黃平原

（樂凱華光印刷科技有限公司，河南南陽 473007）

0 引言

概括蒸汽凝結水回收利用的經濟效益與生態(tài)效益，介紹兩類蒸汽凝結水回收利用方法，如蒸汽二次閃蒸、低壓蒸汽凝結水回收利用，探究蒸汽凝結水回收系統(tǒng)運行過程中存在的問題，最終提出切實可行的回水系統(tǒng)改造措施。

1 蒸汽凝結水回收的意義

蒸汽凝結水回收的主要目的是控制能源損耗，增大資源利用率。蒸汽凝結水回收可以充分利用凝結水自身攜帶的熱能，凝結水的水質標準符合鍋爐用水水質要求，能夠作為鍋爐補給用水，節(jié)約水資源。

（1）減少鍋爐補給水量，降低投資成本。通常情況下，采用鈉離子交換軟化處理工藝對工業(yè)鍋爐的補給水加以處理。由于工業(yè)鍋爐的工作環(huán)境和使用目的不同，采用的補給水處理工藝也各不相同，對pH 值較高即堿性較大的原水來說，應采用軟化—降堿處理工藝。由于原水中含有大量的有機高分子物質，所以原水的硬度較高，這在一定程度上增加了水處理投資成本。將蒸汽凝結水作為鍋爐補給水源，既可以減輕水資源消耗量，又可以降低水處理投資成本。

（2）改善給水品質，降低鍋爐排污率。鍋爐排污處理既可以改善蒸汽品質，又可以避免管道受熱面因使用時間過長而結垢。隨著鍋爐排污量的增加，不可避免地會造成熱量損失和給水損失。而蒸汽凝結水的回收利用，既可以有效控制熱量流散、彌補熱量損失，又可以增大給水利用率，減少資源浪費。

（3）提高給水溫度，控制燃料損耗。在常規(guī)工業(yè)生產環(huán)節(jié)，蒸汽凝結水的溫度多維持在70～100 ℃。經工業(yè)實驗可知，在無蒸汽凝結水回收時，工業(yè)鍋爐補給水的水溫只有20 ℃左右；在有蒸汽凝結水回收時，工業(yè)鍋爐補給水的水溫可以達到60～70 ℃?；厥照羝Y水，并作為工業(yè)鍋爐的補給水源，減少燃料損耗，以此達到節(jié)能增效的目的。

2 蒸汽凝結水回收利用的方法

（1）蒸汽二次閃蒸。當前，我國在高壓蒸汽回收利用方面主要是使用低壓蒸汽凝結水回收系統(tǒng)。反應釜是石油、化工、橡膠、農藥及食品等加工工藝流程中較為常見的物理或化學反應容器（圖1），能夠滿足加工過程中的加熱、蒸發(fā)和冷卻等多樣化工藝需求。而在多管線伴熱或反應釜加熱系統(tǒng)中應用低壓蒸汽技術，若在水體中直接進行蒸汽凝結水的排放，不僅是對水資源的極大浪費，還會造成熱量流散。這也與國家所倡導的節(jié)能環(huán)保、節(jié)能減排等理念相悖。因此在工業(yè)生產過程中，企業(yè)應結合實際情況，選擇合理的設計方案，對這部分熱量進行高效的回收與利用，在低壓緩沖罐內倒入凝結水，以滿足低壓緩沖罐運行所需蒸汽，進而為制冷機組提供運營所需熱量。

圖1 反應釜

（2）低壓蒸汽凝結水回收利用。蒸汽凝結水回收系統(tǒng)分為開放式回收系統(tǒng)與閉式回收系統(tǒng)兩種，主要區(qū)別在于蒸汽凝結水是否直接與大氣相連通。國內工業(yè)發(fā)展現(xiàn)階段，普遍應用的是開放式回收系統(tǒng)，但是存在著凝結水嚴重浪費、二次熱量流散等缺陷；如果管道內進入空氣，還極容易發(fā)生管件銹蝕。與之相比，閉式回收系統(tǒng)的凝結水蒸氣較少，熱量損耗量較低，更具有系統(tǒng)優(yōu)勢。此時，有必要根據(jù)蒸汽的狀態(tài)對凝結水的壓力進行調節(jié)，確保凝結水壓力略高于凝結水罐的壓力，避免產生二次蒸汽。在此過程中，除霧裝置的主要作用是去除蒸汽凝結水中的雜質，再將經過凈化處理的高溫蒸汽凝結水送入到引射器中。由于凝結器的壓力、蒸汽的溫度不同，形成因熱量交換產生的高壓混合流體。由此，達到延緩熱量流散，控制能源損耗的目的。

3 回收過程中存在的問題

（1）疏水閥泄漏。在蒸汽凝結水回收系統(tǒng)的各組件中，疏水閥是其重要組件之一（圖2）。疏水閥的主要作用是提升蒸汽凝結水回收系統(tǒng)的運行質量，加強蒸汽凝結水回收效果，疏水閥的性能在很大程度上決定了用熱設備的汽耗量。相關調查表明，很多凝結水回收系統(tǒng)中應用的疏水閥都存在不足，隨著回收系統(tǒng)使用時間的延長，疏水閥的性能缺陷進一步凸顯，嚴重情況下，還會導致疏水閥功能失效。一旦疏水閥功能失效，就會使整個蒸汽凝結水回收系統(tǒng)陷入癱瘓狀態(tài)，阻礙水系統(tǒng)的正常運轉。

