摘要

       蒸汽作為工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的熱媒，在間接加熱設(shè)備中釋放出潛熱以后形成凝結(jié)水而盡快排出。蒸汽冷凝水作為余熱，含有20-30%的蒸汽熱能，又是品質(zhì)優(yōu)良的脫鹽水。因此，合理而高效地回收蒸汽冷凝水，具有特別的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也是我國大力提倡實(shí)現(xiàn)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的一個(gè)有效途徑。

       蒸汽供熱系統(tǒng)節(jié)能可以從不同環(huán)節(jié)著手，蒸汽凝結(jié)水的閉式回用是提高蒸汽供熱系統(tǒng)熱效率的重要措施。目前很多工廠企業(yè)都在采用這種技術(shù)，取代原有的開式回收系統(tǒng)，但有相當(dāng)多的企業(yè)凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)并不成功，有的甚至由于閉式系統(tǒng)的投運(yùn)，影響了蒸汽換熱工藝。本文針對(duì)蒸汽凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，進(jìn)行分析并提出解決方法。

        關(guān)鍵詞：蒸汽供熱系統(tǒng)、疏水器、凝結(jié)水閉式回收、水泵汽蝕

        一．閉式回收凝結(jié)水系統(tǒng)的建立

        蒸汽凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)可以提高凝結(jié)水回收熱效率，隨著蒸汽壓力的提高，閉式回收系統(tǒng)熱效率越高。以0.5MPa蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水為例，閉式回收系統(tǒng)較開式回收系統(tǒng)提高熱效率30%左右。因此閉式回收系統(tǒng)的建立對(duì)于提高整個(gè)蒸汽供熱系統(tǒng)效率有著重要的意義。

        建立高溫凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合的系統(tǒng)工程，需綜合考慮換熱工藝方式、疏水器選型、凝結(jié)水管網(wǎng)、閉式回收裝置以及高溫凝結(jié)水的綜合利用等各個(gè)環(huán)節(jié)，只有處理好每個(gè)環(huán)節(jié)，凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)才能得以成功投運(yùn)。因此凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)的建立必須處理好以下幾個(gè)問題：

     1閉式系統(tǒng)建立后，疏水器后的背壓有所提高，疏水器的疏水能力降低，可能影響生產(chǎn)工藝換熱。

     2閉式系統(tǒng)中是汽水兩相共存的動(dòng)態(tài)狀態(tài)，很容易發(fā)生汽阻、水擊等不穩(wěn)定不安全問題，同時(shí)實(shí)際輸送能力大大降低。

       3當(dāng)不同工藝的冷凝水都進(jìn)入閉式系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生低壓冷凝水回水不暢的問題。

       4當(dāng)用汽設(shè)備的疏水點(diǎn)與閉式回收裝置之間距離遠(yuǎn)或跨過馬路、建筑物事，需要冷凝水爬高回收時(shí)，會(huì)出現(xiàn)冷凝水爬高能力不夠的問題。

       5當(dāng)系統(tǒng)個(gè)別疏水器漏汽嚴(yán)重，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)背壓升高時(shí)，影響閉式系統(tǒng)平衡，影響其它疏水器正常工作和系統(tǒng)安全問題。

       6輸送高溫冷凝水水泵葉輪發(fā)生汽蝕、導(dǎo)致抽空，設(shè)備損壞的問題。

       7凝結(jié)水水質(zhì)問題。

       8疏水背壓提高，如何解決失流現(xiàn)象的發(fā)生。

        因此我們講，凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)的建立是一個(gè)綜合的系統(tǒng)的工程項(xiàng)目，在方案設(shè)計(jì)時(shí)，要通盤考慮以上問題。

        二、閉式系統(tǒng)中的疏水器：

        疏水器在蒸汽供熱系統(tǒng)中起著重要的作用，是凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。疏水器的作用在于“阻汽排水”，同時(shí)要迅速排除系統(tǒng)中的不凝氣體。一般來講在閉式回收工藝中選擇機(jī)械式疏水器即常見的浮球式疏水器和倒吊桶疏水器，熱動(dòng)力疏水器由于其工作原理不適合閉式回收工藝要求。疏水器選型是一項(xiàng)復(fù)雜的程序：

        1．確定凝結(jié)水量Q。

        2．根據(jù)加熱工藝形式確定疏水倍率K。

        3.確定疏水背壓P2

4．計(jì)算疏水器前后壓差ΔP

5．根據(jù)疏水曲線進(jìn)行選型。

在疏水器選型時(shí)往往被忽略的幾個(gè)問題：

1）疏水倍率K

  疏水器的疏水能力, 不僅滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下排除產(chǎn)生的凝結(jié)水要求, 而且須滿足在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的過量凝結(jié)水的要求。因此選用的疏水器, 其疏水能力大于正常運(yùn)行負(fù)荷, 即選用倍率為許多資料中提出可根據(jù)不同情況在內(nèi)選取, 甚至在凝結(jié)水回收遇到困難的情況下, 出現(xiàn)層層放大, 以求排水通暢的現(xiàn)象。疏水器的蒸汽泄漏率與疏水倍率成線性關(guān)系，疏水倍率取值越大，疏水器的漏氣率越大。

