蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)改造蒸汽的本質(zhì)是含有很多熱量的水，其總熱量包括潛熱和顯熱，利用蒸汽加熱時，只吸收了蒸汽的潛熱，因此當(dāng)加熱設(shè)備消耗1t/h的蒸汽，那意味著會產(chǎn)生1t/h的與蒸汽同溫同壓的冷凝水，這個冷凝水是含有顯熱這部分能量的，是高溫飽和水。若蒸汽壓力為5barg，總熱量=2756.14KJ/kg，潛熱=2085.64KJ/kg，顯熱=670.50KJ/kg由此看出，這個顯熱占總熱量的24.3%，應(yīng)該要加以回收利用，冷凝水回收改造的節(jié)能潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱力系統(tǒng)中的其它環(huán)節(jié)。外管網(wǎng)蒸汽伴熱系統(tǒng)存在的問題,介紹了冷凝水回收系統(tǒng)改造情況以及改造后取得的經(jīng)濟(jì)效益,并對尚存問題提出建議.個高效運(yùn)作的蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)，將會提高整個“力”的效率。文章主要介紹通過技術(shù)改造蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)，以達(dá)到更好的節(jié)能減排的效果。
一、疏水閥
高溫凝結(jié)水回收回收系統(tǒng)中，對疏水閥要求較高，除基本的疏水阻汽功能外，還要考慮排水量、背壓等問題。
二、回水管網(wǎng)
高溫凝結(jié)水以飽和狀態(tài)排出熱力設(shè)備，回水管道中不可避免的存在閃蒸汽，形成汽液兩相流，避免水擊和高低壓混流是管網(wǎng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題。
三、回收泵站
回收泵站通�？煽紤]布置在鍋爐房的水處理間或生產(chǎn)設(shè)備集中地附近以及鍋爐房與用汽設(shè)備之間的某一位置。泵站一般可在地面布置，不必設(shè)于地下室。整個泵站占地面積約7㎡左右。
回收泵站包括：集水罐、防汽蝕泵組、自動控制系統(tǒng)、閃蒸汽利用系統(tǒng)以及配套閥門儀表等。
1、集水罐
集水罐容積一般為每小時*大冷凝水量的1/3左右。高溫凝結(jié)水經(jīng)過疏水閥靠背壓匯集到集水罐。集水罐設(shè)計為正壓運(yùn)行，從而保證高溫凝結(jié)水溫度大于100℃，同時減少二次蒸汽的產(chǎn)生。集水罐上設(shè)置安全閥、液位計、壓力調(diào)節(jié)閥等安全保護(hù)裝置，還裝有液位控制裝置以控制罐內(nèi)水位變化，并控制防汽蝕泵的啟停。
2、防汽蝕泵組
本系統(tǒng)為密閉式高溫凝結(jié)水回收系統(tǒng)。冷凝水為飽和水，為防止水泵發(fā)生汽蝕，特設(shè)計一套防汽蝕裝置。該裝置采用噴射增壓原理，提高泵入口壓力，解決離心泵在泵送高溫飽和水時的汽蝕問題，保證水泵在其允許工作溫度下安全長期運(yùn)行。泵組中設(shè)自力式壓力調(diào)節(jié)閥、手動調(diào)節(jié)閥和壓力表，調(diào)節(jié)和監(jiān)測泵出入口壓力。
3、自動控制系統(tǒng)
高溫凝結(jié)水回收系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)由液位變送器、電控柜和電磁閥組等組成。
（1）電動機(jī)控制回路