圖2 圓盤式疏水閥

（2）凝結水自流。由回收系統(tǒng)的管網(wǎng)結構特征可以得出，凝結水從疏水閥或汽水分離裝置中出來后，需要經過很長的距離才能到達凝結水回收站，再加上凝結水自流支線管徑較細，使得管道系統(tǒng)在壓力不足的情況下出現(xiàn)了低壓凝結水自流現(xiàn)象。而一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，就會在很大程度上影響低壓凝結水的回收利用。

（3）凝結水壓力問題。不同蒸汽設備的構造特征與工況條件不同，蒸汽壓力的需求也有所區(qū)別，不同壓力的凝結水在匯入回收系統(tǒng)后，將會出現(xiàn)高低壓共網(wǎng)，使得回收系統(tǒng)中出現(xiàn)頂牛情況或水擊情況，嚴重影響了回收系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定性，不利于系統(tǒng)的正常運行。

（4）閃蒸器性能故障。壓力下降會導致蒸汽凝結水體積膨脹，膨脹后的體積遠遠大于其正常體積，而閃蒸體積膨脹會占用大量的管道容積，使蒸汽凝結水的體積膨脹系數(shù)無法達到標準要求。大多數(shù)疏水閥的凝結水因壓力阻塞無法正常進入管網(wǎng)而直接排放，造成了嚴重的水資源浪費。由于管道的出口壓力與末端壓力存在較大差異，會在一定程度上增大輸送動能，但是由于沿途閃蒸限制了蒸汽凝結水的流動性，極大降低了蒸汽凝結水的回收效率。

4 蒸汽凝結水回水系統(tǒng)改造的有利措施

（1）蒸汽冷凝水回水系統(tǒng)改造。蒸汽凝結水的回收利用成效直接決定了水資源的利用率和熱量的流散率，加強蒸汽凝結水回水系統(tǒng)改造，增大水資源利用率，降低熱量流散率尤為重要。設置在線監(jiān)測系統(tǒng)和安裝連鎖保護裝置，可以全方位動態(tài)化監(jiān)控整個冷凝水的凝結過程，及時發(fā)現(xiàn)冷凝水凝結過程中出現(xiàn)的問題，并采取科學合理的解決措施。閃蒸形成的凝結水可以進行酸堿度試驗和電導率檢測，且閃蒸形成的蒸汽還可以作為除氧器所需的汽源。當蒸汽凝結水水質達到標準要求后，超標凝結水通過與除氧器之間補水換熱的方式實現(xiàn)降溫，經過降溫后直接排放入污水系統(tǒng)。

（2）蒸汽凝結水的高效回收。相關調查表明，蒸汽凝結水管網(wǎng)壓力超標，致使凝結水無法正常進入回收系統(tǒng)，這是影響蒸汽凝結水回收利用率的主要原因。針對此，相關人員要適當增加單位凝結水壓力，使凝結水進入管網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)蒸汽凝結水的高效回收利用。換熱器中的凝結水會進入汽水分離器，在增壓設施的輔助作用下，加快凝結水的回流速率。若凝結水水量較大或回流路徑較長，配置增壓設施是必不可少的。經過加壓后的凝結水流入回收站，經過增壓器的作用，繼續(xù)釋放閃蒸汽。當凝結水溫度降低到100 ℃以下，不會出現(xiàn)閃蒸汽排空現(xiàn)象，進而降低蒸汽凝結水熱量流散率，以達到節(jié)能減排的目的。

（3）蒸汽管道疏水系統(tǒng)改造。疏水閥是蒸汽凝結水回收系統(tǒng)的關鍵元器件，相關人員需結合蒸汽凝結水回收系統(tǒng)的工況條件，選擇對應類型的疏水閥。目前，應用較為普遍的疏水閥主要包括熱動力式疏水閥和倒吊桶式疏水閥兩類。疏水閥具有良好的抗沖擊性能和密封性能，且具有較長的使用壽命，在眾多種類的疏水閥中，倒吊桶式疏水閥的各項功能特征表現(xiàn)尤為突出。倒吊式疏水閥主要的工作原理為：放大可以提起桶的力，在受壓狀態(tài)打開疏水閥的杠桿系統(tǒng)（圖3）。因杠桿系統(tǒng)沒有固定支點，所以不會出現(xiàn)磨損與卡阻情況。同時，由于桶底為開口狀態(tài)，可以承受水壓，利用一根管線將排汽管與除氧器連接，就可以將蒸汽傳送至新增的管式換熱器。借助常溫除鹽水冷卻蒸汽，并回收蒸汽熱量，除鹽水在經過加熱后回收入除氧器以重復利用。

圖3 倒吊桶式疏水閥

5 結語

對蒸汽凝結水進行回收與利用可以增大水資源利用率，控制熱量損耗的關鍵舉措。加大對蒸汽凝結水回收系統(tǒng)的研究力度，可以實現(xiàn)蒸汽凝結水高效安全的回收利用，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，凝結水回收系統(tǒng)的生態(tài)與經濟效益較高，能夠全面滿足工業(yè)企業(yè)的生產需求和可持續(xù)發(fā)展需求。