4t锅炉蒸汽冷凝水回收工艺可行性报告

4t锅炉蒸汽冷凝水回收工艺可行性报告 4t/h锅炉蒸汽凝结水 回收工艺的可行性 兰州润滑油研究开发中心 中试研究所 二?一二年二月 目录 1前言 2回收凝结水的意义 3凝结水回收系统 4凝结水回收设备 5凝结水闭式回收方案 6经济效益分析 7参考资料 1前言 蒸汽凝结水是含有热能的高品质锅炉用水，含有的热量可达蒸汽总热量的20%~30%，凝结水的品质远远高于软化水，接近纯水。回收利用蒸汽凝结水，可明显减少锅炉燃料消耗，减少软化水用量， 降低蒸汽生产成本，改善锅炉水质及其结垢状况，是锅炉节水、节能最有效的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。近几年，面对能源供求紧张的严峻形势，许多大型企业对蒸汽凝结水的回收利用已十分重视，但因回收效果不理想，也有多数企业仍处于徘徊观望状态。因此，如何有效的处理和利用蒸汽凝结水，如何达到蒸汽生产效益的优化是一个值得加强技术进步、改进管理的问题。 蒸汽凝结水是经过去离子处理的高温水，回收凝结水的收益包括: 1)回收含能洁净的宝贵水资源; 2)回收凝结水的高温热量，用于锅炉补给水，可降低蒸汽的燃料消耗，可降低锅炉补水的处理成本，减少企业水资源消耗，保护环境; 3)据很多企业运行证实，回收凝结水可提高蒸汽系统效率20%; 4)回收凝结水是蒸汽系统优化中最基本的一步，是最容易看到成效的一步，也是比较容易实现的一步。 研发中心特油车间4吨/小时水煤浆锅炉改造扩能项目建设于2009年3月底完工，在点火成功后3年多来运行稳定，满足了车间生产四季需要和办公楼的冬季取暖。但生产和供暖的蒸汽均为一次性 使用，没有采取蒸汽凝结水回收措施而直接将蒸汽凝结水排放进市政污水管网，造成热能和水资源的浪费。 本报告旨在分析综述目前工业锅炉蒸汽凝结水的回收工艺和技术，为我研发中心特油车间蒸汽凝结水回收工艺可行性改造方案提供供热节能的依据，达到选择方案体现技术先进，工艺成熟可靠，投资运行成本低之目的。 2回收凝结水的意义 蒸汽的热能由显热和潜热两部分组成，通常用汽设备只利用蒸汽的潜热和少量的显热，释放潜热和少量的显热后的蒸汽还原成高温的凝结水，凝结水是饱和的高温软化水，其热能价值占蒸汽热能价值的25%左右，而且也是洁净的蒸馏水，适合重新作为锅炉给水。因此，采取有效的回收系统，最大程度回收系统的热能和软化水是非常必要的，它不但可以节能降耗，也可以消除因二次闪蒸汽的排放而对厂区环境造成的污染，无论是在经济效益还是社会效益上都有十分重大的现实意义。 凝结水是蒸汽释放潜热后的产物，蒸汽潜热利用完后，就变成了含有蒸汽显热的高温水，大多数用汽设备是利用蒸汽的潜热，排出的是蒸汽凝结水。因此，蒸汽凝结水的价值体现在水质和热能两个方面。 (1)凝结水水质 凝结水的产生过程实际上就是一个蒸馏的过程， 凝结水实际上就是蒸馏水，只是在蒸汽和凝结水输送过程中存在一定的铁污染(管道和设备腐蚀后带入的铁锈)，非正常情况下被加热介质(一般是物料)的泄漏污染。因此，凝结水的洁净程度很高，通过 对物料、铁的处理后，其水质完全满足除盐水的水质指标，可以满足绝大多数场合的用水要求。 (2)凝结水热能 凝结水的热能为凝结水在排放温度下的热焓，具有实际意义的热能是凝结水在排放温度下焓与新鲜水的焓的差值。这部分凝结水含有可加以利用的显热, 在使用蒸汽压力为 0.1, 1.5MPa 时, 这部分显热占整个蒸汽热量的 15.6%~30%, 使用蒸汽压力越高, 排放的凝结水热能价值越大, 见表 1。 而且凝结水又是高净度的水, 如果不加以回收利用而排放或作为普通水回收, 则既造成环境热污染, 又造成热量和软水的浪费。因此除非凝结水受到污染, 应尽量将其作为锅炉补水加以回收利用。 