蒸汽凝结水回收利用于换热采暖

                           蒸汽凝结水回收利用于换热采暖
                                     赵秀红 　郝文新
               (航天科技集团清华机械厂,山西　长治　046012)
    摘　要:本文结合一项工程设计阐述了蒸汽凝结水回收的实际意义,为其它企业实施该项目提供了可借鉴参考的经验。
    关键词:凝结水;凝结水池;开式系统
    蒸汽在用汽设备中放出汽化潜热后,变成凝结水,经疏水器排出,凝结水通过回收管网汇集到凝结水池(罐)中,由凝结水回收装置送到锅炉或其它用热处,如除氧器等,这就是凝结水回收系统。该系统的作用在于回收利用凝结水的热量(包括闪蒸汽热量)和软化水。凝结水是一种“优质资源”,对这种优质资源进行充分、有效的回收利用是蒸汽供热系统中最为重要的节能、节水措施。某企业动力锅炉房配备装机规模为: 3×25+1×15t/h循环流化床蒸汽锅炉,冬季以厂区及生活区供热为主,其中生产区建筑面积50万平方米,厂区车间及办公建筑面积15万平方米。生活区采暖汽水机组为热水采暖,厂区为低压蒸汽采暖,锅炉房附近设200立方米凝结水池一座,凝结水池水温比较高。企业附近新建小区有两座居民楼,总建筑面积16732·77m2,高度20·525m,冬季供暖准备从相邻的企业取得,由于企业厂区采用蒸汽供暖,小区需要建一个换热系统,经过技术方案论证比较,确定了利用企业凝结水池的高温水换热供暖。
    一、设计方案
    换热机组设在企业凝结水泵房,可以减少土建投资,二次网供热在企业范围内可以利用原有的架空管网支架,新敷设两根DN150管,出厂区后采用地沟敷设;换热机组设二级换热,一级为板式水—水换热器,在凝结水池地下泵房设循环水泵,为一次水换热机组与凝结水池循环,充分利用凝结水池的热量。二级为管壳式汽—水换热器,为了采暖系统的稳定运行,进行机组出水温度的调节,使整体采暖系统在能源综合利用的同时,保证所带建筑物的采暖稳定可靠。
    1·负荷及参数确定
    (1)进入凝结水池的凝结水(汽水混合物)按15t/h考虑,其中凝结水13t/h,乏汽2t/h。
    (2)凝结水循环利用按90度出水, 70度回水,循环水量68·5t/h。
    (3)凝结水可利用热量1·6MW。
    (4)根据长治地区住宅供热指标72W /m2,热负荷1·6MW可带建筑面积2·22万平方米。
    (5)二级换热器起调节作用,按热负荷0·6MW考虑,新蒸汽(0·3MPa)用量0·75t/h,可带建筑面积0·83万平方米。
    (6)本系统建成后可带建筑面积3·05万平方米。
    (7)本系统设计方案比较可行,一方面能源利用可以带一部分建筑采暖,另一方面也可以起到凝结水池降温作用,保证了锅炉房除氧上水及锅炉设备的正常运行,本套系统更能充分地利用凝结水热量,并且保证锅炉上水系统的安全运行。
    2·初步计算及设备选型
    (1)参数设定
    总热负荷: Q=2·2MW
    二次网供水温度: T2=85℃　回水温度: T1=60℃一级换热一次网供水温度: T2=90℃　回水温度: T1=70℃
    二级换热蒸汽: 0·3MPa利用热源凝结水: 15t/h (汽水混合物),其中凝结水13t/h,乏汽2t/h。
    (2)计算
    二次网循环水量G=3·6Q÷Cp (T2-T1) =75·6t/h凝结水传热量Q = 0·278 [13t/h ( t2 - t1) + 2t/h(h2-h1)] =1·6MW
    一次网循环水量G=3·6Q÷Cp (t2-t1) =68·5t/h
    二次网一级换热器出水温度T′=78℃1·6MW=0·278×75·6t/h×Cp (T′-T1)
    二级换热蒸汽(0·3MPa)用量: G =0·6MW÷0·278(h2-h1) =0·9t/h
    (3)设备选型及技术要求
    ①换热机组
    二次网循环泵: Q=100t/h　H=32m　N=15Kw　2台
    板式水—水换热器(一级): F=50m2　2台
    立式湍流管壳式汽—水换热器(二级): F=12m2　1台
    ②设备技术要求
    为组合机组,配电及自控随机;循环泵变频控制,变频器采用ABB产品,信号采自二次网出水温度。采暖系统定压补水,信号采自二次网回水压力,不设补水泵由凝结水循环泵出水管道接入,用电动调节阀控制。立式湍流管壳式汽—水换热器进汽采用电动调节阀控制,信号采自二次网出水温度;机组配带所有阀部件和一个反冲洗过滤器,电动调节阀采用进口西门子产品,水泵采用上海凯泉产品,机组到货后只需连接外部管道即可使用。
    ③凝结水循环泵:
    凝结水热水循环泵: Q=50t/h　H=32m　N=7·5KW　2台
    要求:配电及自控随机,变频控制,信号采自板式水—水换热器出水温度。
    二、实施效果
    1·企业凝结水回收采用开式系统,来源有两方面,一是厂区蒸汽生产及生活采暖系统,没有设置疏水装置,基本是直排,为汽水混合物,乏汽加热了软化水;二是生活区采暖为汽水换热机组,凝结水回收至锅炉房凝结水池水温也比较高。从往年冬季锅炉房运行的情况看,凝结水水温一般保持90—100度之间,水温一直在高温状态,水泵也经常因汽蚀而无法上水,带来的问题是除氧泵运行不稳定,上水困难,对锅炉的安全运行没有保障。通过利用蒸汽凝结水回收利用于换热采暖,一方面可以起到凝结水池降温作用,避免水泵损坏,另一方面凝结水余热可为一部分建筑供暖,避免热损失。
    2·开式系统是与大气相通的,由于凝结水进入凝结水池时压力突然降低,水温高于该压力对应的沸点,产生大量二次闪蒸汽,剩余凝结水温度大约是100℃,实际上,由于闪蒸散热或有时为了防止输送水泵汽蚀而兑入冷水,回收水温仅在70℃左右。加之开式回收方式会有空气进入凝结水回收管道,容易引起管道腐蚀。但开式系统装置简单,投资较少,与凝结水直接排放相比,仍有一定的节能效果,从根源上无法解决凝结水池水温过高问题。
    3·企业供暖系统运行初期和末期,系统断续运行,凝结水池水温不高,需要利用汽水换热器调节水温,才能保证小区供暖温度。
    4·经过运行,不但满足了小区供暖,而且企业凝结水池水温也比原来降低,上水泵汽蚀现象也减少了,下一步企业正在考虑将厂区办公楼采暖由汽暖改为水暖,充分利用凝结水供暖。成功运行的凝结水回收系统,将会显著提高整个热力系统的效率,节约电、煤及水处理费用,对工厂的节能降耗、提高经济效益有显著的作用。“蒸汽凝结水回收利用”节能技术改造项目充分体现了循环经济的要求,按照减量化、再利用、资源化的原则,实现了经济社会全面协调和可持续性发展。