阐述蒸汽冷凝水的回收和利用方法

阐述蒸汽冷凝水的回收和利用方法
随着人们节能环保意识的提高，人们对冷凝水的看法也在发生转变。

曾经被视为蒸汽输送中低廉副产品的冷凝水，由于冷凝水回收技术的应用，如今已被视为宝贵的资源。

把冷凝水直接排掉，无异于丢掉可观的经济效益。

不同压力下蒸汽产生的凝结水所含有的热量不同（一般在60℃以上，有的甚至可达90℃），蒸汽压力越高，冷凝水含有的热能越大，其内在能量相当可观。

据统计，冷凝水含有的热量可占到蒸汽总热量的15%～30%。

由于冷凝水温度较高，且含有一定量的化学成分，将未经处理的冷凝水直接排掉也会对环境造成危害并威胁人身安全。

通过回收冷凝水，使锅炉、蒸汽、冷凝水成为一个闭式循环系统，可以充分利用冷凝水中的热能。

当今，许多科技人员都在探索冷凝水的二次利用方案以及如何使热源回收达到最大化，闭式冷凝水回收系统就是其中一种。

闭式冷凝水回收系统是一种使冷凝水在回收利用过程中不与大气接触的循环系统。

一般来说，该系统运行压力高于大气压力，其节能效果和综合效益优于开放式回收系统。

闭式冷凝水回收系统的优点主要表现在以下三个方面：一是由于闭式回收系统中闪蒸损失的大大减少和凝结水的及时输送，使冷凝水本身的热量得到了充分利用；二是由于冷凝水与空气的隔离可以使水质保持较好的软化状态，减轻了回水管道和附件的腐蚀；三是系统运行安全可靠。

1 闭式冷凝水回收系统的工作原理
闭式冷凝水回收系统的循环构成为：锅炉→蒸汽管
网→用汽设备→疏水系统（集水点）→回收管网→回收机组→锅炉，工作循环见图1所示：
图1 闭式冷凝水回收系统示意图
在闭式冷凝水回收系统中，疏水阀将蒸汽运行过程中产生的冷凝水与蒸汽分离，并将分离出的冷凝水输送到集水箱；冷凝水输送泵将集水箱中收集的冷凝水输送到锅炉给水槽，给水槽中的冷凝水经过处理后再由给水泵输送到锅炉。

给水槽承担着为锅炉补水的功能，锅炉运行过程中消耗的水通过给水槽补充。

未安装冷凝水回收装置的蒸汽系统，锅炉运行过程中消耗的水需要全部由新水补充。

如果采用闭式冷凝水回收系统，则新水的补充将大大减少。

由于回收的冷凝水温度较高，采用冷凝水为锅炉补水还可以减少水的再加热过程中（将常温水加热到冷
凝水温度）能源的消耗。

与开式冷凝水回收系统相比，密闭式冷凝水回收系统较为复杂，但热源回收效果远大于开式冷凝水回收系统。

为了确保系统的稳定运行和节能效果，在确定回收方案时应将疏水设备，回收设备和蒸汽用户结合在一起综合考虑，以寻求最佳的回收方案。

随着技术的不断发展，人们还将流体力学、单相流和两相流原理，集中疏水引射技术、高低压管路共网技术和蒸汽动能自动加压技术等运用到闭式冷凝水回收系统中，这些新技术的运用可将高温冷凝水在低背压或无背压状况下畅通地引回到回收机组；除污器、汽水分离、快排凝结水装置、增压汽蚀消除器、液位自调装置和乏汽抽吸装置等的应用，可有效地将高温冷凝水稳定地输送回锅炉给水槽，保证回收系统的稳定运行。

2 闭式冷凝水回收系统的构成
密闭式冷凝水回收系统主要由回收管网和回收机组两大部分组成，其主要部件包括：冷凝水回收机组、疏水阀、冷凝水共网器、冷凝水提升器、闪蒸罐、冷凝水低压输送器和冷凝水精处理装置等。

冷凝水回收系统是否需要选用所有上述部件，取决于冷凝水的回收网络，可根据实际情况决定上述部件的取舍。

各部件的功能及选择条件如下：
2.1 冷凝水回收机组
冷凝水回收机组是闭式冷凝水回收系统的核心。

冷凝水回收机组主要由自动调压装置、除污装置、气蚀消除装置、专用回水泵和自动控制系统构成。

自动调压装置安装在集水箱内，其功能是将设备安全和工艺安全分开，用安全阀保证设备结构安全，用调压装置确保生产工艺的系统安全。

自动调压装置利用多级水封和“U”型管原理，使二次汽在容器内二次凝结。

通过压力调节可以保证水泵防气蚀必须的正压水头，形成闭式系统，保证设备及管道内无氧，不生锈；集水箱内的除污装置可将油污和杂质过滤，提高水质纯净度；气蚀消除装置可实现在水位下降时，上部倒流机构自动闭锁，确保低水位时仍无汽蚀现象发生；回水泵具有自动加压的功能，可将冷凝水输送至锅炉给水槽。

