2010, 26(5):60-64

[5] 張守漢,譚芙蓉,肖曄.閉式回收技術(shù)在蒸汽冷凝水回收利用中的應用[J].節(jié)能,2007,(1):34-36

[6] 浦占鋒,沈炳耘.蒸汽凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)在啤酒廠節(jié)能中的應用[J].能源技術(shù),2006,27(4):27

Closed Steam Condensate Water Recovery System Used in an Industrial Plant

ZHU Jian-feng
Hanjia Design Group Co.,Ltd.

As an high grade energy,steam widely used in industrial production,but a lot of condensate waste and pollution problems arising after the steam consumption has been plagued.According to the national energy and environmental policies,combined with engineering examples presented in the application of industrial projects closed steam condensate recovery system,energy-saving technical solutions and analysis of economic and environmental benefits,it concluded the points to note in industrial projects to apply this energy-saving technical solutions.

industrial plants,closed steam condensate water recovery system,energy saving,environmental protection, benefit analysis

1003-0344（2015）04-071-4

2014-5-25

朱儉峰（1987～），男，本科，工程師；杭州市拱墅區(qū)湖墅南路501號漢嘉設計集團800（310000）；0571-89975085；E-mail:vampireares@163.com