利用安裝在集水罐上的液位變送器，測量罐內(nèi)水位，當(dāng)水位達(dá)到高點(diǎn)時，電機(jī)啟動，回收裝置開始輸送高溫凝結(jié)水至鍋爐或除氧器。當(dāng)水位降低至低位控制點(diǎn)時，電機(jī)停止運(yùn)行。通過選擇開關(guān)可使裝置處于手動、自動狀態(tài)。
（2）供水回路
供水回路用于控制高溫凝結(jié)水的去向，通過電磁閥組可選擇向不同鍋爐或除氧器供水。
4、閃蒸汽利用系統(tǒng)
為充分利用閃蒸汽熱量，減少排放損失，采用噴射增壓技術(shù)利用高壓蒸汽引射閃蒸汽，使其壓力升高，供低壓用戶使用。
閃蒸汽利用系統(tǒng)主要由蒸汽噴射壓縮器、壓力變送器、控制系統(tǒng)及配套閥門儀表組成。
當(dāng)用汽負(fù)荷變化時，壓力變送器將信號送到控制柜中的控制器，控制器經(jīng)過運(yùn)算，輸出調(diào)節(jié)信號至蒸汽噴射壓縮器的電動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動調(diào)節(jié)高壓蒸汽的進(jìn)汽量，從而保證噴射器出口的壓力穩(wěn)定。回收系統(tǒng)應(yīng)設(shè)旁路，保證整個系統(tǒng)更加安全可靠。
一、蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)改造冷凝水回收的好處
1、節(jié)約能源、改善工廠環(huán)境、減少碳排放。冷凝水不僅含有一定的熱量，而且是非常干凈的蒸餾水，很適合用做鍋爐給水（軟化水）。高效的蒸汽系統(tǒng)應(yīng)該回收這些冷凝水到除氧器、鍋爐給水箱或用于其它制程。只有冷凝水污染后，水才不能回收到鍋爐水箱。即使是被污染的冷凝水，也還可以用于其它加熱制程，在排放之前應(yīng)充分利用其所含有的熱量。如果不回收再利用這些冷凝水，即不能節(jié)約成本，同時也影響環(huán)境，如果冷凝水不能回收，就要向鍋爐增加冷態(tài)補(bǔ)給水，需增加水處理費(fèi)用、水費(fèi)和鍋爐燃料費(fèi)用。
2、減少了軟化水水量和水處理費(fèi)用，因?yàn)樾枰�補(bǔ)充的冷水量減少了。
3、因?yàn)榛厮疁囟容^高，減少了鍋爐燃料消耗；一般來說，給水溫度每上升6℃，就可以節(jié)省燃料1％。
4、因?yàn)槔淠�水非常干凈，所以減少了鍋爐排污，因而降低了能量損失；
5、適應(yīng)環(huán)保要求。目前越來越多的地區(qū)，都有嚴(yán)格的限制排放政策，高溫冷凝水排放時會伴隨著大量閃蒸汽，對大氣排放，會破壞環(huán)境，可能還有危險隱患。如不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)可能會被罰款。
二、冷凝水回收方式
1、收集蒸汽設(shè)備的冷凝水，返回鍋爐給水系統(tǒng)；--如熱力除氧。
2、用來預(yù)熱下游的加熱工藝系統(tǒng)；--如紙機(jī)的多級利用，還有如取暖、空調(diào)加熱加濕等。
3、利用閃蒸罐做二級或多級利用；
4、為清洗設(shè)備或其他清洗工藝提供熱水源；--如硫化機(jī)內(nèi)胎用水，還有紡織印染行業(yè)也有大量類似設(shè)備。
5、給浴室洗澡用。
三、節(jié)能效益計算
1、舉例說明，假設(shè)工況參數(shù)為：主管蒸汽壓力Ps=8barg 設(shè)備疏水閥前蒸汽壓力 Ps=5barg
可提供動力介質(zhì)壓力Pm=8barg，回收管背壓約為Pb=1barg （回收高度為：5m， 回收長度約為15m）
設(shè)備的*大冷凝水排量為5000kg/h，由一條DN80的冷凝水回收管接入儲水槽。
