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蒸汽疏水回用方案探讨

发布时间:2023-06-19

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蒸汽疏水回收系统工程带来的结果,是实现了经济、社会、环境的共赢。在各行各业大力推广蒸汽疏水回收工程,才能使高温凝结水排放得到有效控制,达到节能减排,经济效益显著,环境明显改善,进而体现全社会的整体和谐,实现生态和谐的文明社会

不少凝结水管道保温差或未保温,其实只回用了水的本身价值,未利用其价值高的热能价值。我们应设法在冷凝水温度尽可能高的时候加以充分回收。

疏水阀英文常写成“steamtrap”意为“蒸汽捕集器”,我们称其为“蒸汽节能器”更为恰当。疏水阀虽小,却是蒸汽节能的关键之一。能量浪费是分分秒秒在发生,节能要靠日积月累来核算,我们不可忽视小小疏水阀,务必要做到:合理选型购置,正确安装使用,及时保养维修,使疏水阀真正做到疏水堵汽之作用。

配置超低泄漏和排水性能优良的疏放水装置,以达到充分利用过热蒸汽的汽化“潜热”。并利用该装置高背压率的优异性能和科学的管路设计,实施蒸汽凝结水无泵背压闭路回收工程,以达到高温凝结水液体“显热”的充分利用及高温软水回用。

一、蒸汽疏水回收现状,要求和意义

近年来,中国经济突飞猛进的发展,大部分企业使用的蒸汽在不断增长,而其使用过程中都有凝结水(疏水)产生,大部分的疏水都直接排掉了,这既浪费了能源,又污染了环境。我们应积极支持哥本哈根会议精神,响应国家“节能减排”号召,大力推广蒸汽疏水回收项目。

蒸汽疏水回收项目,我国在几十年前就已进行,当时大多是采用热水泵回收,但热水泵耗能多,且易损坏,维护费用高,没有得到推广。近年来,主要推广蒸汽疏水无泵背压回收项目。蒸汽疏水回收系统成功与否主要取决于:一是施工设计是否合理,二是疏水阀的性能。蒸汽疏水回收项目,大多是改造项目,设计单位对这种项目小,现场情况复杂,往往局限于初步设计,仅供参考。我们则专注于改造,联合疏水阀门厂家及业主,直接进行改造方案设计。a、首先根据业主生产、使用、现场情况,确定回收利用形式。b、合理设计施工管路、注意坡向、坡度。c、根据业主生产、使用情况,合理设置中间节点,便于控制,不影响日后生产、使用。d、弯头采用月弯、总支管采用斜切连接。e、根据用汽情况,确定是否装疏水旁通装置。疏水阀的性能好坏直接影响能否采用背压回收。性能优异的疏水阀,不但排水效果好,在节能、节水方面能取得事半功倍的效果。

蒸汽疏水无泵背压回收系统的疏水阀必须具备以下性能:a、高背压率(≥85%),便于凝结水无泵背压自动提升回收。b、过冷度小(≤3℃),灵敏度高,排水畅。c、活动部件在水封状态下动作,减小蒸汽的泄漏。d、无标杆机构,使疏水阀工作可靠。e、排空性能好,以防“气堵”。f、不锈钢的内部构件,延长使用寿命。目前,英国的斯派莎克疏水阀、杭州西湖阀门厂的新型自由半浮球式(ufo)蒸汽疏水阀等质量较好。杭州西湖阀门厂的疏水阀,价格仅是进口阀门的10%左右,性价比最高。

蒸汽疏水回收项目, 施工组织应遵循流体力学原理,管路布置应根据现场确定,疏水收集方向应一致,膨胀弯不应竖立向上(易产生气阻),合理设置集水器。现介绍以下几种回收形式:

a、用汽设备、管路离锅炉房较近(5000米以内),直接回收热水自流进入软水箱(软水箱须保温)。

b、回收至浴室的水箱、洗涤的热水箱等。

c、直接回收热水至高位水箱,再分流到不同的需用热水的工序中去。

d、电加热蒸汽发生器辅助回收项目,工艺流程:疏水单元无泵背压回收 -> 合理回收管路 -> 热水箱 -> 电加热蒸汽发生器 -> 供~蒸汽

e、蒸汽辅助回收项目,工艺流程:疏水单元无泵背压回收 -> 合理回收管路 -> 热水箱 -> 热水泵 -> 换热器(配压力控制系统)←厂网蒸汽(电动调节阀)↓供以上蒸汽

f、导热油辅助回收项目,工艺流程:疏水单元无泵背压回收 -> 合理回收管路 -> 热水箱 -> 热水泵 -> 导热油加热器(配压力控制系统)←厂网导热油(电动调节阀)↓供以上蒸汽

高温凝结水是一种宝贵的资源!凝结水直排!那无异于将大把的钞票倒入下水道,而且还会对环境造成危害。近年来, 我司对数家的热电、化工、船舶、医药、食品、印染、造纸、包装、宾馆等,进行了高温冷凝水回收技术改造,均达到节能、节水和环保之目的,经济效益显著,屡试不爽,无一例外。对各行业已实行的蒸汽疏水回收工程的投资回收期初步统计,约在3个月至2年。蒸汽疏水回收系统工程带来的结果,是实现了经济、社会、环境的共赢。只有我们在各行各业大力推广蒸汽疏水回收工程,才能使高温凝结水排放得到有效控制,达到节能减排,经济效益显著,环境明显改善,进而体现全社会的整体和谐,实现生态和谐的文明社会。

