能源是人類生存和發展的重要物質基礎,能源的人均占有量、能源的構成、能源的使用率往往作為衡量現代化發展程度。隨著社會的發展和工業的進步,能源危機已成為全世界亟待解決、關係人類生死存亡的大問題。據_估計,如果不改變能源消耗結構和速度,不開發新能源,在距今200~300年後,世界上的全部能源將消耗殆盡。因此,有效節能已成為能源問題研究的核心之一。
蒸汽作為一種清潔、安全的載能體在各行各業中被廣泛應用,如發電、石油、化工、印染、造紙、輕紡、釀造、橡膠、製zhi陶tao等deng工gong業ye領ling域yu中zhong。蒸zheng汽qi在zai各ge用yong汽qi設she備bei中zhong放fang出chu汽qi化hua潛qian熱re後hou,變bian為wei近jin乎hu同tong溫wen同tong壓ya下xia的de飽bao和he凝ning結jie水shui,由you於yu蒸zheng汽qi的de使shi用yong壓ya力li大da於yu大da氣qi壓ya力li,所suo以yi凝ning結jie水shui所suo具ju有you的de熱re量liang可ke達da蒸zheng汽qi全quan熱re量liang的de20%~30%,且壓力、溫度越高的凝結水具有的熱量_越多,占蒸汽總熱量的比例也_越大。可以看出,回收凝結水的熱量,並加以有效利用,具有很大的節能潛力。
一般的講,冷凝水回收係統回收蒸汽係統排出的高溫冷凝水,可利用冷凝水的熱量,節約用水,節約燃料。
冷凝水回收係統大致可分為開式回收係統和閉式回收係統兩種。
1 開(kai)式(shi)回(hui)收(shou)係(xi)統(tong)是(shi)把(ba)冷(leng)凝(ning)水(shui)回(hui)收(shou)到(dao)鍋(guo)爐(lu)的(de)給(gei)水(shui)罐(guan)中(zhong),在(zai)冷(leng)凝(ning)水(shui)的(de)回(hui)收(shou)和(he)利(li)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong),回(hui)收(shou)管(guan)路(lu)的(de)一(yi)端(duan)敞(chang)開(kai)向(xiang)大(da)氣(qi),即(ji)冷(leng)凝(ning)水(shui)的(de)集(ji)水(shui)箱(xiang)敞(chang)開(kai)於(yu)大(da)氣(qi)。當(dang)冷(leng)凝(ning)水(shui)的(de)壓(ya)力(li)較(jiao)低(di),靠(kao)自(zi)壓(ya)不(bu)能(neng)達(da)到(dao)再(zai)利(li)用(yong)場(chang)所(suo)時(shi),利(li)用(yong)高(gao)溫(wen)水(shui)泵(beng)對(dui)冷(leng)凝(ning)水(shui)進(jin)行(xing)壓(ya)送(song)。這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)的(de)優(you)點(dian)是(shi)設(she)備(bei)簡(jian)單(dan),操(cao)作(zuo)方(fang)便(bian),初(chu)始(shi)投(tou)資(zi)小(xiao);但是係統占地麵積大,所得的經濟效益差、對dui環huan境jing汙wu染ran較jiao大da,且qie由you於yu冷leng凝ning水shui直zhi接jie與yu大da氣qi接jie觸chu,冷leng凝ning水shui中zhong的de溶rong氧yang濃nong度du提ti高gao,易yi產chan生sheng設she備bei腐fu蝕shi。這zhe種zhong係xi統tong適shi用yong於yu小xiao型xing蒸zheng汽qi供gong應ying係xi統tong,冷leng凝ning水shui量liang較jiao小xiao,二er次ci蒸zheng汽qi量liang較jiao少shao的de係xi統tong。使shi用yong該gai係xi統tong時shi,應ying盡jin量liang減jian少shao二er次ci蒸zheng汽qi的de排pai放fang量liang。
