蒸汽疏水回收系統工程帶來的結果,是實現了經濟、社會、環境的共贏。在各行各業大力推廣蒸汽疏水回收工程,才能使高溫凝結水排放得到有效控制,達到節能減排,經濟效益顯著,環境明顯改善,進而體現全社會的整體和諧,實現生態和諧的文明社會
不少凝結水管道保溫差或未保溫,其實只回用了水的本身價值,未利用其價值高的熱能價值。我們應設法在冷凝水溫度盡可能高的時候加以充分回收。
疏水閥英文常寫成“steamtrap”意為“蒸汽捕集器”,我們稱其為“蒸汽節能器”更為恰當。疏水閥雖小,卻是蒸汽節能的關鍵之一。能量浪費是分分秒秒在發生,節能要靠日積月累來核算,我們不可忽視小小疏水閥,務必要做到:合理選型購置,正確安裝使用,及時保養維修,使疏水閥真正做到疏水堵汽之作用。
配置超低泄漏和排水性能優良的疏放水裝置,以達到充分利用過熱蒸汽的汽化“潛熱”。并利用該裝置高背壓率的優異性能和科學的管路設計,實施蒸汽凝結水無泵背壓閉路回收工程,以達到高溫凝結水液體“顯熱”的充分利用及高溫軟水回用。
一、蒸汽疏水回收現狀,要求和意義
近年來,中國經濟突飛猛進的發展,大部分企業使用的蒸汽在不斷增長,而其使用過程中都有凝結水(疏水)產生,大部分的疏水都直接排掉了,這既浪費了能源,又污染了環境。我們應積極支持哥本哈根會議精神,響應國家“節能減排”號召,大力推廣蒸汽疏水回收項目。
蒸汽疏水回收項目,我國在幾十年前就已進行,當時大多是采用熱水泵回收,但熱水泵耗能多,且易損壞,維護費用高,沒有得到推廣。近年來,主要推廣蒸汽疏水無泵背壓回收項目。蒸汽疏水回收系統成功與否主要取決于:一是施工設計是否合理,二是疏水閥的性能。蒸汽疏水回收項目,大多是改造項目,設計單位對這種項目小,現場情況復雜,往往局限于初步設計,僅供參考。我們則專注于改造,聯合疏水閥門廠家及業主,直接進行改造方案設計。A、首先根據業主生產、使用、現場情況,確定回收利用形式。B、合理設計施工管路、注意坡向、坡度。C、根據業主生產、使用情況,合理設置中間節點,便于控制,不影響日后生產、使用。D、彎頭采用月彎、總支管采用斜切連接。E、根據用汽情況,確定是否裝疏水旁通裝置。疏水閥的性能好壞直接影響能否采用背壓回收。性能優異的疏水閥,不但排水效果好,在節能、節水方面能取得事半功倍的效果。
蒸汽疏水無泵背壓回收系統的疏水閥必須具備以下性能:A、高背壓率(≥85%),便于凝結水無泵背壓自動提升回收。B、過冷度?。ā?℃),靈敏度高,排水暢。C、活動部件在水封狀態下動作,減小蒸汽的泄漏。D、無標桿機構,使疏水閥工作可靠。E、排空性能好,以防“氣堵”。F、不銹鋼的內部構件,延長使用壽命。目前,英國的斯派莎克疏水閥、杭州西湖閥門廠的新型自由半浮球式(UFO)蒸汽疏水閥等質量較好。杭州西湖閥門廠的疏水閥,價格僅是進口閥門的10%左右,性價比最高。
蒸汽疏水回收項目, 施工組織應遵循流體力學原理,管路布置應根據現場確定,疏水收集方向應一致,膨脹彎不應豎立向上(易產生氣阻),合理設置集水器?,F介紹以下幾種回收形式:
A、用汽設備、管路離鍋爐房較近(5000米以內),直接回收熱水自流進入軟水箱(軟水箱須保溫)。
B、回收至浴室的水箱、洗滌的熱水箱等。
C、直接回收熱水至高位水箱,再分流到不同的需用熱水的工序中去。
D、電加熱蒸汽發生器輔助回收項目,工藝流程:疏水單元無泵背壓回收 -> 合理回收管路 -> 熱水箱 -> 電加熱蒸汽發生器 -> 供~蒸汽
E、蒸汽輔助回收項目,工藝流程:疏水單元無泵背壓回收 -> 合理回收管路 -> 熱水箱 -> 熱水泵 -> 換熱器(配壓力控制系統)←廠網蒸汽(電動調節閥)↓供以上蒸汽
F、導熱油輔助回收項目,工藝流程:疏水單元無泵背壓回收 -> 合理回收管路 -> 熱水箱 -> 熱水泵 -> 導熱油加熱器(配壓力控制系統)←廠網導熱油(電動調節閥)↓供以上蒸汽
高溫凝結水是一種寶貴的資源!凝結水直排!那無異于將大把的鈔票倒入下水道,而且還會對環境造成危害。近年來, 我司對數家的熱電、化工、船舶、醫藥、食品、印染、造紙、包裝、賓館等,進行了高溫冷凝水回收技術改造,均達到節能、節水和環保之目的,經濟效益顯著,屢試不爽,無一例外。對各行業已實行的蒸汽疏水回收工程的投資回收期初步統計,約在3個月至2年。蒸汽疏水回收系統工程帶來的結果,是實現了經濟、社會、環境的共贏。只有我們在各行各業大力推廣蒸汽疏水回收工程,才能使高溫凝結水排放得到有效控制,達到節能減排,經濟效益顯著,環境明顯改善,進而體現全社會的整體和諧,實現生態和諧的文明社會。
