簡介： 一個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。如何處理和利用這些冷凝水，如何設計出有效、合理的冷凝水回收系統，作為設計者應當注意其中的幾個關鍵技術問題。
關鍵字：冷凝水回收 疏水器 回收管網 回收泵站 節能
前言
對于使用蒸汽作為熱源來完成各種加熱過程的工業企業來說，蒸汽在用汽設備中被使用的實際上僅僅是其潛熱，蒸汽的顯熱—冷凝水所具有的熱量幾乎全部被丟棄。這是因為要提高蒸汽使用設備的生產效率，即加熱效率，就必須盡快把傳熱效率低的冷凝水從蒸汽中排出去。蒸汽在各用汽設備中放出汽化潛熱后，變成同溫同壓下的飽和冷凝水，如果未受污染，冷凝水近于純凈的蒸餾水，可以直接作為鍋爐給水。一般來說，飽和冷凝水平均具有蒸汽熱能的20%左右，如不回收，不但損失熱能，將增加化學水處理費用，增加鍋爐排污量及由此增加的熱損失，因此回收冷凝水是一項重要的節能措施，近年來得到了越來越多的企業的重視，出現了各種各樣的回收系統。如果將飽和冷凝水排放掉或冷卻后回收，都會造成環境的熱污染和能源的浪費，甚至有些工廠的用汽設備根本沒有安裝疏水器，或疏水器選型不正確，漏汽嚴重，使部分蒸汽直排，導致的環境熱污染和能源浪費更為嚴重。因此，如何處理和利用這些冷凝水，如何設計出有效、合理的冷凝水回收系統，作為設計者應當注意其中的幾個關鍵技術問題。
一、冷凝水回收系統
由于飽和冷凝水在輸送過程中因壓降而存在閃蒸，形成一種汽液兩相流，并隨壓力和溫度改變而相互轉化，這使冷凝水回收利用存在一定的復雜性。在設計回收系統時，要對用汽設備的熱負荷進行詳盡調查，完成從鍋爐—蒸汽管網—用汽設備—疏水系統—回收管網—回收泵站—鍋爐的熱力循環系統的周密設計，保證熱力系統近于完善的能源梯級利用程度。根據冷凝水回收的基本理論，我們為重慶黔江卷煙廠設計了閉式凝結水回收系統，鋪設回收管線500余米，設置2個回收泵站，實現了無人值守，自動運行，凝結水水質完全達到國家標準，凝結水直接進入鍋爐除氧器。
二、設計密閉式冷凝水回收系統的方法
1、回收系統的組成
回收系統由疏水器組件、回水管網、加壓泵站組成。
（1）疏水器的選型
疏水器是凝結水回收系統的重要部件，它能及時將凝結水排出并防止蒸汽跑失，其性能要求很高。疏水器選型要注意的問題， 一是選擇何種疏水閥，一是選多大排量的疏水閥。
針對黔江卷煙廠的設備現狀，全部選用斯派莎克公司的疏水閥。對加熱設備，由于需要及時排除凝結水，一律選用浮球式疏水閥組即：過濾器+浮球式疏水閥+觀視鏡+止回閥。對于管道、分汽缸疏水，一律采用熱動力式疏水閥。疏水閥的型式確定以后，第二個要注意的問題是所選擇的疏水閥要有足夠的排量，這需要詳細調查用汽設備的蒸汽耗量，蒸汽壓力，以確定疏水器的工作壓差及排量，選擇合適的排量系數，并初步估算疏水閥背壓的大小，根據以上條件初步選定疏水閥的容量。
（2）回收管網的規劃確定
根據黔江卷煙廠的地形條件和設備布置情況，決定設置二個回收系統（如圖），一個是主廠房回收系統，回收點15個，其中包括1個管道疏水點。回收管線總長300余米，各設備及管道疏水匯合到母管以后自流至泵站，母管直徑φ108×4，各設備疏水壓差均在0.4Mpa左右，惟管道疏水壓差達1.3Mpa，因管道疏水是間斷排放，母管管徑又足夠大，故不會影響設備的正常疏水。
另一個回收系統是新發酵室回收系統，回收點28個，鋪設管線100余米，管徑φ57×3.5，兩回收系統匯合后由一根φ89×4管道接入鍋爐房，進入除氧器。回收系統確定以后，根據凝結水的流量及溫度初選管徑，再對整個管網作水力計算，同時對二次閃蒸汽進行計算以校核所選管徑是否合適。管徑選擇過大，浪費材料，選擇過小，將使凝結水系統阻力過大，使系統不能正常運行。從疏水器出口到閃蒸罐入口間的凝結水管道中的流體按汽水混合物考慮，從閃蒸罐出口到鍋爐房之間的凝結水管道可認為其中全部是水，分別計算管徑。水平安裝的回水管道應有一定坡度，一般不小于0.002~0.003。回水管道的最低點設放水閥，最高點設放氣閥。