      2）疏水器的氣鎖現(xiàn)象

     判斷一個(gè)蒸汽供熱系統(tǒng)是否可能會(huì)發(fā)生氣鎖現(xiàn)象是選擇疏水器的一個(gè)決定性因素，當(dāng)疏水器距離加熱設(shè)備較遠(yuǎn)時(shí)，以及當(dāng)冷凝水通過虹吸管或浸澤管進(jìn)入疏水器時(shí)，均會(huì)發(fā)生氣鎖現(xiàn)象。蒸汽始終作用在疏水器的入口端導(dǎo)致設(shè)備積水無法排除。

     3）群組疏水

     群組疏水是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的加熱設(shè)備，使用一臺(tái)疏水器排除冷凝水的現(xiàn)象。即使換熱器的用汽壓力相同，處于連續(xù)用汽方式，也不主張使用群組疏水模式，畢竟加熱工藝要求溫度、疏水點(diǎn)疏水器的距離等因素會(huì)造成部分加熱器疏水出現(xiàn)“短路”現(xiàn)象，而部分加熱器出現(xiàn)凝結(jié)水排水不暢現(xiàn)象。在閉式回收系統(tǒng)中由于疏水壓差更小，更容易出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

      三．閉式回收工藝中的凝結(jié)水管網(wǎng)

      較開式回收工藝比較，由于疏水背壓的提高導(dǎo)致閉式回收凝結(jié)水管網(wǎng)的凝結(jié)水輸送壓差更小，同時(shí)由于凝結(jié)水從疏水器到回收設(shè)備間屬于汽水兩相流動(dòng)，因此管道部件“三通”、“閥門”、“彎頭”、“變徑”等對(duì)凝結(jié)水輸送的影響更大。同時(shí)由于管道部件的擾動(dòng)增加了系統(tǒng)阻力。如何降低凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)阻力，是建立閉式回收系統(tǒng)的難點(diǎn)。

     一般來講，凝結(jié)水依靠自壓輸送的流速選擇在1m/s左右，但最為重要的還是要根據(jù)可利用的靜壓差來決定疏水管線的管徑。由于凝結(jié)水的輸送過程中，壓力逐步降低，導(dǎo)致部分飽和凝結(jié)水汽化，產(chǎn)生二次蒸汽，同時(shí)疏水器的漏氣現(xiàn)象的存在，可能形成“汽阻”現(xiàn)象，大大增加了凝結(jié)水的流動(dòng)阻力，因此在必要時(shí)需增加汽水分離點(diǎn)，將閃蒸汽進(jìn)行分離、穩(wěn)壓，然后輸送。對(duì)于凝結(jié)水管網(wǎng)中的三通，建議采用“斜三通”，來減小分支凝結(jié)水對(duì)系統(tǒng)的影響。在凝結(jié)水管線的連接時(shí)盡可能杜絕“T”連接方式。

      四．不同壓力等級(jí)凝結(jié)水的共網(wǎng)回收問題

     在生產(chǎn)過程中，加熱設(shè)備可能需用不同壓力等級(jí)的蒸汽進(jìn)行加熱，為了降低一次性資金投入，不同壓力等級(jí)蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水實(shí)現(xiàn)共網(wǎng)回收是必須解決的課題。

     判斷不同壓力等級(jí)蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水是否可以共網(wǎng)回收的主要判定條件為：凝結(jié)水混合后溫度產(chǎn)生的壓力是否大于加熱設(shè)備中最小用汽壓力。凝結(jié)水系統(tǒng)的背壓是有凝結(jié)水的溫度決定的，回收點(diǎn)形成的背壓是由多路凝結(jié)水混合后的溫度決定的。因此，各路凝結(jié)水的溫度、流量均會(huì)對(duì)背壓產(chǎn)生影響。對(duì)于符合判定條件的不同壓力等級(jí)蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水可以通過一套凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)閉式回收。

    對(duì)于不滿足凝結(jié)水閉式回收條件的，我們可以通過對(duì)高壓蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水進(jìn)行梯級(jí)利用，如增設(shè)閃蒸罐，閃蒸出低壓蒸汽供低壓蒸汽熱用戶使用，分離出來的飽和凝結(jié)水再進(jìn)入凝結(jié)水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)共網(wǎng)回收。但需要注意的是：這樣處理后的凝結(jié)水系統(tǒng)同樣需要滿足共網(wǎng)回收條件。