表 1 蒸汽压力与排放的凝结水热能关系 饱和压力/MPa 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.5 显热占总热 15.6 18.6 20.6 22.1 23.3 24.3 26.8 27.5 30.3 的比例/% (3)锅炉排污次数主要取决于锅炉给水的溶解性总固体(TDS)质量分数，给水的溶解性总固体(TDS)质量分数越高，锅炉排污次数越多。凝结水是理想的锅炉用水，这是由于其溶解性总固体质量分数 -6很低，通常不超过20×10,这样的水质对减少锅炉结垢，降低锅炉锈蚀都很有意义。由此可见，回收凝结水作为锅炉给水可以减少锅炉排污次数，从而节省燃料以及水的用量。 凝结水回收是蒸汽热力系统循环中的一个重要环节,从系统节能的观 点出发, 凝结水回收利用的好坏直接影响蒸汽热力系统总的能源利用效率。主要体现在如下方面: (1)热能价值 凝结水具有蒸汽热能(焓值)的20%左右,相对于一个不回收凝结水的系统来讲,凝结水回收改造的节能潜力大于热力系统中的其他环节。 (2)工艺平衡 凝结水回收系统的完善设计可以弥补疏水阀选型不当而造成的用汽设备蒸汽泄漏 3%左右,减少高温饱和水的闪蒸损失5 % -10%。 (3)热平衡 回收凝结水余热用于热力除氧,减少热力除氧器的新蒸汽使用量,减少了高品位蒸汽的消耗量。回收凝结水到锅炉可以节省锅炉燃料,一般来说,给水温度每上升 6?,就可以节省燃料1%;凝结水回收有利于锅炉排污量减少, 降低排污热损失,提高锅炉热效率。 (4)水平衡 凝结水做锅炉给水可减少软化水处理量,节省软化水处理费用。 3凝结水回收系统 凝结水回收是整个蒸汽系统中一个“承上启下”的环节，它将疏水系统疏出的饱和凝结水收集起来，通过重力自流回水、背压回水和加压回水等方式，经由凝结水回收管网将它们输送到设计指定的地点或集水罐，进行取热和精处理， 最终送至锅炉给水系统使用。传统最早的蒸汽凝结水简易回收流程如图1所示。 图1 凝结水回收示意图 凝结水回收过程需要注意的技术问题有: (1)选择实际应用工况下的回收方式:凝结水回收方法一般分为重力自流回水、背压回水、加压回水三种方式。 ? 疏水点和回水集中点要有一定的高度差，适用于较小区域且有高度差的凝结水回收系统。采用重力自流回水时，应满足的条件是:凝结水排出点与凝结水箱入口之间的高度差所具有的势能必须能克服管道系统的阻力及凝结水箱的压力; ? 背压回水:背压回水是利用蒸汽加热后所剩余的压力来进行回 水;适应于蒸汽压力较高、有一定余压的疏水点的回水。该系统具有投资少、热损失少等优点，缺点是回水管道直径大，适应负荷变化性能差，运行不稳定等，同时对疏水阀的性能要求高，且输送距离受到限制。采用背压回水应满足的条件是:蒸汽疏水阀的实际工作背压应 小于蒸汽疏水阀的最高工作背压; ? 加压回水:加压回水是利用泵对凝结水进行加压，以克服系统阻 力;其适应范围很广，尤其适应于蒸汽压力低、余压低的用户;该系统具有运行稳定、适应负荷变化能力强、回水管道直径较小(无水击)等优点;缺点是设备投资大、有一定热损失。 (2)水的平衡:凝结水回收使用后，使被代替的某一级其它来源的水的消耗减少，打破了原有的水平衡，进而影响全系统的水消耗量和水处理的运行方案。因此，凝结水使用后，生产系统务必重新制作系统水平衡。 (3)热的平衡:随着凝结水的回收应用，其热能带入全厂能量系统循环，该部分的热能如能合理利用，可相应减少全厂的热能消耗，处理不好，该部分热能会带来负效益。特别是凝结水处理系统要求凝结水降温时，围绕凝结水降温的热平衡是凝结水是否能发挥最大效能的关键。 (4)压力的平衡:建立全厂凝结水回收系统管网时，不可能每个用汽设备的凝结水单独向会水点输送，往往采用各分散用户的凝结水向同一凝结水母管输送，最终导致全厂凝结水管网非常庞大和复杂。