摘要

       蒸汽作為工業(yè)生產中應用最廣的熱媒，在間接加熱設備中釋放出潛熱以后形成凝結水而盡快排出。蒸汽冷凝水作為余熱，含有20-30%的蒸汽熱能，又是品質優(yōu)良的脫鹽水。因此，合理而高效地回收蒸汽冷凝水，具有特別的經濟效益和社會效益，也是我國大力提倡實現(xiàn)“循環(huán)經濟”的一個有效途徑。

       蒸汽供熱系統(tǒng)節(jié)能可以從不同環(huán)節(jié)著手，蒸汽凝結水的閉式回用是提高蒸汽供熱系統(tǒng)熱效率的重要措施。目前很多工廠企業(yè)都在采用這種技術，取代原有的開式回收系統(tǒng)，但有相當多的企業(yè)凝結水閉式回收系統(tǒng)并不成功，有的甚至由于閉式系統(tǒng)的投運，影響了蒸汽換熱工藝。本文針對蒸汽凝結水閉式回收系統(tǒng)經常出現(xiàn)的問題，進行分析并提出解決方法。

        關鍵詞：蒸汽供熱系統(tǒng)、疏水器、凝結水閉式回收、水泵汽蝕

        一．閉式回收凝結水系統(tǒng)的建立

        蒸汽凝結水閉式回收系統(tǒng)可以提高凝結水回收熱效率，隨著蒸汽壓力的提高，閉式回收系統(tǒng)熱效率越高。以0.5MPa蒸汽產生的凝結水為例，閉式回收系統(tǒng)較開式回收系統(tǒng)提高熱效率30%左右。因此閉式回收系統(tǒng)的建立對于提高整個蒸汽供熱系統(tǒng)效率有著重要的意義。

        建立高溫凝結水閉式回收系統(tǒng)是一個復雜的綜合的系統(tǒng)工程，需綜合考慮換熱工藝方式、疏水器選型、凝結水管網(wǎng)、閉式回收裝置以及高溫凝結水的綜合利用等各個環(huán)節(jié)，只有處理好每個環(huán)節(jié)，凝結水閉式回收系統(tǒng)才能得以成功投運。因此凝結水閉式回收系統(tǒng)的建立必須處理好以下幾個問題：

     1閉式系統(tǒng)建立后，疏水器后的背壓有所提高，疏水器的疏水能力降低，可能影響生產工藝換熱。

     2閉式系統(tǒng)中是汽水兩相共存的動態(tài)狀態(tài)，很容易發(fā)生汽阻、水擊等不穩(wěn)定不安全問題，同時實際輸送能力大大降低。

       3當不同工藝的冷凝水都進入閉式系統(tǒng)時，可能會發(fā)生低壓冷凝水回水不暢的問題。

       4當用汽設備的疏水點與閉式回收裝置之間距離遠或跨過馬路、建筑物事，需要冷凝水爬高回收時，會出現(xiàn)冷凝水爬高能力不夠的問題。

       5當系統(tǒng)個別疏水器漏汽嚴重，會造成整個系統(tǒng)背壓升高時，影響閉式系統(tǒng)平衡，影響其它疏水器正常工作和系統(tǒng)安全問題。

       6輸送高溫冷凝水水泵葉輪發(fā)生汽蝕、導致抽空，設備損壞的問題。

       7凝結水水質問題。

       8疏水背壓提高，如何解決失流現(xiàn)象的發(fā)生。

        因此我們講，凝結水閉式回收系統(tǒng)的建立是一個綜合的系統(tǒng)的工程項目，在方案設計時，要通盤考慮以上問題。

        二、閉式系統(tǒng)中的疏水器：

        疏水器在蒸汽供熱系統(tǒng)中起著重要的作用，是凝結水閉式回收系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。疏水器的作用在于“阻汽排水”，同時要迅速排除系統(tǒng)中的不凝氣體。一般來講在閉式回收工藝中選擇機械式疏水器即常見的浮球式疏水器和倒吊桶疏水器，熱動力疏水器由于其工作原理不適合閉式回收工藝要求。疏水器選型是一項復雜的程序：

