引言
当前,国家在可持续发展方面非常重视,提出了相应的战略部署。人们的环境保护意识也在不断地提升,所以对于冷凝水的利用手段也得到了创新。目前对蒸汽冷凝水进行回收利用的主要原理是回收热设备的疏水阀排放出来的高温冷凝水,因为获得的冷凝水有着较好的品质,可以看作是纯水,能够应用在蒸汽锅炉当中,也可以利用其进行采暖,此外,还能够利用其进行热交换对其进行二次利用,从而减少对能源的消耗。对冷凝水进行再次的利用能够对工业以及锅炉方面的用水进行节约,减少水费的投入。
一、蒸汽冷凝水回收的意义
冷凝水是在蒸汽冷凝之后获得的,其质量和压力与蒸汽相当。蒸汽的热量可以分成两部分,一部分是潜热,另一部分是显热。一般情况下,加热设备所利用的是饱和蒸汽,对其进行加热之后所放出的蒸汽属于潜热,此时其所含有的能量较多。而剩下的冷凝水中的热量就属于显热。
冷凝水自压力较高的换热设备排除后,由于疏水阀后的压力较低,一部分冷凝水会闪蒸成二次蒸汽。闪蒸气的比例由冷凝水的温度、压力决定,一般闪蒸蒸汽占到高压冷凝水的10%-15%。我们分析一下冷凝水排放的热量转换,以常用的表压0.6MPa蒸汽为例,饱和汽比焓为2768kj/kg,高温冷凝水的比焓为721kj/kg,自疏水器排放到大气环境中,压力为常压,每千克水中只有419kj的热量,那么多余的热量:721-419=302kj,这部分就是二次闪蒸成蒸汽的热量。已知常压下的蒸发焓为2258kj/kg,那么:
二次闪蒸蒸汽的百分比=×100%=13.4%
冷凝水占蒸汽热量的百分比=×100%=26%
由上述计算中可以看到冷凝水及冷凝水二次闪蒸汽的热量比例,使用蒸汽压力越高,排放的冷凝水热能价值越大。另外,锅炉补水采用的软化水或去离子水,原水要经过树脂离子交换或膜过滤等工艺处理才能达标,锅炉运行中要保障锅水的品质,还要有定期排污、连续排污的损耗,就回收水而言,依然有很大的价值。
(1)提高能源利用率,节能降耗;蒸汽冷凝水在系统中得以回收,闪蒸汽无外逸,可减少lO~15%冷凝水损失,减少30~50%冷凝水热量损失,同时保证冷凝水的水质不受污染。另外,回收装置投入运行后没有影响生产工艺换热,可提高供热设备热利用率。
(2)减少环境热污染;在北方的冬季,由于环境温度较低,易形成白雾。蒸汽热量回收的同时解决了闪蒸汽的排放和厂区白色污染,实现清洁生产、大气环境保护。
(3)回收方法实用、可靠;系统运行时能达到自动启闭、自动报警、自动调压及蒸汽回收自动程序控制。
二、蒸汽冷凝水回收方式
2.1大气开放式冷凝水回收系统
将冷凝水回收至锅炉的给水罐中,属于开放式冷凝水回收系统的回收方式。将回收系统当中的一端敞开面向大气,也就是将集水箱部分敞开于大气中。如果对冷凝水进行回收与利用的过程中出现压力低问题,将无法保证冷凝水地传送,所以可以通过高温水泵的方式对冷凝水进行压送。回收系统的主要特点是比较简单,操作起来,非常方便,不需要投入过多的成本资金。但是回收系统的缺点却是体积较大,需要占用较多的面积,经济效果并不明显,而且会对环境产生不良影响。再加上回收系统运行过程中,冷凝水是与大气直接接触的,所以溶氧浓度比较高,容易导致设备发生腐蚀。因此,选择此种方式的系统要根据情况来看,如果是含量较小,二次蒸汽量少的情况可以应用此系统。并且要注意使用该回收系统时,应当尽量减少排放二次蒸汽。
2.2密闭式冷凝水回收系统
此种方式回收系统的工作原理在于利用疏水阀将蒸汽运行过程中产生的冷凝水与蒸汽分离,然后将得到的冷凝水运输到集水箱当中。最后利用输送泵将水箱当中所获得的冷凝水运输到锅炉给水槽当中,通过一定的处理之后,再利用水泵传输给锅炉。给水槽的主要作用是为锅炉提供水分,如果锅炉运行当中缺少水分将通过给水槽获得。如果蒸汽系统当中没有安装冷凝水回收系统,那么锅炉在正常运转的过程当中,如果需要水分补给,将通过新水的方式进行补充。但是在密闭式冷凝水回收系统当中,其形式是封闭的,要想补充新水就会存在一定的难度。此种方式的回收系统与开放式的回收系统相比较有着更复杂的结构,但是其效果会更好,远比开放式回收系统有更好的效果。要想使得回收系统有良好的运行状态,运行过程中能起到节能的目的,就需要在确定方案时就明确相关设备的具体情况,需要同时考虑疏水设备,回收设备和蒸汽用户等多方面因素,确保回收方案的科学合理性。在当前时代之下,科学技术发展速度不断加快,人们在此方面的研究深度不断增加,已经将流体力学、单相流和两相流原理,集中疏水引射技术、高低压管路共网技术和蒸汽动能自动加压技术等运用到闭式冷凝水回收系统中,获得较好的应用效果,能够使回收系统运行的更加稳定。
2.3循环喷射泵式冷凝水回收系统
此种方式的回收系统所利用的原理是,利用循环泵与喷射泵的正常运行,当产生较低的负压时,可以将冷凝水吸入到泵中,并和软水一起循环,然后喷出,从而为锅炉提供冷凝水。此种方式回收系统的优势在于不用对二次蒸汽进行回收,但是缺点却是有较多的电能消耗,因为利用的是循环泵。因此,此种方式目前的应用情况并不理想,会消耗较多电能,不利于节能环保。
三、冷凝水回收的用途
(1)企业用于取暖热源
利用冷凝水的余热,根据供热负荷确定是否需要补充部分软水(或生水)作采暖循环用水,根据余热量确定供暖面积,可节省集中供热费用。
(2)用于直接热水用户
对于印染、纺织、橡胶、轮胎等企业,需要大量自用高温软化热水,可利用冷凝水作为高温热水用。
(3)间接换热热源
当冷凝水受到污染无法直接利用时,可考虑间接换热方式。如加热工艺用水,采暖循环水等非饮用水场合。
总之,冷凝水回收的原则是:通过冷凝水回收系统中能量的综合利用,达到最经济的能量回收利用,保持整个蒸汽热力系统利用率最高,经济性最好。冷凝水回收中的能量回收很多情况下是以下三种情况同时存在的:冷凝水所含热能的回收,蒸汽的有效利用,软化水的回收。
四、结束语
从目前的冷凝水回收状况来看,冷凝水回收还有巨大的潜力,随着科学技术的进步和企业的持续发展,冷凝水回收技术水平的提高及回收成本的降低,冷凝水回收和利用的步伐会不断加快。
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