若凝结水回收系统各分支点的压力不相互匹配，凝结水管道的选择不合理，会形成相互顶牛和水击现象，导致部分凝结水不能回收，这是造成凝结水回收率不高的主要原因之一。 (5)经济的合理性:国标GB/T12712-91《供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求》中规定，凝结水的回收率60%为合格，80% 以上为优秀。具资料报道我国多数工厂疏水点和回收点通常比较分散，蒸汽系统的凝结水回收率约为30%;同时存在高质低用现象，凝结水代替了软化水、循环水及新鲜水等，凝结水的效益没有最大化。 按凝结水回收系统是否与大气相通, 可将其分为开式系统和闭式系统。 3.1 开式系统 开式回收系统的凝结水送入开放的与大气相通的集水罐或区域集水罐, 开式系统的优点是设备简单、 投资少、 操作方便, 其缺点是凝结水产生二次蒸汽造成热损失和热媒损失, 增加锅炉燃料和软水的消耗量, 同时还会溶入空气而造成系统腐蚀。 当使用蒸汽压力在 0.5MPa 时, 二次蒸汽造成的热损失达 40%以上, 而且随着用汽压力增加, 热损失和蒸汽损失增加, 见表 2。 而且出于防止汽蚀的原因, 开式系统回收凝结水温度一般在 75?以下, 此时热损失更大。 表2 开式系统蒸汽压力与热损失关系 蒸汽压力/MPa 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.5 蒸汽损失% 3.8 6.3 8.2 9.8 11.1 13.4 15.2 18.9 热损失/% 20 30 36 41 44 50 53 60 开式凝结回收系统存在的主要不足有: (1)凝结水自然冷却，损失大量的凝结水热，同时也损失部分凝结水;大量的疏水阀漏汽和闪蒸二次汽对空排放，这部分浪费约占凝结水总量的5,20%，总热量的20,60%。 (2)使用开式方法回收凝结水，要对锅炉补充较多的软水。软水需求量大，软水生产频繁。 (3)凝结水冷却时，闪蒸出的蒸汽溢出空气中，对周围环境有热污染;溢出蒸汽漂浮在锅炉房周围的环境中，破坏整体净化厂房、车间外观形象;闪蒸汽的排放，在冬天热雾漫天，夏季热浪逼人，即对环境造成严重的热污染，又可能烫伤人员，存在安全隐患。 (4)开式凝结水箱直通大气，原本已除氧的凝结水会再次溶氧，不仅使水箱和凝结水管路因氧腐蚀而缩短寿命，还会增大除氧成本。回收的凝结水再次被溶解空气中的氧气，二氧化碳等杂质，增加后处理费用。将高品质的凝结水按低品位的水用本身就是一种浪费。 (5)二次蒸汽造成潮湿的环境加重了金属设备的腐蚀，电气设备老化，形成间接损失。 开式凝结水箱有排汽口与大气直接相通，凝结水进入水箱后就会因压力下降而产生大量二次闪蒸汽，由于汽化潜热的存在，二次汽携带大量高品质热能排到大气中，使凝结水温度迅速下降，造成大量能源和水资源浪费，这样大量蒸汽排放到大气中，不仅影响单位形象，还会造成热污染;放置在地下室，会更无法处置。 开式凝结水箱因为凝结水泵易气蚀，故容积都做的很大，以便凝结水在水箱中停留足够长的时间，使温度充分降下来，这样凝结水会降到更低的温度，使热能进一步浪费，且水箱和水泵分开布置，占地面积大。 开式回收设备的弊端，还体现在凝结水本身是汽水两相流，高温 的凝结水极易造成增压水泵的气蚀破坏，由于无法解决凝结水泵气蚀破坏，所以只能将水箱与大气相通，将二次汽放掉，使凝结水充分降温，将能源浪费，只能将很少的水和热能回收。一种简单的开式凝结水回收流程见图2所示。 图2 开式凝结水回收流程 目前国内的企业的凝结水回收基本采取开式水罐、水箱等，为减少闪蒸二次汽(凝结水温度高，进到开式系统压力降低，大量的显热变成潜热，形成二次汽化)的排放。有的企业采用掺水降温，降低水质和利用价值，还有的企业专门上一台冷凝器，用循环水对闪蒸二次汽进行吸收，然后再通过凉水塔将热量排放掉，为浪费这部分能源，还要上设备和花费新的能源。 