要求：利用動力機(jī)械泵將冷凝水全部集中回收至鍋爐房的水箱。
2、 三級燃煤的單價為780元/T，三級燃煤的燃燒值為6308Kcal/kg，鍋爐效率按80%考慮，熱量=5046Kcal/kg*4.19=21143KJ/kg；
3、 冷凝水回收水溫度：85℃，其熱值為362 KJ/kg；常溫水溫度 20℃，其熱值為84 KJ/kg。
4、 回收后每單位質(zhì)量 節(jié)約的冷凝水熱能 ＝362-84=278 KJ/kg；
5、工廠 年生產(chǎn)時間= 24*300=7200 h，
6、一年可節(jié)約的 冷凝水熱能H1= 278KJ/kg*5000kg/h*7200h=10008000000KJ；
相當(dāng)于一年可以節(jié)約的煤=10008000000KJ/21143KJ/kg=473348kg
相當(dāng)于一年可以節(jié)約燃煤價值=473.348t*780元/t=369211元=36.9萬元
7、1kg煤可以生產(chǎn)8barg蒸汽量=21143KJ/ 2773 KJ/kg =7.6kg
也就是說，生產(chǎn)1t/h蒸汽需要消耗133kg煤。
相當(dāng)于一年可以節(jié)約8barg壓力的蒸汽量=473348kg/133kg=3559T
若是外購蒸汽，價格大約為200元/t，相當(dāng)于一年可節(jié)約的蒸汽價值=711800元=71.2萬元
備注：以上僅僅計算了熱量的節(jié)約，還沒有計算水本身的成本。
冷凝水回收方式依賴于冷凝水收集區(qū)域和回收區(qū)域的壓力差，當(dāng)工況為正壓差時，依靠疏水閥前端壓力的驅(qū)動就可以很容易把冷凝水直接回收到集水罐，無需其他特殊設(shè)備；當(dāng)工況為負(fù)壓差時，則需要使用動力泵來輸送冷凝水。因此，選用什么方式回收冷凝水，首先得準(zhǔn)確計算疏水閥后的背壓。
1、 疏水閥后的背壓
冷凝水管每爬升1米產(chǎn)生0.1bar背壓，每水平方向流動10米產(chǎn)生0.1bar背壓，再加上管道的壓力損失，再加上終端集水槽內(nèi)的壓力，若集水槽為開放式，則壓力=0，若集水槽為封閉式，則看實(shí)際壓力表的壓力。
若冷凝水是回收到閃蒸罐，則讀取閃蒸罐上壓力表的壓力即可。
還要注意一點(diǎn)，冷凝水管道若選型過小，則壓損較大，背壓就越高。
2、 疏水閥排水管道布局

A、從設(shè)備到疏水閥這一段，管內(nèi)為冷凝水；疏水閥后排水管和公共回收管，則是汽水混合介質(zhì)，即冷凝水+閃蒸汽。
因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)的壓力和疏水閥內(nèi)的壓力相同，冷凝水不會閃蒸成蒸汽。冷凝水是在重力作用下沿管道流到疏水閥的，所以設(shè)備冷凝水出口到疏水閥之間，一定要有一定高度，產(chǎn)生重力壓差（靜水壓），即我們常說的水頭，這樣冷凝水才能從設(shè)備排出來。
B、大多數(shù)時候疏水閥后冷凝水管道都有提升，但是當(dāng)設(shè)備壓力比較低，或者是設(shè)備壓力本來不低，但是設(shè)備前有氣動控制閥，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，控制閥會關(guān)閉，這是設(shè)備內(nèi)幾乎沒有壓力或壓力非常低，所以這些工況則盡量避免后面管道提升，且*好增加前端的設(shè)備與疏水閥的高度差。
C、疏水閥后冷凝水提升管道，要接到回收主管的上部而不是底部，若接在底部，可能會出現(xiàn)大量冷凝水回流，產(chǎn)生水錘破壞疏水閥。
3、疏水閥布管建議