        1．確定凝結水量Q。

        2．根據(jù)加熱工藝形式確定疏水倍率K。

        3.確定疏水背壓P2

4．計算疏水器前后壓差ΔP

5．根據(jù)疏水曲線進行選型。

在疏水器選型時往往被忽略的幾個問題：

1）疏水倍率K

  疏水器的疏水能力, 不僅滿足系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下排除產生的凝結水要求, 而且須滿足在系統(tǒng)啟動時產生的過量凝結水的要求。因此選用的疏水器, 其疏水能力大于正常運行負荷, 即選用倍率為許多資料中提出可根據(jù)不同情況在內選取, 甚至在凝結水回收遇到困難的情況下, 出現(xiàn)層層放大, 以求排水通暢的現(xiàn)象。疏水器的蒸汽泄漏率與疏水倍率成線性關系，疏水倍率取值越大，疏水器的漏氣率越大。

      2）疏水器的氣鎖現(xiàn)象

     判斷一個蒸汽供熱系統(tǒng)是否可能會發(fā)生氣鎖現(xiàn)象是選擇疏水器的一個決定性因素，當疏水器距離加熱設備較遠時，以及當冷凝水通過虹吸管或浸澤管進入疏水器時，均會發(fā)生氣鎖現(xiàn)象。蒸汽始終作用在疏水器的入口端導致設備積水無法排除。

     3）群組疏水

     群組疏水是指兩個或兩個以上的加熱設備，使用一臺疏水器排除冷凝水的現(xiàn)象。即使換熱器的用汽壓力相同，處于連續(xù)用汽方式，也不主張使用群組疏水模式，畢竟加熱工藝要求溫度、疏水點疏水器的距離等因素會造成部分加熱器疏水出現(xiàn)“短路”現(xiàn)象，而部分加熱器出現(xiàn)凝結水排水不暢現(xiàn)象。在閉式回收系統(tǒng)中由于疏水壓差更小，更容易出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

      三．閉式回收工藝中的凝結水管網(wǎng)

      較開式回收工藝比較，由于疏水背壓的提高導致閉式回收凝結水管網(wǎng)的凝結水輸送壓差更小，同時由于凝結水從疏水器到回收設備間屬于汽水兩相流動，因此管道部件“三通”、“閥門”、“彎頭”、“變徑”等對凝結水輸送的影響更大。同時由于管道部件的擾動增加了系統(tǒng)阻力。如何降低凝結水閉式回收系統(tǒng)阻力，是建立閉式回收系統(tǒng)的難點。

     一般來講，凝結水依靠自壓輸送的流速選擇在1m/s左右，但最為重要的還是要根據(jù)可利用的靜壓差來決定疏水管線的管徑。由于凝結水的輸送過程中，壓力逐步降低，導致部分飽和凝結水汽化，產生二次蒸汽，同時疏水器的漏氣現(xiàn)象的存在，可能形成“汽阻”現(xiàn)象，大大增加了凝結水的流動阻力，因此在必要時需增加汽水分離點，將閃蒸汽進行分離、穩(wěn)壓，然后輸送。對于凝結水管網(wǎng)中的三通，建議采用“斜三通”，來減小分支凝結水對系統(tǒng)的影響。在凝結水管線的連接時盡可能杜絕“T”連接方式。

      四．不同壓力等級凝結水的共網(wǎng)回收問題

     在生產過程中，加熱設備可能需用不同壓力等級的蒸汽進行加熱，為了降低一次性資金投入，不同壓力等級蒸汽產生的凝結水實現(xiàn)共網(wǎng)回收是必須解決的課題。

     判斷不同壓力等級蒸汽產生的凝結水是否可以共網(wǎng)回收的主要判定條件為：凝結水混合后溫度產生的壓力是否大于加熱設備中最小用汽壓力。凝結水系統(tǒng)的背壓是有凝結水的溫度決定的，回收點形成的背壓是由多路凝結水混合后的溫度決定的。因此，各路凝結水的溫度、流量均會對背壓產生影響。對于符合判定條件的不同壓力等級蒸汽產生的凝結水可以通過一套凝結水閉式回收系統(tǒng)來實現(xiàn)閉式回收。