3.2 闭式系统 闭式回收系统中, 凝结水收集箱及其管路设备均处于恒定压力下, 凝结水不与空气接触, 不吸收空气中的氧, 系统不易腐蚀。另外, 由于减少了热损失与热媒损失, 从而节约了燃料和软水。但闭式系统 复杂、投资大、操作要求高。 在闭式系统中, 按照蒸汽流动的动力, 又可把凝结水的回收系统分为余压回水, 重力回水和加压回水几种形式。余压回水又称背压回水,是指仅靠疏水阀的疏水背压将凝结水送到凝结水集水罐; 重力回水是指依靠疏水阀与集水罐的位差产生的重力用作回水动力, 这两种过程都不需要附加动力; 当靠余压或重力不足以克服管道阻力时, 可在用汽设备附近区域设置区域集水罐, 用泵等附加动力将凝结水送到集水罐或锅炉，闭式凝结水回收流程见图3。 凝结水闭式回收与开式回收方法相比: (1)减少因疏水背压的降低造成的闪蒸损失。闪蒸量占凝结水量15%以下; (2)用汽设备均背压条件下运行，减少换热设备变工况运行时的蒸汽泄露量; (3)回收凝结水直接进锅炉，提高锅炉供水温度50?以上;直接进除氧器，二次闪蒸和本身的高温，可以减少除氧器的蒸汽供给量; (4)节约水及软化水处理费用; (5)减少锅炉排污率(一般与凝结水回收率一致); (6)增加锅炉单位时间的产汽量，提高锅炉出力，稳定汽压; (7) 减少跑、冒、滴、漏而产生的热污染，改善工作环境。 (8) 能源利用率的提高，缩短了锅炉的运行时间，降低了烟尘排放量。 图3 闭式凝结水回收流程 闭式凝结水回收系统的工艺特点: (1)对乏汽和凝结水进行闭式回收后，降低了企业的生产成本，提高企业的市场竞争力和企业净利润。 (2)对乏汽和凝结水进行回收后，彻底消除因排放凝结水和闪蒸二次汽造成的热污染，无白色的蒸汽飘浮在厂区的上空，避免了热污染，美化了厂区环境，达到清洁生产。 (3)在用户正常生产工艺条件下对乏汽和凝结水进行完全闭式回收。 (4)凝结水不会被空气中的氧气再污染，可以直接利用，节约除氧用水。 (5)凝结水泵在输送高温凝结水的状态下不发生汽蚀，能将凝结水送入指定地点。 (6)工艺系统平衡稳定，凝结水回收装置可全自动化连续运行。 3.3凝结水的净化处理 蒸汽凝结水从理论上讲是由蒸汽凝结而成的，水质是极纯的，但 实际应用中，由于各种原因凝结水中会含有一些污染物，只有弄清产生污染的原因采取防与治相结合，才可有效防止凝结水的污染，从而避免水资源和热量的浪费。 凝结水中的污染因子大体分为金属污染物和有机污染物两类，其金属污染物主要以离子状态存在于凝结水中，如 Fe2+、Fe3+、Cu2+等; 而有机污染物这类污染物既可以胶体状态悬浮于凝结水中，也可以分子形式溶解于凝结水中，其主要代表物是油。根据生产工艺的不同，污染物的污染途径、成分和含量来源也不尽相同: (1)油污染 由于换热设备本身制造的缺陷、设备连接不紧密等原因， 蒸汽与油品换热、油罐加热保温时，可能会受到污染，凝结水中不可避免地含有油，破坏了凝结水的品质，水中油的质量浓度可达50mg/L以上。 (2)氧污染 当凝结水回收系统采用开式系统时，凝结水在输送过程中会溶入一定的气体，另外蒸汽中含有一定量的O2，在凝结过程中溶入凝结水中。 (3)金属污染 石油化工企业生产设备和管道往往由于某些原因会遭到腐蚀，致使凝结水中带有铁、铜的金属腐蚀产物，这些腐蚀产物进入锅炉后会与钙镁等其它杂质混合后一起沉积在锅炉金属受热面上 形成为水垢。凝结水中的铁化合物的形态主要是Fe3O4 和Fe2O3 它们呈悬浮物和胶态 此外也有铁的各种化合物离子。 如果凝结水来水指标不稳定，在工艺方案的选择中，应增加预处理设施，提高系统的抗污染冲击能力，设置来水的在线监测设施。根 据不同的水质区别对待，增加一级除油、除铁过滤设施，保证处理后的水含油、铁量达到指标要求，才能保证凝结水最终处理指标满足锅炉进水的要求。