李光資 王 玉

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院南陽分院，河南 南陽473000）

我國是一個水資源匱乏的國家,隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源存在的問題會越來越嚴(yán)重，對于地方使用蒸汽的小型企業(yè)，凝結(jié)水的回收利用是十分重要的環(huán)節(jié)。凝結(jié)水含有蒸汽總熱量的20%～30%，而且品質(zhì)優(yōu)良，是相當(dāng)可觀的余熱資源。本文通過對凝結(jié)水回收方式的比較、凝結(jié)水回收后的處理及凝結(jié)水回收后折算為標(biāo)準(zhǔn)燃料的經(jīng)濟(jì)價值的介紹，為小型企業(yè)的節(jié)能減排提供一個比較好的思路。

1 凝結(jié)水回收的目的

工業(yè)用水主要包括冷卻用水、熱力用水，而蒸汽鍋爐在工業(yè)和民生中的用水量非常大。蒸汽鍋爐的特性就是通過水的蒸發(fā)而產(chǎn)生蒸汽，利用蒸汽的熱能進(jìn)行生產(chǎn)和換熱處理。然而在實際使用過程中，能被利用的僅僅是蒸汽的潛熱。而作為蒸汽濕熱的冷凝水所蘊(yùn)含的熱量基本都被丟棄。其原因是因為將蒸汽中熱傳效率較低的冷凝水快速排放出去是提高蒸汽使用設(shè)備加熱效率的關(guān)鍵。然而，蒸汽使用后的冷凝水依然蘊(yùn)含許多熱量，有效的減少這部分熱量的浪費(fèi)，提高其利用率，將會極大的提高節(jié)能效益。在造紙、制藥、印染、化工等生產(chǎn)工藝中，用汽設(shè)備工作后，釋放出蒸汽中的潛熱，轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟群蛪毫缀跻粯拥娘柡屠淠?。壓力越大，溫度越高冷凝水所蘊(yùn)含的熱量就越多，在總體的蒸汽中所占的比例就越大。上述這些行業(yè)的用汽設(shè)備在工作中所產(chǎn)生的飽和冷凝水熱量達(dá)到蒸汽全熱量的20% ～30%，且水質(zhì)良好，溫度較高，如果能夠?qū)ζ浠厥眨⒓右杂行Ю?，則鍋爐所需要的燃料可節(jié)約20%～30%。因此，回收冷凝水是符合政府提倡的“清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排”大方向的。

2 冷凝水回收系統(tǒng)一般多采用以下幾種方式

2.1 開放式回收

開放式回收是指將用汽設(shè)備工作時產(chǎn)生的冷凝水回收至開放式水箱，通過加壓裝置將其輸送至鍋爐內(nèi)。其優(yōu)點是：投資少，成本低，設(shè)備簡單，易操作。需要注意的事項是：該方式只能回收溫度在80～100℃度以下的熱能，溫度高于100℃會因為沸騰蒸發(fā)成為二次蒸汽蒸發(fā)掉。在使用過程中，應(yīng)該盡量控制溫度，減少冒氣蒸發(fā)量，減少污染，減少能量損耗。使用范圍：只能適用于凝結(jié)水量，二次蒸汽量較少的小型蒸汽設(shè)備。

2.2 半開放式回收

半開放式回收是指將冷凝水通過回收管理引入水箱，通過加壓泵將其輸送到除氧器內(nèi)，利用除氧器進(jìn)行冷水軟化，熱水混合，然后進(jìn)行預(yù)加熱，通過水泵供給鍋爐，以此來實現(xiàn)熱能的有效利用。缺陷：雖然這種方式密閉較好，但是除氧器卻是半開放容器，依然存在熱能量浪費(fèi)的問題。

2.3 密閉式回收

所謂密閉式回收是指冷凝水通過回收管理被引入回收罐中，通過回收加壓設(shè)備直接將其輸送到鍋爐內(nèi)。優(yōu)點：密閉式回收中的冷凝水回收箱，所有的管路都是密閉，恒壓狀態(tài)，凝結(jié)水的回收溫度僅喪失在管網(wǎng)降溫部分,可以有效地防止熱能源的泄漏，提高了冷凝水的回收再利用。另外，因為密閉恒壓，減少了水質(zhì)污染，節(jié)約了回收水的處理費(fèi)用，是回收節(jié)能效果最好的方式。缺陷：系統(tǒng)初始投資大，操作不方便。

3 在蒸汽鍋爐運(yùn)行中最大的問題是水的循環(huán)利用率和能源損耗率

蒸汽冷凝水回用中，可以根據(jù)不同的情況選擇不同的回收方式。例如，冷凝水的狀態(tài)參數(shù)，現(xiàn)場條件，回收目的等。同時，還有一個不能忽略的問題——即冷凝水的品質(zhì)。冷凝水的品質(zhì)是影響冷凝水回收再利用的關(guān)鍵。

例如，本地部分企業(yè)鍋爐房冷凝水顏色發(fā)紅甚至呈現(xiàn)出醬油色。通過對鍋爐房冷凝水，蒸汽，水源，管網(wǎng)系統(tǒng)等的具體數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)冷凝水的PH 值在6.0～8.0 之間，且存在大量的鐵銹雜質(zhì)，鐵含量濃度較大。這是因為原始用水的堿性越高，在加熱過程中，水中的HCO3就會隨著溫度的升高而發(fā)生分解，分解出的汽體CO2會在回收管中凝結(jié)，導(dǎo)致回收的冷凝水PH 值下降，呈現(xiàn)出酸性。酸性的冷凝水鐵離子嚴(yán)重超標(biāo)，水質(zhì)出現(xiàn)問題，且嚴(yán)重腐蝕回收管線，因此無法實現(xiàn)回收利用。