A、 疏水閥前排水管盡量縮短，一般建議在1米以內(nèi)，不要超過2米；否則容易產(chǎn)生“蒸汽綁”問題；
B、 用汽設(shè)備冷凝水出口與疏水閥之間的垂直高度一般為10倍管徑，10D。
C、 裝疏水閥的那一段管道尾部不能往上翹，盡量水平或尾部稍微下壓一點(diǎn)點(diǎn)。因?yàn)槲膊可下N會導(dǎo)致疏水閥泄漏。
4、用泵回收冷凝水
當(dāng)冷凝水輸送距離較遠(yuǎn)，背壓較高時，傳統(tǒng)的方法是先將水收集到一個儲水罐，再用電動離心泵增加壓力，將水打到鍋爐房去。但是電泵*大的問題是“汽蝕”和噪音。
離心泵在高速旋轉(zhuǎn)時，會在葉輪的中心區(qū)形成一個低壓區(qū)，把水吸入泵內(nèi)，同時也有部分高溫冷凝水因?yàn)閴航诞a(chǎn)生部分閃蒸汽，附著在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪上形成蒸汽氣泡，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，氣泡瞬間破裂，這就是我們常說的汽蝕空化，嚴(yán)重?fù)p傷葉片和其他內(nèi)部件，造成泵故障。
因此，建議選用機(jī)械式動力泵。
動力機(jī)械泵是引入外來動力源（蒸汽或空氣），不存在汽蝕問題，也無需用電，所以對一些有防
爆要求的廠區(qū)，或沒有電源的區(qū)域非常合適。
5、冷凝水回收管道選型計算
冷凝水回收管管徑，是根據(jù)相關(guān)壓力、冷凝水流量等參數(shù)計算出來的。一般設(shè)備廠商已經(jīng)設(shè)計好了疏水閥前的管徑，疏水閥也選用與管道同口徑或稍小口徑的，這里舉例說明疏水閥后公共回收管口徑的計算。
舉例：某臺或幾臺設(shè)備的蒸汽壓力都是6barg，冷凝水排量合計為5t/h，安裝了浮球式疏水閥，冷凝水背壓為0.5barg，要求計算冷凝水公共回收管應(yīng)該選多大？
解：首先，我們要知道，疏水閥后回收管內(nèi)為與蒸汽同溫同壓的高溫飽和水，還有一部分閃蒸汽，是兩相流，是汽水混合介質(zhì)，所以計算管道時，先要考慮冷凝水和閃蒸汽的質(zhì)量流量比例和體積流量比例，再考慮流速的因素。
A、 確定水和汽的質(zhì)量流量
當(dāng)高溫冷凝水突然從6barg降到0.5barg時，從《1.3 閃蒸汽》章節(jié)中查表得知，有10.33%的冷凝水會變成閃蒸汽，即閃蒸汽質(zhì)量流量=5000*10.33%=516.5kg/h，剩下的液態(tài)冷凝水質(zhì)量流量=5000-516.5=4483.5kg/h
B、 確定水和汽的體積流量
查蒸汽表得知，0.5barg壓力時飽和水的比容=0.00105253 m3/kg，其倒數(shù)就是水的密度=950kg/m3，
0.5barg壓力時蒸汽的密度為0.84717 kg/m3
由此算出水的體積=4483.5/950=4.72 m3/h
閃蒸汽的體積=516.5/0.84717=609.68 m3/h
蒸汽的體積是水的體積的609.68/4.72=129倍，即蒸汽在管道內(nèi)占的空間比水占得空間要大得多，在這個管道里，水的體積幾乎可以忽略掉，所以接下來計算管徑時，應(yīng)該按照蒸汽管道來考慮，應(yīng)該按蒸汽流速來計算。
C、 確定冷凝水管徑
因?yàn)槭菨裾羝�，流速只能�?5-20m/s來考慮，這里以20m/s計算。
查《8.2 蒸汽管道選型表》得知，0.5barg壓力，流速20m/s，閃蒸汽流量516.5kg/h時，應(yīng)該選用DN100的管道。從下圖可看出，DN100的*大流量為559kg/h，所以選用DN100是合適的。