凝结水作为锅炉补水水质指标要求见表3. 表3 锅炉所需补给水指标 序号 指标 单位 数值 1 Fe ug/L ,20 2 Na ug/L ,50 3 SiO2 ug/L ,50 4 油 mg/L ,0.1 5 电导率 us/cm ,0.2 根据不同凝结水水质，水质不好不能进入凝结水装置处理，避免因一路水质不好影响整个系统。对凝结水的各路来水进行在线监测，及时发现凝结水水质异常，避免被污染的水进入凝结水回收系统，提高换热器等热交换设备的可靠性，降低设备泄漏概率。 4凝结水回收设备 4.1疏水阀 疏水阀在蒸汽凝结水回收系统中起着重要的作用，是凝结水闭式回收系统的关键组件。疏水阀的作用在于“阻汽排水”，同时要迅速排除系统中的不凝气体。一般在闭式回收工艺中选择机械式疏水阀即常见的浮球式疏水阀和倒吊桶疏水阀，根据其工作原理热动力疏水阀不适合闭式回收工艺。蒸汽凝结水回收系统中的不凝结性气体指空气、 二氧化碳及少量氧气。设备开车及锅炉给水时总会有空气存在, 给水中还可能会有释放二氧化碳气体的不溶解碳酸盐, 这些都是不凝结性气体产生的原因。当空气和其他气体进入蒸汽系统时, 蒸汽温度下降,传热效率降低, 同时由于二氧化碳及氧气的存在而腐蚀管道和换热器。浮球式疏水阀和倒吊桶疏水阀是两种带有排放不凝结性气体功能的疏水阀。 4.1.1疏水阀的选型 倒置桶型蒸汽疏水阀在各种疏水阀的工作原理中是最可靠的, 它独特的杠杆系统, 倒置桶上部的一排气孔可以连续自动排放空气和二氧化碳, 不会形成冷滞后或空气阻,少量蒸汽通过排气孔以弥补阀体的散热损失。浮球型蒸汽疏水阀是一种利用密度和温度变化进行工作的机械式疏水阀,浮球动作利用的是汽、 水密度差原理。由于排放阀孔在水封下,不能排出空气和其它不凝结性气体,当积存的不凝结性气体达到一定程度的时候,就会产生温降,这时在疏水阀上部的热静力排气阀就会打开,把气体放出去。热静力排气阀的操作温度只比饱和温度低几度, 所以它可以通过一个完全独立的阀孔,处理大量不凝结性气体。 为了能使疏水阀充分发挥作用, 其选型应该从以下几方面进行: (1)凝结水负荷 凝结水负荷直接影响阀体的大小排量, 应根据具体应用场合计算凝结水量和蒸汽凝结速率。如果所选用的疏水阀排水量太小，就不能及时排除已到达该疏水阀的全部凝结水，使凝结水受阻倒流，最终将造成堵塞，冬天温度寒冷的北方会结冰堵塞;相反，选用排水量太大的疏水阀将导致阀门关闭件过早的磨损和失效同样会 造成泄露。 (2)安全系数 在蒸汽疏水阀的选型过程中, 必须考虑安全系数,因为凝结水速率的变化而出现的压降、 系统设计因素、 疏水结构的影响及经济运行等方面都要求考虑安全系数,经验表明, 安全系数可以从 1 . 5 – 10，根据实际情况不同而选定。 (3)压差 压差指疏水阀前后的压力之差。压差的大小将直接影响凝结水能否顺利排放,阀前压力可能因为压力控制阀或温度调节阀动作、虹吸排放等操作而增大;背压可能会因为管路摩擦、其他疏水阀向回水系统排放及升高凝结水而增大。这些压力的变化将会影响压差,在设计时应重点考虑。 (4)最大允许压力 疏水阀必须能够承受系统最大压力或设计压力。它不一定要在这个压力下工作, 但必须能够承受这个压力。 4.1.2疏水阀的安装 每一台用汽设备应安装独立的疏水阀，尽量靠近用汽设备， 装在集水点之下。因为凝结水要提升，每个疏水阀后要安装止回阀，同时也便于隔断维修，疏水阀完整的安装管接见图4。在回水管汇集处装压力表以便于检查，在重要的用汽设备的疏水阀后安装三通排放口，以便发生故障时使用。由于有闪蒸蒸汽产生会增大背压，所 以回水管管径要适当加大，回水管也要保温以减少损失。 1冲洗管 3过滤器 4疏水阀 5检查管 7止回阀 8旁通管 2、6、9截止阀 图4 疏水阀安装接管简图 疏水阀的安装是否得当也是造成疏水阀泄漏的原因。