目前，最常用的兩種冷凝水處理技術(shù)

3.1 化學(xué)藥劑法

這種方法是指在鍋爐的蒸汽口或者是前面投加皮膜胺，揮發(fā)性氨，以此改善回水的酸堿度，在回收管線內(nèi)形成保護(hù)膜，減少腐蝕的發(fā)生，提高回收水的水質(zhì)，使其達(dá)到回收利用的標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約能效。但這種方法常常達(dá)不到預(yù)想的處理效果。其原因很多，有系統(tǒng)本身的問題，也有特定工藝造成的，總之加藥處理的效果不是很穩(wěn)定，而且其運(yùn)行費(fèi)用也很高，整體經(jīng)濟(jì)效益不理想。

3.2 除鐵過濾器

.但冷凝回水的溫度較高，運(yùn)用傳統(tǒng)的過濾方式很難達(dá)到預(yù)期目的，存在著諸多的問題。

第一，在除鐵過程中，因為冷凝水溫度過高，濾材在高溫條件下會釋放一些硬度，導(dǎo)致回水硬度過高，無法回爐直接使用。因此，必須在過濾后增加適合高溫條件的軟化系統(tǒng)。這樣在無形中了增加費(fèi)用，使系統(tǒng)運(yùn)行過程復(fù)雜性增大。

第二，反洗是過濾系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證。反洗時要求濾料的膨脹率高于50%，否則系統(tǒng)不能清洗干凈，會降低過濾效果。同時，要提高反洗效果，達(dá)到反洗要求，反洗的水流速度，壓力都要很高，水量要達(dá)到過濾總水量的5-10%。因此需要配備壓力很高的供水系統(tǒng)。這對于有固定軟化水供水量的系統(tǒng)，很難實現(xiàn)這多余的反洗水量的供給。

4 冷凝水回收意義

對冷凝水中的熱量和水量進(jìn)行回收利用，對企業(yè)而言意義重大：

4.1 減少了燃料的投入，節(jié)約了成本。

4.2 冷凝水回收處理后的再利用，可以減少鍋爐設(shè)備工作中工業(yè)水的使用量，節(jié)約了用水。

4.3 燃燒投入減少，意味著燃料燃燒過程中煙塵，二氧化硫的排放也相應(yīng)減少，大氣污染也隨之減少。冷凝水的回收再利用，消除了直接排放過程中的熱氣產(chǎn)生，工人的工作環(huán)境也得到了改善。

4.4 發(fā)揮鍋爐潛能，提高鍋爐設(shè)備的工作效率。冷凝水回收再利用 過程中，鍋爐供水溫度提升，鍋爐在實際工作中熱效提高，同時也節(jié)約了燃料。

5 經(jīng)濟(jì)效益測算

5.1 節(jié)約用水量

按蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量：如果能夠?qū)⒗淠?5%進(jìn)行回用，可以節(jié)約的水量是非?？捎^的。按4 噸/小時蒸汽系統(tǒng)，每小時綜合用水5 噸，當(dāng)每天24 小時運(yùn)行時，每年360 天計算。僅計算正常的蒸發(fā)用水為：5 噸X24 小時X360 天=43200 噸；如果99%能夠回用，回收的水資源為42768 噸，如果再加上軟化43200 噸水時，樹脂再生反洗用水，4320 噸（約10-12%）；鍋爐采用回用水后的排污減量4320 噸（10%），按綜合水費(fèi)(含水處理費(fèi)用)5.5 元/噸計算。

5.2 節(jié)約的能源費(fèi)用

能源的計算是按照水的蒸發(fā)熱進(jìn)行的，假設(shè)，采用煤作為能源，煤的價格定在500 元/噸，發(fā)熱量按23 MJ/KG 計算；一噸煤可以產(chǎn)生6 噸蒸汽，即每噸蒸汽耗煤0.17 噸；回水溫度在50 度時熱焓為209.33KJ/KG和自來水溫度20 度時熱焓為83.95KJ/KG，之間的熱焓差值為為125.38KJ/KG。

5.3 總節(jié)約費(fèi)用

將以上二項費(fèi)用節(jié)約歸總：

不使用回收冷凝水的系統(tǒng)：用水量43200 噸，費(fèi)用237600 元，用煤耗量5529.6 噸，費(fèi)用2764800，合計費(fèi)用300.24 萬元。

使用回收冷凝水的系統(tǒng)：用水量5193.6 噸，費(fèi)用2596800 元，用煤耗量5193.6 噸，費(fèi)用2596800 元，合計費(fèi)用260.63 萬元。

由匯總的數(shù)據(jù)表明，在4 噸/小時蒸汽鍋爐中，當(dāng)采用合理的冷凝水回收技術(shù)后，如果回水利用率達(dá)到95%，那么二項基本消耗費(fèi)節(jié)約的費(fèi)用總計，若按鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行，在一年內(nèi)可以達(dá)到39.61 萬元。

6 結(jié)論

隨著新技術(shù)和新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，現(xiàn)有的一些冷凝水回收系統(tǒng)也在不斷的完善和發(fā)展，其適應(yīng)性也在逐步的增強(qiáng)，但在實際工作中，該項技術(shù)的利用率較低，如果政府及廣大企業(yè)用戶能夠充分意識到其優(yōu)勢，合理的加以利用和引導(dǎo)，其不僅僅是對一個企業(yè)產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)利益上的節(jié)約，而會由點到面，在水資源、能源、環(huán)保等多方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。