2 閉式回收係統是冷凝水集水箱以及所有管路都處於恒定的正壓下,係統是封閉的。係統中冷凝水所具有的能量大部分通過_的回收設備直接回收到鍋爐裏,冷凝水的回收溫度僅喪失在管網降溫部分,由於封閉,水質有_,減(jian)少(shao)了(le)回(hui)收(shou)進(jin)鍋(guo)爐(lu)的(de)水(shui)處(chu)理(li)費(fei)用(yong)。其(qi)優(you)點(dian)是(shi)冷(leng)凝(ning)水(shui)回(hui)收(shou)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)好(hao),設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)壽(shou)命(ming)長(chang),但(dan)是(shi)係(xi)統(tong)的(de)初(chu)始(shi)投(tou)資(zi)相(xiang)對(dui)大(da),操(cao)作(zuo)不(bu)方(fang)便(bian)。
在zai開kai式shi和he閉bi式shi回hui收shou係xi統tong中zhong,人ren們men越yue來lai越yue認ren為wei閉bi式shi回hui收shou係xi統tong是shi一yi種zhong較jiao為wei理li想xiang的de回hui收shou方fang式shi,其qi投tou資zi在zai日ri後hou使shi用yong中zhong能neng得de到dao有you效xiao回hui收shou,所suo以yi,被bei廣guang大da廠chang家jia和he研yan究jiu單dan位wei采cai用yong和he研yan究jiu。
以下是幾種常用的閉式冷凝水回收模式:
1)在原有開式回收係統上的技改
以擴容換熱回收法和密閉水箱回收法為典型
擴容換熱回收法的技術特點是盡可能利用冷凝水的排放熱量,一方麵通過擴容閃蒸,產生低壓蒸汽送給低壓蒸汽用戶(不足是需要用新鮮蒸汽補充)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)通(tong)過(guo)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)換(huan)熱(re),利(li)用(yong)高(gao)溫(wen)冷(leng)凝(ning)水(shui)的(de)溫(wen)度(du)加(jia)熱(re)鍋(guo)爐(lu)上(shang)水(shui),高(gao)溫(wen)冷(leng)凝(ning)水(shui)也(ye)可(ke)作(zuo)為(wei)鍋(guo)爐(lu)補(bu)充(chong)水(shui)。缺(que)點(dian)是(shi)設(she)備(bei)布(bu)置(zhi)複(fu)雜(za),閃(shan)蒸(zheng)依(yi)然(ran)存(cun)在(zai),熱(re)能(neng)利(li)用(yong)率(lv)低(di)。
密閉水箱回收法其特點是:①用汽設備不安裝疏水器,冷凝水連水帶汽進入密閉水箱而形成帶壓的汽水兩相飽和狀態。②鍋爐上水泵和水箱均設在地下,且水箱高出泵4~5m左右,利用閃蒸汽壓和水箱與泵的位差將冷凝水泵人鍋爐。
缺點主要有:
①用汽設備不安裝疏水器,漏汽損失較大。
②當冷凝水溫度較高時,為防止泵汽蝕還要加入新鮮蒸汽給水箱加壓,且泵抽完水後水箱中的殘餘蒸汽要排放,熱能利用率相應降低。
③為_疏水暢通,水箱以及給水泵需地下設置,建築施工量大,另外還要增加一套排水係統。
2)利用現有設備的技改
將(jiang)活(huo)塞(sai)式(shi)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao),用(yong)於(yu)回(hui)收(shou)連(lian)水(shui)帶(dai)汽(qi)的(de)冷(leng)凝(ning)水(shui)。特(te)點(dian)是(shi)用(yong)汽(qi)設(she)備(bei)不(bu)安(an)裝(zhuang)疏(shu)水(shui)器(qi),活(huo)塞(sai)式(shi)壓(ya)縮(suo)機(ji)將(jiang)連(lian)水(shui)帶(dai)汽(qi)的(de)冷(leng)凝(ning)水(shui)全(quan)部(bu)輸(shu)入(ru)鍋(guo)爐(lu)。但(dan)設(she)備(bei)熱(re)能(neng)利(li)用(yong)率(lv)低(di),且(qie)受(shou)壓(ya)縮(suo)機(ji)容(rong)量(liang)限(xian)製(zhi),僅(jin)適(shi)合(he)小(xiao)流(liu)量(liang)、用汽設備壓力比較均等的冷凝水回收。