      五．凝結(jié)水閉式回收裝置

    凝結(jié)水閉式回收裝置是整個(gè)閉式系統(tǒng)的核心設(shè)備，其核心技術(shù)是“解決了輸送高溫水（150℃以下飽和水）水泵汽蝕問題”。該技術(shù)與日本的泵前加引流高壓水有著本質(zhì)的區(qū)別。閉式回收裝置主要技術(shù)性能指標(biāo)：

1） 無漏汽和閃蒸二次汽的排放。

2） 系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定、智能化全自動(dòng)運(yùn)行。

3） 無水泵汽蝕現(xiàn)象。

4） 具備完善的液位、壓力、溫度控制系統(tǒng)。

閉式回收裝置是整個(gè)凝結(jié)水回收系統(tǒng)的終端，其除了具備以上性能的同時(shí)必須考慮以下兩個(gè)方面。

1） 閉式回收系統(tǒng)所回收很多生產(chǎn)工藝的凝結(jié)水，其可能包含幾十只或上百只疏水器，一旦某一只疏水器損壞發(fā)生漏氣現(xiàn)象，直接導(dǎo)致整個(gè)疏水系統(tǒng)背壓的升高，導(dǎo)致整個(gè)凝結(jié)水回收系統(tǒng)癱瘓。因此閉式回收裝置必須具備超壓排放的功能。使得閉式回收裝置在某個(gè)特定的壓力點(diǎn)下穩(wěn)定運(yùn)行。

2） 閉式回收系統(tǒng)所回收很多生產(chǎn)工藝的凝結(jié)水，一旦出現(xiàn)某一個(gè)換熱器泄漏（如煉油廠的儲(chǔ)油罐），污染整個(gè)凝結(jié)水系統(tǒng)，導(dǎo)致凝結(jié)水的COD、PH值、電導(dǎo)率等指標(biāo)升高不符合鍋爐給水要求。因此對(duì)于大的凝結(jié)水回收系統(tǒng)而言，必須具備完善的檢測(cè)功能。對(duì)將被污染的凝結(jié)水分支及時(shí)從系統(tǒng)中分離出去，以保證回用凝結(jié)水的品質(zhì)。

        六．凝結(jié)水回收方式的選擇

          目前國內(nèi)凝結(jié)水回收方式歸結(jié)起來主要由三種方式，一種是利用開式水箱對(duì)凝結(jié)水直接回收或加裝噴淋系統(tǒng)來回收凝結(jié)水。這種做法不僅損失了大量的凝結(jié)水熱能同時(shí)閃蒸汽的排放污染環(huán)境，因此這種回收方式已經(jīng)被逐漸淘汰。其二是以氣動(dòng)回收泵，其原理是：使用蒸汽（或壓縮空氣）做動(dòng)力源輸送凝結(jié)水，沒有水泵汽蝕現(xiàn)象。氣動(dòng)泵具有：系統(tǒng)無背壓、占地面積小、安裝方便，對(duì)疏水器性能要求低等優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處，比如：單機(jī)設(shè)備回收能力低，凝結(jié)水同樣存在二次閃蒸浪費(fèi)，凝結(jié)水輸送距離受限制、設(shè)備自身調(diào)節(jié)性能差等缺點(diǎn)。因此，我們說氣動(dòng)泵適合應(yīng)用于：凝結(jié)水溫度低、水量小的凝結(jié)水回收工藝。其三：是閉式回收裝置，該設(shè)備徹底消除了凝結(jié)水閃蒸汽的二次排放，回用更多的熱能；徹底消除了輸送飽和凝結(jié)水水泵汽蝕的難題。但該設(shè)備具有回收能力大，設(shè)備本體控制系統(tǒng)完善，可以做到連續(xù)輸水。但也有不足之處：如對(duì)疏水器的性能要求高，凝結(jié)水管網(wǎng)設(shè)計(jì)繁瑣，一次性資金投入高。

        以上提倡的兩種回收方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此，判斷一個(gè)凝結(jié)水回收系統(tǒng)究竟選擇哪種回收方式，因根據(jù)本身工藝特點(diǎn)出發(fā)，從蒸汽凝結(jié)水的溫度、流量，工藝生產(chǎn)的特點(diǎn)（比如連續(xù)生產(chǎn)還是間斷生產(chǎn)），以及凝結(jié)水低溫余熱的利用情況綜合來考慮。

        總結(jié)：閉式回收蒸汽凝結(jié)水，可以提高整個(gè)蒸汽供熱系統(tǒng)熱效率，節(jié)約一次能源，實(shí)現(xiàn)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，建立凝結(jié)水回收系統(tǒng)不是簡單的更換設(shè)備，而是一項(xiàng)繁瑣的系統(tǒng)工程，需要從換熱工藝入手對(duì)換熱器形式與特點(diǎn)、疏水器、凝結(jié)水管網(wǎng)、凝結(jié)水品質(zhì)等環(huán)節(jié)詳細(xì)調(diào)研，從而建立起適合自身工藝的特點(diǎn)的閉式回收系統(tǒng)。