蒸汽凝結水回收利用于換熱采暖
                                     趙秀紅 　郝文新
               (航天科技集團清華機械廠,山西　長治　046012)
    摘　要:本文結合一項工程設計闡述了蒸汽凝結水回收的實際意義,為其它企業實施該項目提供了可借鑒參考的經驗。
    關鍵詞:凝結水;凝結水池;開式系統
    蒸汽在用汽設備中放出汽化潛熱后,變成凝結水,經疏水器排出,凝結水通過回收管網匯集到凝結水池(罐)中,由凝結水回收裝置送到鍋爐或其它用熱處,如除氧器等,這就是凝結水回收系統。該系統的作用在于回收利用凝結水的熱量(包括閃蒸汽熱量)和軟化水。凝結水是一種“優質資源”,對這種優質資源進行充分、有效的回收利用是蒸汽供熱系統中最為重要的節能、節水措施。某企業動力鍋爐房配備裝機規模為: 3×25+1×15t/h循環流化床蒸汽鍋爐,冬季以廠區及生活區供熱為主,其中生產區建筑面積50萬平方米,廠區車間及辦公建筑面積15萬平方米。生活區采暖汽水機組為熱水采暖,廠區為低壓蒸汽采暖,鍋爐房附近設200立方米凝結水池一座,凝結水池水溫比較高。企業附近新建小區有兩座居民樓,總建筑面積16732·77m2,高度20·525m,冬季供暖準備從相鄰的企業取得,由于企業廠區采用蒸汽供暖,小區需要建一個換熱系統,經過技術方案論證比較,確定了利用企業凝結水池的高溫水換熱供暖。
    一、設計方案
    換熱機組設在企業凝結水泵房,可以減少土建投資,二次網供熱在企業范圍內可以利用原有的架空管網支架,新敷設兩根DN150管,出廠區后采用地溝敷設;換熱機組設二級換熱,一級為板式水—水換熱器,在凝結水池地下泵房設循環水泵,為一次水換熱機組與凝結水池循環,充分利用凝結水池的熱量。二級為管殼式汽—水換熱器,為了采暖系統的穩定運行,進行機組出水溫度的調節,使整體采暖系統在能源綜合利用的同時,保證所帶建筑物的采暖穩定可靠。
    1·負荷及參數確定
    (1)進入凝結水池的凝結水(汽水混合物)按15t/h考慮,其中凝結水13t/h,乏汽2t/h。
    (2)凝結水循環利用按90度出水, 70度回水,循環水量68·5t/h。
    (3)凝結水可利用熱量1·6MW。
    (4)根據長治地區住宅供熱指標72W /m2,熱負荷1·6MW可帶建筑面積2·22萬平方米。
    (5)二級換熱器起調節作用,按熱負荷0·6MW考慮,新蒸汽(0·3MPa)用量0·75t/h,可帶建筑面積0·83萬平方米。
    (6)本系統建成后可帶建筑面積3·05萬平方米。
    (7)本系統設計方案比較可行,一方面能源利用可以帶一部分建筑采暖,另一方面也可以起到凝結水池降溫作用,保證了鍋爐房除氧上水及鍋爐設備的正常運行,本套系統更能充分地利用凝結水熱量,并且保證鍋爐上水系統的安全運行。
    2·初步計算及設備選型
    (1)參數設定
    總熱負荷: Q=2·2MW
    二次網供水溫度: T2=85℃　回水溫度: T1=60℃一級換熱一次網供水溫度: T2=90℃　回水溫度: T1=70℃
    二級換熱蒸汽: 0·3MPa利用熱源凝結水: 15t/h (汽水混合物),其中凝結水13t/h,乏汽2t/h。
    (2)計算
    二次網循環水量G=3·6Q÷Cp (T2-T1) =75·6t/h凝結水傳熱量Q = 0·278 [13t/h ( t2 - t1) + 2t/h(h2-h1)] =1·6MW
    一次網循環水量G=3·6Q÷Cp (t2-t1) =68·5t/h
    二次網一級換熱器出水溫度T′=78℃1·6MW=0·278×75·6t/h×Cp (T′-T1)
    二級換熱蒸汽(0·3MPa)用量: G =0·6MW÷0·278(h2-h1) =0·9t/h
    (3)設備選型及技術要求
    ①換熱機組
    二次網循環泵: Q=100t/h　H=32m　N=15Kw　2臺
    板式水—水換熱器(一級): F=50m2　2臺
    立式湍流管殼式汽—水換熱器(二級): F=12m2　1臺
    ②設備技術要求
    為組合機組,配電及自控隨機;循環泵變頻控制,變頻器采用ABB產品,信號采自二次網出水溫度。采暖系統定壓補水,信號采自二次網回水壓力,不設補水泵由凝結水循環泵出水管道接入,用電動調節閥控制。立式湍流管殼式汽—水換熱器進汽采用電動調節閥控制,信號采自二次網出水溫度;機組配帶所有閥部件和一個反沖洗過濾器,電動調節閥采用進口西門子產品,水泵采用上海凱泉產品,機組到貨后只需連接外部管道即可使用。
    ③凝結水循環泵:
    凝結水熱水循環泵: Q=50t/h　H=32m　N=7·5KW　2臺
    要求:配電及自控隨機,變頻控制,信號采自板式水—水換熱器出水溫度。
    二、實施效果
    1·企業凝結水回收采用開式系統,來源有兩方面,一是廠區蒸汽生產及生活采暖系統,沒有設置疏水裝置,基本是直排,為汽水混合物,乏汽加熱了軟化水;二是生活區采暖為汽水換熱機組,凝結水回收至鍋爐房凝結水池水溫也比較高。從往年冬季鍋爐房運行的情況看,凝結水水溫一般保持90—100度之間,水溫一直在高溫狀態,水泵也經常因汽蝕而無法上水,帶來的問題是除氧泵運行不穩定,上水困難,對鍋爐的安全運行沒有保障。通過利用蒸汽凝結水回收利用于換熱采暖,一方面可以起到凝結水池降溫作用,避免水泵損壞,另一方面凝結水余熱可為一部分建筑供暖,避免熱損失。
    2·開式系統是與大氣相通的,由于凝結水進入凝結水池時壓力突然降低,水溫高于該壓力對應的沸點,產生大量二次閃蒸汽,剩余凝結水溫度大約是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入凝結水回收管道,容易引起管道腐蝕。但開式系統裝置簡單,投資較少,與凝結水直接排放相比,仍有一定的節能效果,從根源上無法解決凝結水池水溫過高問題。
    3·企業供暖系統運行初期和末期,系統斷續運行,凝結水池水溫不高,需要利用汽水換熱器調節水溫,才能保證小區供暖溫度。
    4·經過運行,不但滿足了小區供暖,而且企業凝結水池水溫也比原來降低,上水泵汽蝕現象也減少了,下一步企業正在考慮將廠區辦公樓采暖由汽暖改為水暖,充分利用凝結水供暖。成功運行的凝結水回收系統,將會顯著提高整個熱力系統的效率,節約電、煤及水處理費用,對工廠的節能降耗、提高經濟效益有顯著的作用。“蒸汽凝結水回收利用”節能技術改造項目充分體現了循環經濟的要求,按照減量化、再利用、資源化的原則,實現了經濟社會全面協調和可持續性發展。