以(yi)高(gao)溫(wen)冷(leng)凝(ning)水(shui)回(hui)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)為(wei)主(zhu)體(ti)的(de)密(mi)閉(bi)式(shi)冷(leng)凝(ning)水(shui)回(hui)收(shou)技(ji)術(shu)是(shi)在(zai)引(yin)進(jin)同(tong)類(lei)設(she)備(bei)基(ji)礎(chu)上(shang)消(xiao)化(hua)吸(xi)收(shou)而(er)研(yan)製(zhi)開(kai)發(fa)的(de)。高(gao)溫(wen)冷(leng)凝(ning)水(shui)經(jing)回(hui)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)直(zhi)接(jie)泵(beng)入(ru)鍋(guo)爐(lu)。特(te)點(dian)是(shi)利(li)用(yong)噴(pen)射(she)泵(beng)增(zeng)壓(ya)原(yuan)理(li)來(lai)防(fang)止(zhi)離(li)心(xin)泵(beng)在(zai)泵(beng)送(song)高(gao)溫(wen)飽(bao)和(he)水(shui)時(shi)的(de)汽(qi)蝕(shi)問(wen)題(ti)。它(ta)是(shi)靠(kao)噴(pen)射(she)器(qi)的(de)增(zeng)壓(ya)對(dui)泵(beng)的(de)進(jin)口(kou)強(qiang)製(zhi)加(jia)壓(ya),流(liu)人(ren)的(de)冷(leng)凝(ning)水(shui),一(yi)部(bu)分(fen)從(cong)泵(beng)噴(pen)出(chu),送(song)到(dao)噴(pen)射(she)器(qi)進(jin)行(xing)經(jing)常(chang)性(xing)的(de)循(xun)環(huan),_泵的人口壓力;另ling一yi部bu分fen經jing壓ya力li調tiao整zheng閥fa後hou被bei泵beng連lian續xu壓ya送song。使shi用yong這zhe種zhong泵beng的de回hui收shou係xi統tong,冷leng凝ning水shui回hui收shou管guan直zhi接jie接jie在zai回hui收shou係xi統tong中zhong,不bu需xu要yao冷leng凝ning水shui箱xiang。可ke以yi連lian續xu回hui收shou冷leng凝ning水shui,不bu同tong壓ya力li的de冷leng凝ning水shui可ke以yi用yong不bu同tong管guan道dao來lai回hui收shou。冷leng凝ning水shui在zai飽bao和he壓ya力li下xia泵beng人ren鍋guo爐lu,熱re能neng利li用yong率lv較jiao高gao。存cun在zai的de問wen題ti是shi:①當用汽設備用汽壓力高時,集水罐排汽損失較大;②噴pen射she泵beng和he離li心xin泵beng結jie合he,僅jin考kao慮lv了le離li心xin泵beng的de防fang汽qi蝕shi問wen題ti,而er噴pen射she泵beng本ben身shen的de汽qi蝕shi並bing沒mei有you解jie決jue。因yin此ci,裝zhuang置zhi設she計ji效xiao率lv和he輸shu送song冷leng凝ning水shui的de溫wen度du相xiang對dui較jiao低di,耗hao電dian量liang較jiao大da。
4)杭州西湖閥門廠冷凝水回收係統
用汽設備熱交換後出來的汽水兩相混合體,通過高性能的“李氏”牌疏水閥單元,無泵背壓自動回收至熱水罐;軟(ruan)水(shui)罐(guan)裏(li)的(de)水(shui)泵(beng)入(ru)熱(re)水(shui)罐(guan)上(shang)方(fang)的(de)閃(shan)蒸(zheng)消(xiao)除(chu)裝(zhuang)置(zhi)消(xiao)除(chu)高(gao)溫(wen)冷(leng)凝(ning)水(shui)中(zhong)的(de)二(er)次(ci)蒸(zheng)汽(qi),同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)冷(leng)凝(ning)水(shui)的(de)溫(wen)度(du),通(tong)過(guo)自(zi)動(dong)監(jian)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)降(jiang)溫(wen)後(hou)的(de)水(shui)直(zhi)接(jie)泵(beng)入(ru)鍋(guo)爐(lu),監(jian)控(kong)結(jie)果(guo)為(wei)鍋(guo)爐(lu)不(bu)需(xu)要(yao)水(shui)時(shi),降(jiang)溫(wen)後(hou)的(de)冷(leng)凝(ning)水(shui)回(hui)到(dao)軟(ruan)水(shui)罐(guan),使(shi)閃(shan)蒸(zheng)消(xiao)除(chu)裝(zhuang)置(zhi)壓(ya)力(li)保(bao)持(chi)平(ping)衡(heng)。