燃?xì)忮仩t冷凝水的收集和利用

王惠云　金銘　王鵬南

陜西建工金牛集團(tuán)股份有限公司（陜西西安　710043）

工作研究

燃?xì)忮仩t冷凝水的收集和利用

王惠云金銘王鵬南

陜西建工金牛集團(tuán)股份有限公司（陜西西安710043）

通過對(duì)天然氣燃燒時(shí)冷凝水產(chǎn)生機(jī)理的闡述，以及現(xiàn)有燃?xì)忮仩t冷凝水收集情況的分析，論述了在燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)中收集、利用冷凝水的措施。

燃?xì)忮仩t冷凝水收集利用

0　前言

隨著國家對(duì)環(huán)保要求的提高，大中城市正在進(jìn)行鍋爐的清潔燃料置換工作,其中以天然氣為燃料的鍋爐越來越多。但在鍋爐運(yùn)行過程中，其內(nèi)部常存在大量的冷凝水，冷凝水會(huì)對(duì)鍋爐造成腐蝕，從而縮短鍋爐的使用年限。

1　冷凝水的危害

天然氣的主要成分為甲烷（約占90%），其燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式見式（1）。

由此可見，天然氣鍋爐煙氣中水蒸氣含量（體積分?jǐn)?shù)）較高，同時(shí)，燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO2和NOx，這些氣體在鍋爐內(nèi)與冷凝結(jié)露的H2O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成相對(duì)應(yīng)的酸，見式（2）、（3）。酸性冷凝水對(duì)鍋爐本體具有腐蝕性。

在鍋爐剛啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，天然氣所產(chǎn)生的煙氣溫度低于60℃，此時(shí)煙氣中的水蒸氣凝結(jié)成大量的水，留在鍋爐內(nèi)部，給鍋爐帶來潛在危害。

2　燃?xì)忮仩t冷凝水收集的現(xiàn)狀

目前，在許多燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)之初，鍋爐冷凝水的排放問題往往會(huì)被忽略，當(dāng)冷凝水從鍋爐內(nèi)部泄漏時(shí)，會(huì)認(rèn)為是由鍋爐本體漏水或鍋爐房管道漏水造成的。出現(xiàn)問題后，有的單位只是簡單地增加管道，直接將冷凝水引出到排污系統(tǒng)，造成資源的浪費(fèi)；有的單位在鍋爐低溫區(qū)簡單地增加冷凝水排放裝置，但由于收集孔數(shù)量較少或收集孔過小而容易被堵塞，時(shí)間一長，漏水的問題也就暴露出來了。

3　解決措施

目前市場上的鍋爐類型主要分為兩類：WNS蒸汽鍋爐和SZS水管鍋爐，現(xiàn)分別予以介紹。

（1）WNS蒸汽鍋爐

WNS蒸汽鍋爐指全自動(dòng)燃油（氣）蒸汽鍋爐，為臥式內(nèi)燃三回程火管鍋爐。WNS系列鍋爐產(chǎn)生冷凝水的主要部位為前后煙室，而前后煙室的密封性比較好，因此等發(fā)現(xiàn)冷凝水泄漏時(shí)，冷凝水已經(jīng)對(duì)煙室產(chǎn)生了較長時(shí)間的腐蝕。所以在設(shè)計(jì)制作時(shí)，就要在煙室設(shè)置冷凝水排放裝置，分別見圖1、圖2。

圖1　后煙室冷凝裝置

（2）SZS水管鍋爐

SZS型水管鍋爐最容易產(chǎn)生冷凝水的部位處于對(duì)流的高溫區(qū)和低溫區(qū)。對(duì)流高溫區(qū)產(chǎn)生的冷凝水如果不及時(shí)排出，會(huì)倒流到燃燒室，腐蝕管子和鰭片；由于對(duì)流低溫區(qū)的煙氣溫度較低，產(chǎn)生的冷凝水較多，如果不及時(shí)排出，將對(duì)鍋筒、管道造成嚴(yán)重的腐蝕傷害。因此，在設(shè)計(jì)、制作鍋爐時(shí)，需要在高溫區(qū)和低溫區(qū)分別設(shè)置冷凝水排放裝置，見圖3。

圖2　前煙室冷凝裝置

圖3　鍋爐本體冷凝水裝置

4　冷凝水的收集和利用

鍋爐煙氣在經(jīng)過熱交換后，排煙溫度普遍下降80～150℃，當(dāng)溫度降至露點(diǎn)時(shí)，煙氣開始冷凝并產(chǎn)生冷凝水，冷凝水與煙氣中的CO2和NOx發(fā)生反應(yīng)，形成酸性水溶液，在酸性冷凝水排出后需要進(jìn)行中和處理，如式（4）、（5）。

如圖4所示，可以設(shè)置一中和池，將冷凝水排放到中和池中，經(jīng)中和后對(duì)其進(jìn)行二次利用，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的目的。

圖4　鍋爐冷凝水收集系統(tǒng)圖

5　經(jīng)濟(jì)性分析

以20 t熱水鍋爐為例，每小時(shí)消耗天然氣1263 m3，1 m3天然氣燃燒時(shí)可產(chǎn)生約1.8 kg水，按收集率為80%計(jì)算，則1 h可收集1819 kg水。鍋爐每天運(yùn)行8 h，一年運(yùn)行300 d，則一年產(chǎn)生冷凝水4 365.6 t。1 t水的價(jià)格按3元計(jì)算，則一年可節(jié)省消費(fèi)約1.3萬元?？梢姡瑢?duì)鍋爐冷凝水進(jìn)行回收利用，不僅可以產(chǎn)生良好的環(huán)境效益，也可以帶來比較可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

6　結(jié)語

鍋爐內(nèi)部的冷凝水需及時(shí)排出，以避免酸性冷凝水長時(shí)間腐蝕鍋爐內(nèi)部受熱面，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行造成影響。對(duì)排出的酸性冷凝水要單獨(dú)進(jìn)行回收處理，以免污染環(huán)境。冷凝水回收裝置的利用，可以帶來良好的節(jié)能效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)減輕我國環(huán)境壓力也具有重要意義。

Collection and Utilization of Condensate Water from Gas-fired Boiler

Wang Huiyun Jin Ming Wang Pengnan

The generation mechanism of condensate water is introduced,and the condensate water collections of existing gas-fired boilers are analyzed．In addition,measures for the collection and utilization of condensate water during the design of gas-fired boiler are discussed．

Gas-fired boiler;Condensate water;Collection;Utilization

TK227.8

王惠云女1964年生本科正高級(jí)工程師現(xiàn)任陜西建工金牛集團(tuán)股份有限公司總工程師

2016年4月