（3）回收泵站
目前有多種用于凝結水回收的泵站設備可以選擇，例如多級離心泵+噴射泵、蒸汽泵等，由于多級離心泵+噴射泵法存在一些問題，經過權衡比較，我們選擇了斯汽莎克公司的蒸汽泵，該型泵具有輸送量大，無轉動部件，操作簡單，可實現無人值守，自動運行，勿須專人維護，運行壽命長等優點。
由于各設備疏水壓力均比較高，為了充分利用熱能，在兩個泵站均設置了閃蒸罐以回收利用二次蒸汽。根據廠方的要求，主廠房系統的二次蒸汽用作洗澡加熱及取暖，新發酵室系統的二次蒸汽用作取暖。
我們共設置了兩個回收泵站，一個布置在主廠房附近，另一個布置在新發酵室附近，均安裝有蒸汽泵、閃蒸罐及相應管道、閥門，閃蒸罐上安裝有水位計、安全閥。
三、結論
本次凝結水回收系統設計的重點如下：
1、準確掌握凝結水回收量及壓力
2、合理選擇工藝。
對回收管道必須進行詳細的水力計算，遵守管網設計的原則，注意排水排氣，防止水擊。根據不同情況分別按汽液兩相流和液體計算以確定管網壓力和管徑，據此選擇合適的泵和疏水閥。在泵和用熱設備之間的凝結水母管不能選型過小，否則有可能使疏水閥不能正常工作。一些失敗的設計往往就是由于管網設計不當，管徑選擇不當，以及錯誤的選擇了疏水閥。
一個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。
參考文獻
1、《供熱工程》冶金工業出版社 1988年
2、《熱力發電廠》電力工業出版社 1981年
3、《密閉式冷凝水回收系統設計選型說明書》大連匯能高新技術開發公司 一九九四年十月
4、[日]高田敏則，平正登。冷凝水回收與利用。北京：機械工業出版社，1992
關鍵字：冷凝水回收 疏水器 回收管網 回收泵站 節能
前言
對于使用蒸汽作為熱源來完成各種加熱過程的工業企業來說，蒸汽在用汽設備中被使用的實際上僅僅是其潛熱，蒸汽的顯熱—冷凝水所具有的熱量幾乎全部被丟棄。這是因為要提高蒸汽使用設備的生產效率，即加熱效率，就必須盡快把傳熱效率低的冷凝水從蒸汽中排出去。蒸汽在各用汽設備中放出汽化潛熱后，變成同溫同壓下的飽和冷凝水，如果未受污染，冷凝水近于純凈的蒸餾水，可以直接作為鍋爐給水。一般來說，飽和冷凝水平均具有蒸汽熱能的20%左右，如不回收，不但損失熱能，將增加化學水處理費用，增加鍋爐排污量及由此增加的熱損失，因此回收冷凝水是一項重要的節能措施，近年來得到了越來越多的企業的重視，出現了各種各樣的回收系統。如果將飽和冷凝水排放掉或冷卻后回收，都會造成環境的熱污染和能源的浪費，甚至有些工廠的用汽設備根本沒有安裝疏水器，或疏水器選型不正確，漏汽嚴重，使部分蒸汽直排，導致的環境熱污染和能源浪費更為嚴重。因此，如何處理和利用這些冷凝水，如何設計出有效、合理的冷凝水回收系統，作為設計者應當注意其中的幾個關鍵技術問題。
一、冷凝水回收系統
由于飽和冷凝水在輸送過程中因壓降而存在閃蒸，形成一種汽液兩相流，并隨壓力和溫度改變而相互轉化，這使冷凝水回收利用存在一定的復雜性。在設計回收系統時，要對用汽設備的熱負荷進行詳盡調查，完成從鍋爐—蒸汽管網—用汽設備—疏水系統—回收管網—回收泵站—鍋爐的熱力循環系統的周密設計，保證熱力系統近于完善的能源梯級利用程度。根據冷凝水回收的基本理論，我們為重慶黔江卷煙廠設計了閉式凝結水回收系統，鋪設回收管線500余米，設置2個回收泵站，實現了無人值守，自動運行，凝結水水質完全達到國家標準，凝結水直接進入鍋爐除氧器。