回水泵有电动型，空气加压型和蒸汽加压型等多种形式，可依据现场条件选择适宜的回水泵。

自动控制系统，可实现双泵交替自动运行，高低液位监测，温度、压力在线监测，故障声光报警等功能，并可纳入DCS或BA系统，确保设备安全可靠运行。

常规的冷凝水回收机组的构成见图2所示：
图2 冷凝水闭式回收系统
2.2 疏水阀
疏水阀的功能是分离蒸汽中的冷凝水，并将冷凝水输送至冷凝水集水箱。

合理选择疏水阀是确保闭式冷凝水回收系统正常运行的关键环节。

疏水阀选型时要考虑设备耗汽量和疏水阀前后的压差，如根据开式回收方法进行选型，将导致闭式回收系统的管网压差减小，疏水排量下降，系统不能正常疏水；仅依据用汽设备疏水管径进行选型，不考虑压差和排量，也会造成选取的疏水阀排量过大或过小，导致系统不能正常工作。

只有选择排量合适的疏水阀，才能保证用汽设备的冷凝水顺畅排出。

另外，由于疏水阀的冷凝水排出孔径较小，为保证管道内的杂质不堵塞疏水阀，在疏水阀上游应安装过滤器。

2.3 冷凝水共网器
冷凝水共网器的功能是平衡各支路冷凝水的压力，确保各种压力的冷凝水均能回到闭式冷凝水回收机组。

在蒸汽供热系统中，如果各支路用热设备不同，且冷凝水回水压力差别较大，此时将各支路冷凝水流入同一闭式冷凝水回收机组时会造成压力不稳，甚至无法回收低压冷凝水。

此种情况下，若根据压力不同设置多台回收机组，将造成投资和运行费用的提高，选用冷凝水共网器可将不同压力的冷凝水引入集水箱。

冷凝水共网器利用流体力学射流理论，利用高压冷凝水或回收器循环泵的压头来引射中压、低压凝结水，平衡各支路冷凝水的压力，使各种压力的冷凝水均能回到闭式冷凝水回收机组。

2.4 闪蒸罐
闪蒸罐的功能是从冷凝水中回收闪蒸蒸汽。

过热冷凝水或锅炉排污水沿闪蒸罐切线进入罐内，根据流体两相流和涡流分离理论，在罐内扩容后，压力降低，会在罐内产生闪蒸汽，可以引入低压蒸汽管道或通过喷射器加压后将蒸汽重新引入管道并输送到用热设备，使原来低品质的热能重新得到利用。

聚集在下部的饱和凝结水经疏水阀后流到冷凝水回收装置。

2.5 冷凝水低压输送器
冷凝水低压输送器的功能是将压力很低的冷凝水输送到集水箱。

当多路共网时一路压力远远低于其他路压力，而该路凝结水量又较小时，另加一台回收器会造成初投资和运行费用的浪费。

冷凝水低压输送器可利用冷凝水回收机组水泵出口高压水引射低压凝结水来进行工作。

2.6 冷凝水精处理装置
高温凝结水回收后，由于往往含有金属氧化物、胶硅和悬浮杂质、过量的油类等有机污染物、各种Na+、Ca2+、Mg2+等离子超标和蒸汽凝结水呈酸性等问题，不能达到工业锅炉的水质标准。

凝结水精处理装置可以根据要求，进行过滤、除油、除铁、除盐等，使水质达到达到工业锅炉的水质标准。

3 冷凝水回收中经常遇到的问题及解决方案
3.1 管道内有背压
产生背压的主要原因及对策：
3.1.1 垂直提升的冷凝水排放管道距离回收管道距离过大。

此时，应降低冷凝水的垂直提升高度；如无法降低垂直提升高度，可采用分级提升。

3.1.2 冷凝水回收管道选型错误。

此种情况下，应重新选择管道。

3.1.3 与冷凝水收集槽连接的回收管道弯管过多，流体与管道摩擦较大，导致流通不畅。

此时，应重新设计管道路线，减少弯管或选择较大半径的弯管。

3.1.4 工作蒸汽泄漏至冷凝水回收管内。

此时，应检查管道阻止蒸汽泄漏。

3.1.5 管道内存在真空。

此时，应排除管道内的气体，并找出气体存在的原因。

必要时，可安装自动排气阀。

3.2 滞流
当用汽设备（如热交换器等）内的蒸汽压力小于或等于蒸汽疏水器的背压时就会发生滞流。

产生滞流的主要原因及对策：
3.2.1 负载下降或热量需求下降，此时，应平衡蒸汽需求。

3.2.2 温度控制阀开度减少，蒸汽流量降低，应检查控制阀工作状态，并及时修理或更换有问题的部件。

3.2.3 蒸汽供汽压力下降，应调整供气压力或选择适宜的冷凝水回收泵/阀。

3.2.4 由于所需热量逐渐减少，蒸汽压力已经降至设定值，平衡蒸汽压力或选择适宜的冷凝水回收泵/阀。

3.2.5 输送压力小于背压时，应采取措施减小管道内的背压或提高蒸汽的输送压力。

4 结语
冷凝水的回收利用是一项既节能又环保的重要举措，其技术工艺已相当成熟。

只要合理选择冷凝水的回收工艺和设备，一定能收到可观的经济效益和社会效益。

参考文献
[1] 丁守宝.中小型锅炉节能环保新技术[M].北京：化
学工业出版社.
[2] 谢鲁生.锅炉水处理原理与实践[M].。