二、熱力系統的運行與節能
企業主要能耗為兩大類——熱能和電能,對許多企業來說,熱能消耗往往要比電能消耗還多。節能不但關系到企業經濟效益,更關系到我國經濟持久發展的頭等大事,各行各業必須加強加深節能意識。
工業二次熱能主要來源于蒸汽,熱力系統節能包含:燃煤、產熱、輸送、使用、回用及系統優化運作等環節。
空氣是傳熱系統的一大隱患
空氣只有流動起來才有利于傳熱,而靜止不動的空氣是傳熱系統中的一大障礙,這是因為空氣自身導熱系數很小,在100℃時,棉花的導熱系數為/m.℃,而空氣的導熱系數僅為/m.℃,空氣導熱系數要比棉花小一倍多,熱阻與導熱系數成反比,故靜止空氣的熱阻很大,這將嚴重阻礙著熱的傳遞。
空氣來源:
A、 空氣隨鍋爐給水一并進入鍋爐,然后隨蒸汽進入系統;
B、 在蒸汽系統停用時,系統的剩余蒸汽會凝結,凝結會產生真空,容易將外邊空氣從系統各種連接部件縫隙中吸入;
C、 蒸汽系統在拆裝維修時進入的空氣。
空氣危害:蒸汽中存在重量含量1%的空氣,約使換熱系數降低60%
D、 蒸汽管道系統的空氣會降低蒸汽輸送速度;
E、 空氣積在傳熱設備或盤管內表面會產生冷點,冷點成為應力集中點(1毫米氣膜的熱阻相當于13米厚銅的熱阻,兩者熱阻相差13000倍),造成散熱器等的局部應力損壞;
F、 換熱設備疏水器端積聚空氣,會產生氣鎖,阻礙冷凝水的排放;
G、 空氣中的氧氣等是金屬氧化腐蝕的根源,空氣中的二氧化硫、二氧化碳及氮氧化物等酸性成分會酸蝕金屬部件;
H、 空氣屬于不凝性氣體,混合在蒸汽里,會減少單位容積的蒸汽所含熱能,使蒸汽冷凝溫度降低(由于空氣的分壓存在,使蒸汽的實際壓力要比顯示的表壓要低,蒸汽實際壓力低,冷凝溫度就低)
【注】道爾頓分壓定律:混合氣體的總壓,等于各組成氣體的分壓總和,每一組成氣體都單獨占據空間,而各氣體的性質不變。(例如:某設備管道指示壓力為,假如其中的空氣壓力為,那么實際蒸汽壓力僅為,飽和蒸汽的溫度為165℃,不會是飽和蒸汽的溫度175℃。
排除空氣:
在管道安裝布置和走向中盡量減少聚氣死角,在系統設備的高端及末端可能積聚氣體處,裝手動或自動排氣閥,減少聚氣隱患,提高換熱效果;選擇優質可排除不凝性氣體的疏水閥,排除換熱設備中的空氣及其余不凝性氣體。
冷凝水的排放和利用
冷凝水排放不良是造成蒸汽系統運行不良的主要問題,它會形成腐蝕和侵害蒸汽熱力系統,造成換熱設備及閥門、閥芯等部件過早的蝕損失效。
冷凝水積聚和滯留帶來的危害:
A、流入管道設備死角區的冷凝水,會吸收二氧化碳和氧氣形成酸性腐蝕液;
B、蒸汽凝結水滴,其密度比蒸汽增加千余倍,水滴隨蒸汽高速運行(通常水速僅1-3米/秒,而蒸汽流速往往達20-40米/秒)成“高速子彈”(稱之為水錘),撞擊和沖刷設備、管道、彎頭外側、閥座和閥芯等。
C、設備容器積留的冷凝水,會被開啟時的大量蒸汽汽化,體積瞬間膨脹千余倍(常壓100℃時的水,汽化后體積增加1700倍),會膨脹損壞相關閥門等部件。
D、換熱設備冷凝水不及時排出或堵塞嚴重,會影響換熱或無法進行熱量交換。水的熱阻是鋼板的60倍,傳熱表面水膜增厚不但影響傳熱,更會占據蒸汽空間,會使蒸汽凝結潛熱放熱逐漸變成單相對流顯熱放熱,換熱效率大大降低。
冷凝水的價值(熱值單位:千卡、kcal)
冷凝水是蒸汽換熱的必然產物,其本質與汽化前的飽和水并無區別,仍具有可觀價值,絕不可視為廢水。
假如,某設備用汽量為1噸/時(1000公斤/時),冷凝水排放溫度為90℃,環境溫度為20℃,水比熱為1千卡/公斤.℃,一年按7200小時計算,則:
A、 熱量價值:(90-20)×1×1000×7200=50400萬千卡,若蒸汽按65萬千卡/噸、200元/噸計,其熱量價值50400÷65×200=萬元。
B、 水處理價值:冷凝水是軟化水,可供鍋爐用水,處理費按3元/噸計,水處理價值=1×3×7200=2.2萬元。
C、 水本身價值:按3元/噸計,10×3×7200=22萬元。
D、 熱水排放負面價值:通常熱水排放的處理費要高于購水費,法規規定:液體排放至公共下水道溫度不得超過43℃。
僅比較A、B、C項就可看出凝結水的熱量價值很高。更何況不少疏水閥漏率汽高達6%,另外,汽壓高、背壓大的凝結水溫都超過100℃,在排到大氣時形成二次蒸汽,其熱量的利用價值將更大。
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