疏水阀的按装要按照疏水阀上面的标有的箭头方向来安装，否则会造成疏水阀的损坏，导致泄露。在安装疏水阀时忘记缠绕适当的缠绕带(起密封作用)，或者是缠绕的缠绕带过多过少，缠绕带的缠绕方向不正确，都会导致蒸汽从疏水阀与管接头(螺纹连接)的连接处泄露。疏水装置应尽量 靠近加热设备或蒸汽总管,避免产生“蒸汽阻塞”。疏水阀不能串联安装 ,但可以并联安装。例如使用大规格的疏水阀且其安装困难时 ，可以采用几个小型疏水阀并联安装。 在北方，冬天天气寒冷，蒸汽管线保温缺失，特别是在连接疏水阀附近的管线保温的缺失，管线的冷凝液会结冰，造成管线不通，从而疏水阀里面的冷凝液结冰，将疏水阀冻裂而造成工作失效。 4.2凝结水泵 凝结水回收有两大技术关键:汽水分离和高温凝结水输送。动力机械泵的能较好地解决了这两个问题,简化了凝结水回收工艺系统。各厂家生产的动力机械泵外形迥异, 但结构基本相同。动力机械泵一般包括泵壳、浮球、阀门翻转机构、联动阀拨片、平衡阀、动力汽源 阀、汽水混合流体进口逆止阀、凝结水出口逆止阀(有的动力机械泵以疏水阀替代 )、泵盖等主要部件。动力机械泵的结构见图 5。动力机械泵工作排放原理: ?进水阶段 :汽水混合流体经汽水混合流体进口逆止阀进入泵体腔室, 使浮球升起。腔室内残余的未凝结蒸汽经平衡阀排入集水罐或大气。?排水冲程: 当腔室内凝结水液位达到一定高度后, 阀门翻转机构快速翻转,动力汽源阀打开, 平衡阀关闭。快速翻转动作确保从进水冲程向排水冲程的迅速转换。当腔室内压力超过凝结水出口背压时, 凝结水出口逆止阀打开, 凝结水进入回收系统中。腔室内凝结水液位下降,浮球重新触发阀门翻转机构,动力汽源阀关闭,平衡阀打开,腔室内压力下降, 汽水混合流体通过汽水混合流体进口逆止阀流入腔室, 新的循环重新开始。 图 5动力机械泵结构 动力机械泵在凝结水量较大的场所可多台并联运行,目前有些厂家如 北京君发、北凝动力等公司已经研制成功双联泵、三联泵、四联泵等多联泵凝结水回收装置, 可以直接选用。动力机械泵结构紧凑, 安装方便,可自动运行, 无需值守。 凝结水回收装置采用机械式凝结水回收机构, 无任何电器、 电磁原件,作为一种用浮球机械结构来驱动循环的设备, 不会因为气蚀而造成损坏。此外,利用蒸汽或压缩空气作为动力, 无需电力、 液位控制或者其它非机械装置。 4.3过滤器 凝结水回收系统的过滤器是作为凝结水预处理净化而设置的，主要用于含有铁离子和油污染凝结水的过滤与吸附去除。 4.3.1除铁过滤器 凝结水中Fe以Fe2+和Fe3+离子形式存在,有磁性和非磁性两种分子团,带磁性基因的组分易被电磁铁去除;除铁器的微孔滤芯是以 Fe 基为主体的316L 成分, 其中含有磁性组分, 因而在去除铁、铜杂质过程中, 对铁、 铜分子团的去除机理主要靠过滤和磁性吸附功能; 除铁器的微孔滤芯是属粉末冶金加工工艺制作而成, 其加工工艺为: 加工粉末- 配制粉末- 高压成型( 130MPa) - 高温烧结( 120 ?) - 束焊装配- 检验包装,其孔隙度在 0. 2- 5um,孔隙率?36%- 42%。 除铁过滤器的核心部件磁性滤芯, 是用含铁基的特殊材料,其中含有磁性组分, 在特定的工艺条件下制成的一种磁性滤管, 孔隙度在 0. 2- 5 um。对铁的去除机理主要靠过滤及磁性吸附功能。凝结 水中的铁杂质在水中有磁性和非磁性两种分子团,由于滤芯具有磁性、 微孔的特点, 因而能有效地去除凝结水中的磁性和非磁性腐蚀杂质铁。 高效除铁过滤器的滤芯自身具有磁性,因而无需连续电能加磁,设备投资小,操作简单,便于运行管理,降低了运行成本。高效除铁过滤器反清洗是以靠压力差推动,以无油空气( 0. 2 MPa)反吹清洗最佳,气冲洗强度为 0. 2-0. 4m3/ min/ m2, 其次是以清水( 0.3MPa)反清洗。