    對于不滿足凝結水閉式回收條件的，我們可以通過對高壓蒸汽產生的凝結水進行梯級利用，如增設閃蒸罐，閃蒸出低壓蒸汽供低壓蒸汽熱用戶使用，分離出來的飽和凝結水再進入凝結水管網(wǎng)實現(xiàn)共網(wǎng)回收。但需要注意的是：這樣處理后的凝結水系統(tǒng)同樣需要滿足共網(wǎng)回收條件。

      五．凝結水閉式回收裝置

    凝結水閉式回收裝置是整個閉式系統(tǒng)的核心設備，其核心技術是“解決了輸送高溫水（150℃以下飽和水）水泵汽蝕問題”。該技術與日本的泵前加引流高壓水有著本質的區(qū)別。閉式回收裝置主要技術性能指標：

1） 無漏汽和閃蒸二次汽的排放。

2） 系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定、智能化全自動運行。

3） 無水泵汽蝕現(xiàn)象。

4） 具備完善的液位、壓力、溫度控制系統(tǒng)。

閉式回收裝置是整個凝結水回收系統(tǒng)的終端，其除了具備以上性能的同時必須考慮以下兩個方面。

1） 閉式回收系統(tǒng)所回收很多生產工藝的凝結水，其可能包含幾十只或上百只疏水器，一旦某一只疏水器損壞發(fā)生漏氣現(xiàn)象，直接導致整個疏水系統(tǒng)背壓的升高，導致整個凝結水回收系統(tǒng)癱瘓。因此閉式回收裝置必須具備超壓排放的功能。使得閉式回收裝置在某個特定的壓力點下穩(wěn)定運行。

2） 閉式回收系統(tǒng)所回收很多生產工藝的凝結水，一旦出現(xiàn)某一個換熱器泄漏（如煉油廠的儲油罐），污染整個凝結水系統(tǒng)，導致凝結水的COD、PH值、電導率等指標升高不符合鍋爐給水要求。因此對于大的凝結水回收系統(tǒng)而言，必須具備完善的檢測功能。對將被污染的凝結水分支及時從系統(tǒng)中分離出去，以保證回用凝結水的品質。

        六．凝結水回收方式的選擇

          目前國內凝結水回收方式歸結起來主要由三種方式，一種是利用開式水箱對凝結水直接回收或加裝噴淋系統(tǒng)來回收凝結水。這種做法不僅損失了大量的凝結水熱能同時閃蒸汽的排放污染環(huán)境，因此這種回收方式已經被逐漸淘汰。其二是以氣動回收泵，其原理是：使用蒸汽（或壓縮空氣）做動力源輸送凝結水，沒有水泵汽蝕現(xiàn)象。氣動泵具有：系統(tǒng)無背壓、占地面積小、安裝方便，對疏水器性能要求低等優(yōu)點，但也有不足之處，比如：單機設備回收能力低，凝結水同樣存在二次閃蒸浪費，凝結水輸送距離受限制、設備自身調節(jié)性能差等缺點。因此，我們說氣動泵適合應用于：凝結水溫度低、水量小的凝結水回收工藝。其三：是閉式回收裝置，該設備徹底消除了凝結水閃蒸汽的二次排放，回用更多的熱能；徹底消除了輸送飽和凝結水水泵汽蝕的難題。但該設備具有回收能力大，設備本體控制系統(tǒng)完善，可以做到連續(xù)輸水。但也有不足之處：如對疏水器的性能要求高，凝結水管網(wǎng)設計繁瑣，一次性資金投入高。

        以上提倡的兩種回收方式，各有優(yōu)缺點。因此，判斷一個凝結水回收系統(tǒng)究竟選擇哪種回收方式，因根據(jù)本身工藝特點出發(fā)，從蒸汽凝結水的溫度、流量，工藝生產的特點（比如連續(xù)生產還是間斷生產），以及凝結水低溫余熱的利用情況綜合來考慮。

        總結：閉式回收蒸汽凝結水，可以提高整個蒸汽供熱系統(tǒng)熱效率，節(jié)約一次能源，實現(xiàn)很好的經濟效益和社會效益。但是，建立凝結水回收系統(tǒng)不是簡單的更換設備，而是一項繁瑣的系統(tǒng)工程，需要從換熱工藝入手對換熱器形式與特點、疏水器、凝結水管網(wǎng)、凝結水品質等環(huán)節(jié)詳細調研，從而建立起適合自身工藝的特點的閉式回收系統(tǒng)。