蒸汽凝結(jié)水回收利用于換熱采暖

                           蒸汽凝結(jié)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(jié)合一項工程設(shè)計闡述了蒸汽凝結(jié)水回收的實際意義,為其它企業(yè)實施該項目提供了可借鑒參考的經(jīng)驗。
    關(guān)鍵詞:凝結(jié)水;凝結(jié)水池;開式系統(tǒng)
    蒸汽在用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后,變成凝結(jié)水,經(jīng)疏水器排出,凝結(jié)水通過回收管網(wǎng)匯集到凝結(jié)水池(罐)中,由凝結(jié)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(jié)水回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)的作用在于回收利用凝結(jié)水的熱量(包括閃蒸汽熱量)和軟化水。凝結(jié)水是一種“優(yōu)質(zhì)資源”,對這種優(yōu)質(zhì)資源進行充分、有效的回收利用是蒸汽供熱系統(tǒng)中最為重要的節(jié)能、節(jié)水措施。某企業(yè)動力鍋爐房配備裝機規(guī)模為: 3×25+1×15t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐,冬季以廠區(qū)及生活區(qū)供熱為主,其中生產(chǎn)區(qū)建筑面積50萬平方米,廠區(qū)車間及辦公建筑面積15萬平方米。生活區(qū)采暖汽水機組為熱水采暖,廠區(qū)為低壓蒸汽采暖,鍋爐房附近設(shè)200立方米凝結(jié)水池一座,凝結(jié)水池水溫比較高。企業(yè)附近新建小區(qū)有兩座居民樓,總建筑面積16732·77m2,高度20·525m,冬季供暖準(zhǔn)備從相鄰的企業(yè)取得,由于企業(yè)廠區(qū)采用蒸汽供暖,小區(qū)需要建一個換熱系統(tǒng),經(jīng)過技術(shù)方案論證比較,確定了利用企業(yè)凝結(jié)水池的高溫水換熱供暖。
    一、設(shè)計方案
    換熱機組設(shè)在企業(yè)凝結(jié)水泵房,可以減少土建投資,二次網(wǎng)供熱在企業(yè)范圍內(nèi)可以利用原有的架空管網(wǎng)支架,新敷設(shè)兩根DN150管,出廠區(qū)后采用地溝敷設(shè);換熱機組設(shè)二級換熱,一級為板式水—水換熱器,在凝結(jié)水池地下泵房設(shè)循環(huán)水泵,為一次水換熱機組與凝結(jié)水池循環(huán),充分利用凝結(jié)水池的熱量。二級為管殼式汽—水換熱器,為了采暖系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,進行機組出水溫度的調(diào)節(jié),使整體采暖系統(tǒng)在能源綜合利用的同時,保證所帶建筑物的采暖穩(wěn)定可靠。
    1·負荷及參數(shù)確定
    (1)進入凝結(jié)水池的凝結(jié)水(汽水混合物)按15t/h考慮,其中凝結(jié)水13t/h,乏汽2t/h。
    (2)凝結(jié)水循環(huán)利用按90度出水, 70度回水,循環(huán)水量68·5t/h。
    (3)凝結(jié)水可利用熱量1·6MW。
    (4)根據(jù)長治地區(qū)住宅供熱指標(biāo)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(diào)節(jié)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(tǒng)建成后可帶建筑面積3·05萬平方米。
    (7)本系統(tǒng)設(shè)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(jié)水池降溫作用,保證了鍋爐房除氧上水及鍋爐設(shè)備的正常運行,本套系統(tǒng)更能充分地利用凝結(jié)水熱量,并且保證鍋爐上水系統(tǒng)的安全運行。
    2·初步計算及設(shè)備選型
    (1)參數(shù)設(shè)定
    總熱負荷: Q=2·2MW
    二次網(wǎng)供水溫度: T2=85℃　回水溫度: T1=60℃一級換熱一次網(wǎng)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(jié)水: 15t/h (汽水混合物),其中凝結(jié)水13t/h,乏汽2t/h。
    (2)計算
    二次網(wǎng)循環(huán)水量G=3·6Q÷Cp (T2-T1) =75·6t/h凝結(jié)水傳熱量Q = 0·278 [13t/h ( t2 - t1) + 2t/h(h2-h1)] =1·6MW
    一次網(wǎng)循環(huán)水量G=3·6Q÷Cp (t2-t1) =68·5t/h
    二次網(wǎng)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(shè)備選型及技術(shù)要求
    ①換熱機組
    二次網(wǎng)循環(huán)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(shè)備技術(shù)要求
    為組合機組,配電及自控隨機;循環(huán)泵變頻控制,變頻器采用ABB產(chǎn)品,信號采自二次網(wǎng)出水溫度。采暖系統(tǒng)定壓補水,信號采自二次網(wǎng)回水壓力,不設(shè)補水泵由凝結(jié)水循環(huán)泵出水管道接入,用電動調(diào)節(jié)閥控制。立式湍流管殼式汽—水換熱器進汽采用電動調(diào)節(jié)閥控制,信號采自二次網(wǎng)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(diào)節(jié)閥采用進口西門子產(chǎn)品,水泵采用上海凱泉產(chǎn)品,機組到貨后只需連接外部管道即可使用。
    ③凝結(jié)水循環(huán)泵:
    凝結(jié)水熱水循環(huán)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(yè)凝結(jié)水回收采用開式系統(tǒng),來源有兩方面,一是廠區(qū)蒸汽生產(chǎn)及生活采暖系統(tǒng),沒有設(shè)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(qū)采暖為汽水換熱機組,凝結(jié)水回收至鍋爐房凝結(jié)水池水溫也比較高。從往年冬季鍋爐房運行的情況看,凝結(jié)水水溫一般保持90—100度之間,水溫一直在高溫狀態(tài),水泵也經(jīng)常因汽蝕而無法上水,帶來的問題是除氧泵運行不穩(wěn)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(jié)水回收利用于換熱采暖,一方面可以起到凝結(jié)水池降溫作用,避免水泵損壞,另一方面凝結(jié)水余熱可為一部分建筑供暖,避免熱損失。
    2·開式系統(tǒng)是與大氣相通的,由于凝結(jié)水進入凝結(jié)水池時壓力突然降低,水溫高于該壓力對應(yīng)的沸點,產(chǎn)生大量二次閃蒸汽,剩余凝結(jié)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(jié)水回收管道,容易引起管道腐蝕。但開式系統(tǒng)裝置簡單,投資較少,與凝結(jié)水直接排放相比,仍有一定的節(jié)能效果,從根源上無法解決凝結(jié)水池水溫過高問題。
    3·企業(yè)供暖系統(tǒng)運行初期和末期,系統(tǒng)斷續(xù)運行,凝結(jié)水池水溫不高,需要利用汽水換熱器調(diào)節(jié)水溫,才能保證小區(qū)供暖溫度。
    4·經(jīng)過運行,不但滿足了小區(qū)供暖,而且企業(yè)凝結(jié)水池水溫也比原來降低,上水泵汽蝕現(xiàn)象也減少了,下一步企業(yè)正在考慮將廠區(qū)辦公樓采暖由汽暖改為水暖,充分利用凝結(jié)水供暖。成功運行的凝結(jié)水回收系統(tǒng),將會顯著提高整個熱力系統(tǒng)的效率,節(jié)約電、煤及水處理費用,對工廠的節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟效益有顯著的作用。“蒸汽凝結(jié)水回收利用”節(jié)能技術(shù)改造項目充分體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟的要求,按照減量化、再利用、資源化的原則,實現(xiàn)了經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)和可持續(xù)性發(fā)展。