如果运行压差严重超标时即过滤量减少, 可将滤芯取出用高温(大于或等于400?) 电热炉烘烤2 小时/次, 然后用无油空气反吹(从滤芯壁内向壁外) 10 分钟, 仍可恢复滤芯的原功能。 4.3.2除油过滤器 凝结水除油可选择“阻截除油”除油设备。活性炭除油设备具有很强的抗冲击负荷能力, 进水含油量在较大幅度范围内 ( 0, 1000 mg/l) 波动时均能保持出水含油量在指标范围内, 可以实现凝结水的基本全额回收, 无需高油量时排放。全周期内无反洗、再生操作, 运行管理十分简便, 无需专门设岗, 可实现无人岗位操作。可以在较高的水温( 58, 85 ?)条件下运行, 能耗、物耗水平极低,该设备运行中不产生任何水耗、 药耗。其中核心部件活性炭过滤器主要利用活性炭的吸附特性起到保安作用, 在有油品渗漏、 化工装置漏油时吸附油,避免造成凝结水含油超标。 凝结水中存在的油会给回收系统带来严重的危害，主要表现在: (1) 油质附着在管壁上 会受热分解生成热导率很低的附着物，严 重影响管壁的传热，造成管壁金属的变形，危及管体安全。 (2)回用于锅炉水时，使锅炉水形成泡沫且极易生成水中漂浮的水渣，促使蒸汽品质的恶化。 (3)油沫水滴会被蒸汽带到过热器中，导致过热器管的过热损坏。 (4)油在锅炉水中高温分解酸化，威胁设备安全。 4.4引射器 引射器利用流体传递能量和质量，本身没有运动部件，它由喷嘴、接受室、混合室、扩压室组成，其原理结构图见图6。凝结水给水泵将集水器内的高温凝结水抽送并加压到所需工作压力，带有一定压力的凝结水通过喷嘴高速喷出，接受室形成一定的真空，二次蒸汽被吸进来，凝结水与二次蒸汽在混合室进行混合和能量交换，最后以一定的压力排出进入锅炉软化水管网，应用流程见图7。 图6 引射器原理结构 引射器应用在闭式凝结水回收产生抽吸的根本，是使二次蒸汽与凝结水混合的关键，它的性能将直接影响凝结水回收系统运行的稳定 定性。引射器应用在闭式凝结水回收系统的流程见图7。 图7 引射器闭式回收流程 5 凝结水闭式回收方案 5.1确定方案 (1)确定集液罐 凝结水及乏汽回收采用闭式回收系统,系统与空气隔绝,减少管路腐蚀和二次蒸汽的损失，是值得优先选用的蒸汽凝结水回收方式。凝结水闪蒸罐可起到凝结水闪蒸、 汽水分离、 过滤及集水罐等作用，在蒸汽凝结水回收系统中是发挥多功能的设备。考虑到4t/h锅炉生产的蒸汽用于储油罐的保温和车间办公楼取暖，蒸汽凝结水回收可择一个5-6立方米的集液罐(箱)兼作汇水器和闪蒸罐。来自不同用途的凝结水管路共有3处，即来自车间南罐区和西罐区的蒸汽保温凝结水各一路，其余1处来自办公楼蒸汽供暖凝结水。将这3路凝结水管线分别与集液罐连接，集液罐顶部设置闪蒸汽出口可与引射器真空引 流室连接。 (2)疏水阀的安装 安装疏水阀要求出口液流自高而下流向，但车间南、西罐区储罐的蒸汽保温盘管出口贴近地面，这就要求降低集液罐高度至地表或地平面以下，方可避免或减少凝结水自下而上流动造成的疏水阀背压升高，从而保障疏水器的安全有效工作。南、西罐区储罐的蒸汽凝结水排出选择安装性能优良的阿姆斯壮倒吊桶式疏水阀，办公楼采暖凝结水的排出可安装国产倒吊桶式疏水阀。 (3)凝结水输送泵 凝结水回收输送泵要求耐高温，轴密封性好，这样才可以保障空气氧不进入凝结水系统。凝结水回收输送泵同时也是引射器的动力工作泵，因此选型要配套才能联动发挥工作作用。凝结水回收输送泵应选择耐高温120?的离心式水泵，为了防止引射泵出口液-汽混合进入软化水箱造成“冒汽”现象，在进软化水箱前加动力机械泵作为稳定出液的措施，这样就可以解决雾气对水处理房间内的环境污染以及雾气对该房间内增湿造成设备腐蚀。。 (4)除铁除油过滤器 考虑到储罐区保温蒸汽系统为近年新改造而成，车间场地空间受限，其凝结水无色透明，围观擦到悬浮物等杂质，凝结水回收系统可暂不对凝结水进行除油除铁预处理。