冷凝水及乏汽回收裝置

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談談冷凝水及乏汽回收問題

青島高遠熱能動力有限公司  朱建文

摘要

大量使用蒸汽的工廠，冷凝水和乏汽回收利用都不能充分或沒有利用。實際其回收工程投資很小，但效益特別大。本文從技術層面論述了回收項目不普及的原因及項目實施中存在的問題，從而提出了較為通用的典型回收方案，供讀者參考。

關鍵詞  冷凝水  乏汽回收   節能

一、概念與意義

談到熱量回收問題。涉及到下列幾個概念：

       1.余熱回收。它不僅包括冷凝水和乏汽的回收，而且還包括煙氣，熱空氣，化工氣體和固體含熱量的回收�；厥盏姆椒ǘ喾N多樣，本文只談及蒸汽、液態水的熱量回收問題。

       2.冷凝水回收。也叫凝結水回收。由于冷凝水常處于飽和狀態，一般水泵因汽蝕問題無法直接輸送，需要采取必要的技術手段才能完成輸送。

       3.乏汽回收有時稱余汽回收。所謂乏汽是在工藝中排出的無法直接使用的低壓廢汽，也可能是來自于冷凝水的閃蒸汽。所謂閃蒸汽就是冷凝水（常處于飽和態）節流減壓時分離出來的蒸汽。乏汽也可能是物料干燥揮發過程產生的汽-氣混合物。乏汽的回收，一般都采用水吸收法，但產生出的熱水常無處可用，這便是“熵過�！边@一普遍存在的世界難題。

我們推薦的用汽汽引射器升壓回收的方案，為解決熵過剩問題提供了一條可選路徑。

很多工廠生產的主要成本是能源，而能源的轉化形式就是蒸汽和水，而其中應當回收而沒有回收利用的量非�？捎^，相當于蒸汽量全國為數百萬噸/小時。每噸汽年價值在百萬元以上，這樣全國每年浪費的價值在數千億元。而且這些能源浪費引起的環境惡化，更是難以估量的。

我們經常為工廠做回收方案，其中在效益分析部分常常得出投資回收期不足一年的結論，甚至幾十天、十幾天就可以回收投資。許多工廠沒有注意到這一點，的確損失很大，所以這方面的宣傳推廣工作勢在必行。

二、存在的問題

除了上述對水和蒸汽余熱回收的價值認識不足之外，許多用戶覺得回收方案可能會很復雜，管理很麻煩或投資很大。而實際上恰恰相反，只要選用技術方案和設備恰當，上述問題不會存在。

從技術面上講，汽水余熱回收并不是很復雜，無非是怎么樣把水、把汽送到一個能用得上的地方去而已�？墒切袠I中有許多供貨商，常把它說的神乎其神，所謂什么進口技術和產品，所謂什么發明專利等等，越是這樣越不能因地制宜地為用戶設計出適合用戶條件的方案，而且生搬硬套，使用戶多花了很多錢，又達不到理想的回收效果，因而對這項事業本身產生誤解。

一個好的回收方案，應當針對用戶參數條件，實體設計，下面分不同的情況談一談。

1.如果回收的是純熱水，即未達到飽和狀態不含汽，只是水泵抽吸時產生汽蝕，輸送困難，這種情況下，無須設罐，只要增設一個水水噴射器（下稱WWJ），通過回流引射，提升一下水泵入口的壓力，使汽蝕余量超過了水泵的必須汽蝕余量即可，如圖一所示：

 

圖一

圖中的：“高壓輸送”“低壓輸送”根據需要選其一即可。

有的單位，在此條件下依然加罐回收，大大增加了投資。

2.水是飽和水，平時幾乎不含汽，但個別情況下出現蒸汽，這種情況適合于目前流行通用的方案，也是用WWJ提升壓力，增加水的過冷度的方法，但需加閃蒸罐。

順便解釋一下幾個相關熱力學概念：一是“過冷度”，它是指水的飽和溫度與實際溫度之差，而飽和溫度與壓力是對應關系，壓力越高，飽和溫度越高，電廠中為增加給水泵入口水的過冷度，把除氧器設在數十米的高度上，投資很大，或許有一天可以用WWJ的方法來解決。二是“閃蒸”即一定溫度的熱水流入低壓環境時，因飽和沸騰產生的汽水分離現象。

在水中有可能含出現蒸汽的情況下應該采用閃蒸罐，將蒸汽分離出去后，再對水進行回收。不然的話，蒸汽會干擾WWJ的工作，無法給泵增加出口壓力，因而完全實現不了回收。

通常有三個系統方案見圖二、圖三、圖四

               

                   圖二                                         圖三

圖四

其中圖二方案是用WWJ引射冷凝水進罐，這樣可防止冷凝水爬坡產生水擊并提高罐的運行壓力、溫度，避免閃蒸。缺點是罐內水一旦飽和，水泵無法工作，有許多廠家采用此方案。圖三方案是用少量的泵出水引射罐出水，為水泵提供帶有過冷度的進水，優點是罐即使有閃蒸，水泵仍能正常工作。圖四方案是圖三方案的改進型，即把外置WWJ改為內置，這樣不僅能節省安裝空間，而且罐內的WWJ還可以起到控制水位的作用，即當水位低甚至蒸汽進入WWJ時，WWJ收到干擾會降低流量。

