冷凝水回收介绍

    使用蒸汽主要有两个目的:
  口产生电能，例如电站或热电联产;
  口为加热和制程系统提供热量。
    1kg的蒸汽完全冷凝后，就会在同样的温度和压力下产生1 kg的冷凝水(见图14.1.1)，高效的蒸汽系统将会重新利用这些冷凝水，如果不回收再利用这些冷凝水，即不能节约成本，同时也影响环境，整个系统缺乏技术含量。

    饱和蒸汽用于加热后，中的一部分热量称作显热释放出潜热(蒸发焓),这是蒸汽中所蕴含的绝大部分能量。而剩余在冷凝水(水焓)，见图14.1.20

    冷凝水不仅含有一定的热量，而且是蒸馏水，很适合用做锅炉给水。高效的蒸汽系统将回收这些冷凝水到除氧器、锅炉给水箱或用于其它制程。只有冷凝水污染后，水才不能回收到锅炉。即使是污染的冷凝水，也还可以用于其它加热制程，在排放之前应充分利用其所含有的热量。
    冷凝水通过疏水阀从压力相对较高的用汽设备中排出，由于疏水阀出口压力较低，一部分冷凝水就会闪蒸成闪蒸蒸汽(又称二次蒸汽)。闪蒸蒸汽的比例由蒸汽和冷凝水中所含有的热量决定，一般闪蒸蒸汽的质量占高压冷凝水的10%-15% ( 2.2节)，但是闪蒸蒸汽的体积会很大，7 bar g的冷凝水排至大气压下，其中13%会闪蒸成蒸汽，其占有的空间比冷凝水大200倍，这样疏水阀后的管道口径就需要比阀前的管道大。
例14.1.1计算闪蒸蒸汽的量
    7 bar g热的冷凝水含有721 kJ/kg的热量，排放至大气环境中时(0 bar g)，每千克水只能含有419kJ的热量，多余的热量为721-419=302kJ，这部分热量就会闪蒸成蒸汽，其数量由多余的热量占低压下蒸发烩的百分比所决定。在该例中，大气压下的蒸发烩为2258kJ/kg o
          因此，在此例中，闪蒸蒸汽所占的百分比为=302x 100%
                                                 2258
                                      闪蒸蒸汽的量为=13.4%
    关于闪蒸蒸汽我们已在2.2节什么是蒸汽?中做了较深入的阐述。除计算方法，还可以通过常用一个简单的曲线图(见图14.13)来确定闪蒸蒸汽的比例。
例:使用图14.1.3得出闪蒸蒸汽的比例。
                              疏水阀前压力=4 bar g
                              闪蒸蒸汽压力=。bar g
                              闪蒸蒸汽百分比=10%

    水在锅炉中被加热后产生的蒸汽称为直接蒸汽，和闪蒸蒸汽相比仅在来源上有一些区分，不管是锅炉产生的直接蒸汽，还是自然闪蒸的闪蒸蒸汽，相同压力下都含有相同的潜热。闪蒸蒸汽的热量最多可以占整个冷凝水所含热量的一半，如果将冷凝水和闪蒸蒸汽直接排放，则意味着需要更多的补给水、燃料和运行成本。
    这节将会着重介绍两方面:冷凝水的管理和闪蒸蒸汽的回收。同时涉及到一些相关问题，并提供一些实际的解决方案。
    注:术语疏水装置是常指蒸汽系统中用于排除冷凝水的装置，可能是蒸汽疏水阀、疏水阀泵或泵阀组合，疏水阀排放冷凝水的能力依赖于其前后压差。进口疏水阀泵或泵阀组合的排水量和其运行时的压力差没有关系(但受压力等级限制)。
冷凝水回收
    高效的冷凝水回收系统，可以收集蒸汽设备的冷凝水，返回锅炉给水系统，在短期内就能得到回报，图14.1.4是一个简单的冷凝水系统，冷凝水回收到锅炉给水箱。

为什么要回收冷凝水
节约成本
    冷凝水是有价值的资源，即使是回收一部分也会有经济效益，仅一个疏水阀排出的冷凝水也值得回收。
    如果冷凝水不能回收，就要向锅炉增加冷态补给水，需增加水处理费用、水费和燃料费用。
排放限制
    例如在英国，法律规定超过43℃的冷凝水不能排放到公共排水系统，因为这会对环境造成破坏，损坏公共排水管道，所以高于此温度的冷凝水排放前必须降温冷却，这样就会增加费用，大多数国家都有类似的限制，如不符合规定则需要支付排放费甚至会遭到罚款。
使锅炉出力最大
    低温的锅炉给水将会减少锅炉蒸汽的产出，给水温度越低，就越需要更多的热量加热给水，所以用于产生蒸汽的热量就相应减少了。
锅炉给水的质量
    冷凝水是蒸馏水，几乎不包含任何溶解固形物(丁DS)，锅炉需要排污以减少丁DS，回收较多的冷凝水意味着排污减少，所以能量损失也会减少。
冷凝水回收的好处:
  口减少了水费;
  口减少了水排放费用和可能存在的冷凝水的冷却费用;
  口减少了燃料消耗;
  口锅炉可以产生更多的蒸汽;
  口减少了锅炉排污，因而也降低了能量损失;
  口减少了水处理费用。
    图14.1.5显示了1 kg蒸汽和冷凝水在相同的压力下所包含的热量对比情况。蕴含在冷凝水中热量的百分比从1 bar g下的18%升至14 bar g下的30%，这清楚的说明冷凝水是非常值得回收的资源。

    下面的例子说明了冷凝水回收所带来的经济效益。

    10000kg/h每天工作24h, 7天/周和50周/a (8400h/a)0
    未经净化的补给水约为100C，而冷凝水的排放温度为900C 0
    未净化的水费为￡0.61 /m3，排放费用为￡0.45/m30
    锅炉效率为85%，使用天然气为￡0.01/kWh ( } 0.77/GJ)0
    注:￡=英镑
例14.1.2
    锅炉:
    10000kg/h每天工作24h, 7天/周和50周/a (8400h/a).
    未经净化的补给水约为100C，而冷凝水的排放温度为900C.
    未净化的水费为￡0.61 /m3，排放费用为￡0.45/m30
    锅炉效率为85%，使用天然气为￡0.01/kWh ( } 0.77/GJ).
    注:￡=英镑
确定一年内冷凝水回收的价值
    第1部分一确定燃料费用
    利用公式2.1.4计算1 kg冷态补给水温升800C所需要的热量。

    该计算还不包括丁DS控制而减少的锅炉排污所节约的费用，否则将进一步降低水费和化学水处理费用，这可能会因地区差异而有很大变化，但却是成本分析时应该考虑的。很明显，当为某一特定项目评估冷凝水管理系统时，应该包括节约的这部分费用。

    一个耗资￡7000。的冷凝水管理项目，希望回收35%的冷凝水，锅炉的平均蒸发量为15000kg/h，设备每年工作8000h，燃料为天然气，费用为￡0.011/kWh,锅炉效率约为80% ,锅炉补给水为10 0C，冷凝水回收管道保温良好，保证到达锅炉房后冷凝水温度为950C。水费为为￡0.70/m3，总的排放费用为￡0.45/m30

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