除铁除油过滤器设施占地空间较大，在以后有地面空间后，可作为二期技改工程考虑。 凝结水闭式回收装置是整个闭式系统的核心设备，其核心技术是 “解决输送高温水(,150?)水泵汽蚀问题”。 闭式回收装置主要技术性能指标: ?无漏汽和闪蒸汽的排放; ?系统平衡、稳定; ?无水泵汽蚀现象; ?完善的液位、压力、温度在线控制。 闭式回收装置是整个凝结水回收系统的终端，其除了具备以上性能的同时，必须考虑以下两个方面。 (1)闭式回收系统回收生产工艺的凝结水系统包含多只疏水阀，某一只疏水阀损坏发生漏气现象，直接导致整个疏水系统背压的升高，导致整个凝结水回收系统瘫痪。因此闭式回收装置必须具备超压排放的功能，使得闭式回收装置在某个特定的压力点下稳定运行。 (2)闭式回收系统回收生产工艺的凝结水系统一旦某一个换热器泄漏(如储油罐)，将污染整个凝结水系统，导致凝结水的COD、pH值、电导率等指标升高致使不符合锅炉给水要求。因此对将被污染的凝结水分支及时从系统中分离出去，以保证回用凝结水的品质。 5.2凝结水回收工艺 见图8 特油车间凝结水回收流程。 5.3回收工艺主要设备 表4 回收系统主要设备 设备名称 规格 数量 材质 技术参数 参考价，元 闪蒸罐 ,0.8m×2m 1个 碳钢 内压0.03MPa 1.7万 集水罐 ,1.1m×3m 1个 碳钢 最大水位80% 2.5万 高温离心泵 IR50-32,5.5KW 1台 合金 7.5m3/h,耐1.6万 150? 引射器 PLB300 2个 304L 流量0.30t/h 1.5万 动力机械泵 TLV GG25 -10 2个 铸钢 配2t/h流量 2.1万 疏水阀 阿姆斯壮 3个 碳钢 DN40 1.8万 止回阀 DN50 6个 碳钢 疏水阀专用 0.9万 管道 DN50, 50m 碳钢 普通 0.3万 截止阀 DN50, 20个 碳钢 普通 0.14万 管道 DN25 30 碳钢 普通 0.08万 球阀 DN25 12个 碳钢 普通 0.02万 保温材料 岩棉 60m 复合 普通 0.6万 法兰 DN50，DN25 各10 碳钢 普通 0.3万 主要设备投资需要13.4万元。 6经济效益分析 条件 锅炉蒸发量 4t/h 回收冷凝水温度 90? 补给水年平均温度 20? 冷凝水回收率 70% 水的比热 1 kcal/kg 煤浆热值 4200 kcal/kg 锅炉热效率 80% 煤浆价格 735 元/t 年工作时间 305天/年, 8h×305d=2440h 水费 (包括排污费0.8元/t) 3.33 元/ 水处理费用 1.58 元/ 则 回收凝结水温差 90-20=70(?) 每小时回收凝结水 4000kg/h×70%=2800kg 每小时提升凝结水温度所需能量 2800kg×70×1kcal/kg=196000kcal/h 年回收总能量 196000 kcal/h×2440h=478240000kcal/年 年节约燃料 478240000kcal/(4200×80%)=142333.33kg 这样:每年节约燃料费 142.333t×735元/t=104614.76元 每年节约水费 2440×3.33×70%=5687.64元 每年节约水处理费 2440×1.58×70%=2698.64元 可以算出 4t/h 燃煤浆锅炉每年节约费用为 2698.64元+5687.64元+104614.76元=113001.04元=11.3万元 如果该凝结水回收工艺能顺利投资进行，大约在装置开工运行1年3个月内即可收回投资。由于每年节约142吨煤浆燃料而减少的烟尘和二氧化硫污染会产生很大的社会环境效益。 7参考文献(略) 动南力区机储械疏水阀 罐 泵 软化水箱 去锅炉 西引区射储器 疏水阀 罐 闪蒸罐 办 公 采疏水阀 暖 凝集 水 罐 结 水 回 收 泵 图8 特油车间凝结水回收流