以上三中方案均不能解決有大量閃蒸汽冒出的問題。

3.水中含有大量蒸汽。來的本來就是汽水混合物，這就必然涉及到乏汽回收問題。許多廠家的方案都不對乏汽進行回收并不是不必要，而是不掌握這方面的技術，絕大部分情況下，冷凝水都帶有大量蒸汽，原因一是工藝上本來就沒有把蒸汽全部冷凝下來，二是即使冷凝下來，但冷凝水在經過疏水器，閥門，管件及進罐時，產生節流降壓必然產生蒸汽，如果蒸汽量較大，而且有利用的渠道，那必須要回收。

回收利用的渠道有兩條，一條是加熱成水，可是往往熱水無處可用，這叫熵過剩，是一個節能難題。另一條就是用高壓汽（例如高于工藝用汽壓力的蒸汽或者是減壓閥前的蒸汽）引射得到升壓后的蒸汽，在原工藝或另外工藝中使用。用蒸汽引射的方法一般廠家不具備這項技術，這是他不回收乏汽的主要原因。

因為用蒸汽引射蒸汽的難度在于引射器的設計計算，如果沒有高精度的設計手段，對于這種極低壓力參數的設計計算誤差就會很大，所謂差之毫厘，失之千里。我們采用自己開發的設計計算軟件SSJ2.3和變工況分析軟件ssjoperation3.3解決了計算精度問題，而且還能仿真出變工況的運行狀態。這兩款軟件是別無它有的。有的單位聲稱自己也開發出軟件，是不真實的，豈不知我們是用十幾年的時間經過多個專家不斷的結合現場運行實踐進行修正完善多次升級版本才使軟件成熟起來的。如果懷疑這一點，可以從以下方面來判斷：

（1）看展示：我們可以把計算操作過程當面展示給客戶看。

（2）看速度：設計軟件（SSJ2.3）在輸入原始數據后，可以在10秒內完成計算，所以我們與用戶在討論參數的時候，可以不放電話，隨時給出不同參數的計算結果。 

（3）看仿真：變工況計算軟件（SSJoperation3.3），專門用來分析計算已投用汽汽引射器的仿真運行特性，可讓用戶提前知道產品的參數適應能力，也可分析設備運行中出現的各種現象。它的運算時間在1分鐘內。這款軟件用到了十分高深的熱力學和計算數學的知識，可以說把通常需要上千年的計算過程縮短在一分鐘內，我們可以肯定地說，這是世界上唯一的，別無僅有。 

（4）看精度：我們采用的數值分析法比半經驗公式法計算精度大幅提高，有時被判為計算引射系數小不可行的項目，但經我公司軟件精確計算后使項目起死回生。

（5）看證書：我們擁有國家知識產權局頒發的“計算機軟件證書”，登記號為：2010SR005246。

我們提供帶有蒸汽引射功能的回收系統如圖五、圖六所示：     

                                

             圖五                                                            圖六

4.實際上用戶的現場條件是很復雜的，并不是一股冷凝水收起來那么簡單，往往是多條管線多種壓力，不同的含汽量的條件同時出現，要做好一個回收方案，必須分析現場條件，提出個性化的解決方案，這些個性化的解決方案包括如下措施：

1）不同路水回收前的相互預引射。如果不同壓力的水集中到一個容器內去閃蒸，那么罐內的壓力必須要低于最低壓力那路水的壓力。這樣高壓部分減壓幅度大，無謂增大閃蒸量，增加回收難度，在這里預引射不失為一個好辦法。

2）分段回收。即按不同壓力段回收，分別利用至不同場合，這樣可以盡可能地保證高壓部分的利用程度。

3）用高廢低。有些情況，全部利用的條件不具備，但若只回收利用較高壓的那部分就夠用或具備利用條件，那么就舍棄低壓部分，只用高壓部分，這樣也會收到很大的經濟效益，而低壓部分可以在今后另外尋找利用途徑。

對于較復雜的現場環境，要發揮創新思維，提出多個方案比較選出投資省，效益大的最佳方案。

三、方案原則及通用方案舉例

在一個多種蒸汽壓力共存的工藝系統中，如果能夠利用原節流減壓的壓差，通過引射使較低蒸汽壓力得到提升，就必然節能。這是熱力學第二定律闡述的原理，這也是我們乏汽回收的方案原則。例如在橡膠輪胎行業，用新蒸汽引射5bar罐蒸汽，獲得8bar蒸汽進工藝使用就是一個很好的方案，這就是局部采取措施的方案，特點是工程量小，投資省，見效明顯。局部措施是用巧勁，見智慧，需要熟知工藝過程，不通用。下面給出一個涵蓋較全的典型方案，供參考。如果現場情況不存在或不具備條件，可將系統相關部分刪除。

          

圖七

在圖七方案中，冷凝水最低壓力0.2MPa，如果不通過預引射罐內壓力達不到0.32MPa，只能是低于0.2MPa，這樣不可能升到0.6MPa，達到工藝上可利用的壓力。

本方案中用水泵提供少量（36t/h）高壓水引射罐內飽和水就能使水升高0.03MPa，防止水泵汽蝕。

四、 結論與建議

冷凝水及乏汽回收效益巨大，利國利民，勢在必行。常言道，會者不難，難者不會，沒有必要迷信什么進口技術或吹得玄虛的東西。只要方案選擇得當，參數計算準確，就定能達到理想的效果。