通(tong)過(guo)熱(re)交(jiao)換(huan)消(xiao)除(chu)了(le)二(er)次(ci)蒸(zheng)汽(qi),同(tong)時(shi)使(shi)熱(re)量(liang)也(ye)達(da)到(dao)了(le)使(shi)用(yong)率(lv)。
自動控製裝置
由於不同回收用戶的冷凝水品位和流量變化較大, 很難用手工方式進行調節控製, 因此, 實行自控是必要的。密閉式回收係統設計了個自控回路:一個是根據集水罐液位的高低對回收泵的開停和加減量實行自動控製; 另一個是根據鍋爐汽包液位的高低, 通過液位報警器和電磁閥開啟將回收的高溫水送到某台鍋爐或除氧器。
對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)冷(leng)凝(ning)水(shui)改(gai)造(zao)項(xiang)目(mu),選(xuan)用(yong)何(he)種(zhong)回(hui)收(shou)方(fang)式(shi)和(he)回(hui)收(shou)設(she)備(bei),是(shi)該(gai)項(xiang)目(mu)能(neng)否(fou)達(da)到(dao)投(tou)資(zi)目(mu)的(de)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)步(bu)。首(shou)先(xian),準(zhun)確(que)地(di)掌(zhang)握(wo)冷(leng)凝(ning)水(shui)回(hui)收(shou)係(xi)統(tong)的(de)冷(leng)凝(ning)水(shui)量(liang),若(ruo)冷(leng)凝(ning)水(shui)量(liang)計(ji)算(suan)不(bu)正(zheng)確(que),便(bian)會(hui)使(shi)冷(leng)凝(ning)水(shui)管(guan)管(guan)徑(jing)選(xuan)得(de)過(guo)大(da)或(huo)過(guo)小(xiao)。其(qi)次(ci),要(yao)正(zheng)確(que)掌(zhang)握(wo)冷(leng)凝(ning)水(shui)的(de)壓(ya)力(li)和(he)溫(wen)度(du),回(hui)收(shou)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)何(he)種(zhong)方(fang)式(shi)、何種設備、如ru何he布bu置zhi管guan網wang,都dou和he冷leng凝ning水shui的de壓ya力li溫wen度du有you關guan。第di三san,冷leng凝ning水shui回hui收shou係xi統tong疏shu水shui閥fa的de選xuan擇ze也ye是shi應ying該gai注zhu意yi的de內nei容rong,疏shu水shui閥fa選xuan型xing不bu妥tuo,會hui影ying響xiang冷leng凝ning水shui利li用yong時shi的de壓ya力li和he溫wen度du,亦yi影ying響xiang整zheng個ge回hui收shou係xi統tong的de正zheng常chang運yun行xing。
在係統選擇時也並非回收效率越高越好,還要考慮經濟性問題,也_是在考慮餘熱利用效率的同時,還要考慮初始的投入。由於閉式回收係統的效率較高,環境汙染少,往往被優先考慮。
4冷凝水回收項目的熱經濟性分析
對於閉式冷凝水回收係統,投資主要用於疏水閥單元、回水管網和回收設備——泵、熱水罐、熱交換器、擴容器、高性能的回收裝置等,以及保溫及管網材料、技術服務、工程施工費用等。而回收項目的經濟效益則從以下幾個方麵進行分析:
1)閉式回收係統封閉運行,壓力提高而減少漏汽量產生的效益;
2)冷凝水的回收以節約軟化水的價值;
3)冷凝水回收使鍋爐進水溫度提高,節約燃料耗量。
當然,還有社會效益。通常,我們采用工程技術中常采用的投資回收年限來確定項目投入的合理性和可行性。