二、設計密閉式冷凝水回收系統的方法
1、回收系統的組成
回收系統由疏水器組件、回水管網、加壓泵站組成。
（1）疏水器的選型
疏水器是凝結水回收系統的重要部件，它能及時將凝結水排出并防止蒸汽跑失，其性能要求很高。疏水器選型要注意的問題， 一是選擇何種疏水閥，一是選多大排量的疏水閥。
針對黔江卷煙廠的設備現狀，全部選用斯派莎克公司的疏水閥。對加熱設備，由于需要及時排除凝結水，一律選用浮球式疏水閥組即：過濾器+浮球式疏水閥+觀視鏡+止回閥。對于管道、分汽缸疏水，一律采用熱動力式疏水閥。疏水閥的型式確定以后，第二個要注意的問題是所選擇的疏水閥要有足夠的排量，這需要詳細調查用汽設備的蒸汽耗量，蒸汽壓力，以確定疏水器的工作壓差及排量，選擇合適的排量系數，并初步估算疏水閥背壓的大小，根據以上條件初步選定疏水閥的容量。
（2）回收管網的規劃確定
根據黔江卷煙廠的地形條件和設備布置情況，決定設置二個回收系統（如圖），一個是主廠房回收系統，回收點15個，其中包括1個管道疏水點。回收管線總長300余米，各設備及管道疏水匯合到母管以后自流至泵站，母管直徑φ108×4，各設備疏水壓差均在0.4Mpa左右，惟管道疏水壓差達1.3Mpa，因管道疏水是間斷排放，母管管徑又足夠大，故不會影響設備的正常疏水。
另一個回收系統是新發酵室回收系統，回收點28個，鋪設管線100余米，管徑φ57×3.5，兩回收系統匯合后由一根φ89×4管道接入鍋爐房，進入除氧器。回收系統確定以后，根據凝結水的流量及溫度初選管徑，再對整個管網作水力計算，同時對二次閃蒸汽進行計算以校核所選管徑是否合適。管徑選擇過大，浪費材料，選擇過小，將使凝結水系統阻力過大，使系統不能正常運行。從疏水器出口到閃蒸罐入口間的凝結水管道中的流體按汽水混合物考慮，從閃蒸罐出口到鍋爐房之間的凝結水管道可認為其中全部是水，分別計算管徑。水平安裝的回水管道應有一定坡度，一般不小于0.002~0.003。回水管道的最低點設放水閥，最高點設放氣閥。
（3）回收泵站
目前有多種用于凝結水回收的泵站設備可以選擇，例如多級離心泵+噴射泵、蒸汽泵等，由于多級離心泵+噴射泵法存在一些問題，經過權衡比較，我們選擇了斯汽莎克公司的蒸汽泵，該型泵具有輸送量大，無轉動部件，操作簡單，可實現無人值守，自動運行，勿須專人維護，運行壽命長等優點。
由于各設備疏水壓力均比較高，為了充分利用熱能，在兩個泵站均設置了閃蒸罐以回收利用二次蒸汽。根據廠方的要求，主廠房系統的二次蒸汽用作洗澡加熱及取暖，新發酵室系統的二次蒸汽用作取暖。
我們共設置了兩個回收泵站，一個布置在主廠房附近，另一個布置在新發酵室附近，均安裝有蒸汽泵、閃蒸罐及相應管道、閥門，閃蒸罐上安裝有水位計、安全閥。
三、結論
本次凝結水回收系統設計的重點如下：
1、準確掌握凝結水回收量及壓力
2、合理選擇工藝。
對回收管道必須進行詳細的水力計算，遵守管網設計的原則，注意排水排氣，防止水擊。根據不同情況分別按汽液兩相流和液體計算以確定管網壓力和管徑，據此選擇合適的泵和疏水閥。在泵和用熱設備之間的凝結水母管不能選型過小，否則有可能使疏水閥不能正常工作。一些失敗的設計往往就是由于管網設計不當，管徑選擇不當，以及錯誤的選擇了疏水閥。
一個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。
參考文獻
1、《供熱工程》冶金工業出版社 1988年
2、《熱力發電廠》電力工業出版社 1981年
3、《密閉式冷凝水回收系統設計選型說明書》大連匯能高新技術開發公司 一九九四年十月
4、[日]高田敏則，平正登。冷凝水回收與利用。北京：機械工業出版社，1992