二、热力系统的运行与节能

企业主要能耗为两大类——热能和电能,对许多企业来说,热能消耗往往要比电能消耗还多。节能不但关系到企业经济效益,更关系到我国经济持久发展的头等大事,各行各业必须加强加深节能意识。

工业二次热能主要来源于蒸汽,热力系统节能包含:燃煤、产热、输送、使用、回用及系统优化运作等环节。

空气是传热系统的一大隐患

空气只有流动起来才有利于传热,而静止不动的空气是传热系统中的一大障碍,这是因为空气自身导热系数很小,在100℃时,棉花的导热系数为/m.℃,而空气的导热系数仅为/m.℃,空气导热系数要比棉花小一倍多,热阻与导热系数成反比,故静止空气的热阻很大,这将严重阻碍着热的传递。

空气来源:

a、 空气随锅炉给水一并进入锅炉,然后随蒸汽进入系统;

b、 在蒸汽系统停用时,系统的剩余蒸汽会凝结,凝结会产生真空,容易将外边空气从系统各种连接部件缝隙中吸入;

c 蒸汽系统在拆装维修时进入的空气。

空气危害:蒸汽中存在重量含量1%的空气,约使换热系数降低60%

d、 蒸汽管道系统的空气会降低蒸汽输送速度;

e、 空气积在传热设备或盘管内表面会产生冷点,冷点成为应力集中点(1毫米气膜的热阻相当于13米厚铜的热阻,两者热阻相差13000倍),造成散热器等的局部应力损坏;

f、 换热设备疏水器端积聚空气,会产生气锁,阻碍冷凝水的排放;

g、 空气中的氧气等是金属氧化腐蚀的根源,空气中的二氧化硫、二氧化碳及氮氧化物等酸性成分会酸蚀金属部件;

h、 空气属于不凝性气体,混合在蒸汽里,会减少单位容积的蒸汽所含热能,使蒸汽冷凝温度降低(由于空气的分压存在,使蒸汽的实际压力要比显示的表压要低,蒸汽实际压力低,冷凝温度就低)

【注】道尔顿分压定律:混合气体的总压,等于各组成气体的分压总和,每一组成气体都单独占据空间,而各气体的性质不变。(例如:某设备管道指示压力为,假如其中的空气压力为,那么实际蒸汽压力仅为,饱和蒸汽的温度为165℃,不会是饱和蒸汽的温度175℃。

排除空气:

在管道安装布置和走向中尽量减少聚气死角,在系统设备的高端及末端可能积聚气体处,装手动或自动排气阀,减少聚气隐患,提高换热效果;选择优质可排除不凝性气体的疏水阀,排除换热设备中的空气及其余不凝性气体。

冷凝水的排放和利用

冷凝水排放不良是造成蒸汽系统运行不良的主要问题,它会形成腐蚀和侵害蒸汽热力系统,造成换热设备及阀门、阀芯等部件过早的蚀损失效。

冷凝水积聚和滞留带来的危害:

a、流入管道设备死角区的冷凝水,会吸收二氧化碳和氧气形成酸性腐蚀液;

b、蒸汽凝结水滴,其密度比蒸汽增加千余倍,水滴随蒸汽高速运行(通常水速仅1-3米/秒,而蒸汽流速往往达20-40米/秒)成“高速子弹”(称之为水锤),撞击和冲刷设备、管道、弯头外侧、阀座和阀芯等。

c、设备容器积留的冷凝水,会被开启时的大量蒸汽汽化,体积瞬间膨胀千余倍(常压100℃时的水,汽化后体积增加1700倍),会膨胀损坏相关阀门等部件。

d、换热设备冷凝水不及时排出或堵塞严重,会影响换热或无法进行热量交换。水的热阻是钢板的60倍,传热表面水膜增厚不但影响传热,更会占据蒸汽空间,会使蒸汽凝结潜热放热逐渐变成单相对流显热放热,换热效率大大降低。

冷凝水的价值(热值单位:千卡、kcal)

冷凝水是蒸汽换热的必然产物,其本质与汽化前的饱和水并无区别,仍具有可观价值,绝不可视为废水。

假如,某设备用汽量为1吨/时(1000公斤/时),冷凝水排放温度为90℃,环境温度为20℃,水比热为1千卡/公斤.℃,一年按7200小时计算,则:

a、 热量价值:(90-20)×1×1000×7200=50400万千卡,若蒸汽按65万千卡/吨、200元/吨计,其热量价值50400÷65×200=万元。

b、 水处理价值:冷凝水是软化水,可供锅炉用水,处理费按3元/吨计,水处理价值=1×3×7200=2.2万元。

c、 水本身价值:按3元/吨计,10×3×7200=22万元。

d、 热水排放负面价值:通常热水排放的处理费要高于购水费,法规规定:液体排放至公共下水道温度不得超过43℃。

仅比较a、b、c项就可看出凝结水的热量价值很高。更何况不少疏水阀漏率汽高达6%,另外,汽压高、背压大的凝结水温都超过100℃,在排到大气时形成二次蒸汽,其热量的利用价值将更大。


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