曹玉軻

【摘? 要】論文所述的新型噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)是通過噴射泵將高溫、高壓蒸汽消耗熱能后形成的高溫凝結水中的散發(fā)蒸汽進行抽吸和回收的集成系統(tǒng)，高性能氣動型蒸汽噴射泵和可編程序邏輯控制系統(tǒng)（PLC）的應用保障了蒸汽壓力的控制精度、穩(wěn)定性和靈活的操控性。

【Abstract】The new jet pump pumping and condensate recovery system described in this paper is an integrated system that pumps and recovers the steam emitted from the high-temperature condensate formed by high-temperature and high-pressure steam after consuming heat energy by jet pump. The application of high-performance pneumatic steam jet pump and programmable logic control system（PLC） ensures the control accuracy， stability and flexible control of steam pressure.

【關鍵詞】高效節(jié)能;噴射泵;凝結水;優(yōu)化創(chuàng)新

【Keywords】high efficiency and energy saving; jet pump; condensate; optimization and innovation

【中圖分類號】TB752? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0180-02

1 引言

能源、環(huán)境是人類生存和發(fā)展的重要基礎，能源和環(huán)境的可持續(xù)是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必要條件;在目前能源緊張、環(huán)境堪憂的條件下，各個國家把節(jié)能和環(huán)保作為勢在必行的研究方向。如果把冷凝水作為蒸汽鍋爐的補給水或者把凝結水進行二次閃蒸所產生的蒸汽進行再利用，不僅能節(jié)約工業(yè)用水及水處理的成本，在鍋爐產出同樣數(shù)量的蒸汽時，利用回收后的凝結水還可以節(jié)約20%～30%能源消耗。論文設計研發(fā)的新型噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)，明顯地提高了凝結水的利用效率，有效地解決了凝結水回收系統(tǒng)中凝結水中的閃蒸汽外溢和輸送過程中水錘沖擊管道和水泵氣蝕等影響設備運行以及安全生產的難題。因此，倡導新型節(jié)能環(huán)保設備開發(fā)對節(jié)約現(xiàn)有能源消耗量、降低公司運行成本、增加企業(yè)和社會效益具有十分重要的意義。

2 新型噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)的專業(yè)術語及定義

2.1 噴射泵

噴射泵是利用文丘里原理，高溫、高壓蒸汽（引射蒸汽）高速通過噴射噴嘴時，在噴嘴附近形成一個“真空區(qū)”把閃蒸罐中的高溫凝結水進行二次閃蒸后的散發(fā)蒸汽抽吸到擴散腔內和高溫、高壓蒸汽（引射蒸汽）經(jīng)過充分混合后形成生產工藝所需要的壓力穩(wěn)定的低溫、低壓飽和蒸汽（混合蒸汽）。

2.2 凝結水回收

在工業(yè)生產中，蒸汽為生產工藝中的加熱設備提供熱能，而蒸汽通過換熱器釋放熱能后就會產生高溫凝結水，高溫凝結水經(jīng)過疏水閥排出后通過相連的管道收集到閃蒸罐內;在閃蒸罐內進行二次閃蒸，高溫凝結水中散發(fā)蒸汽通過噴射泵的抽吸后變成低溫、低壓的凝結水，利用水泵將低溫、低壓的凝結水輸送至蒸汽鍋爐作為補給水或者其他需要使用熱水的設備。

3 噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)的原理簡介

噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)是利用噴射泵的抽吸原理，在高溫、高壓蒸汽（引射蒸汽）高速通過噴射泵時把閃蒸罐內回收回來的高溫、高壓凝結水進行二次閃蒸產生的散發(fā)蒸汽抽吸并且經(jīng)過充分混合后形成新的滿足生產工藝所需要的飽低溫、低壓飽和蒸汽（混合蒸汽），把二次閃蒸后的形成低溫、低壓的凝結水通過水泵輸送至鍋爐房作為補給水或者其他需要使用熱水設備的系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)主要組成部分

蒸汽噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)主要由5個控制單元組成，分別是噴射泵抽吸單元、凝結水回收單元、蒸汽計量單元、凝結水輸送單元和電氣控制系統(tǒng)單元。

5 系統(tǒng)存在的問題

5.1 機械部分

普通的噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)分為兩套獨立的系統(tǒng)，設備分散布置不利于設備的操作和維護保養(yǎng)，此外還比較容易受到現(xiàn)場空間大小和進門寬度等方面造成設備安裝的限制。

噴射泵抽吸散發(fā)蒸汽的效率和混合后蒸汽的質量容易受到高溫、高壓蒸汽的穩(wěn)定程度、凝結水從設備回到閃蒸罐的距離和管道、設備的保溫材料等條件的限制而達不到高效抽吸散發(fā)蒸汽節(jié)約能源的目的，增加了用戶的生產成本。

5.2 電氣部分

電氣控制系統(tǒng)的部分重復和分散性導致了系統(tǒng)不能實現(xiàn)集中和自動化控制，增加了現(xiàn)場的操作、巡檢和設備維護人員的工作強度，單一的電氣控制未能很好地實現(xiàn)人機交互功能和系統(tǒng)內壓力、液位、溫度、電機過載和閥門工作狀態(tài)等設備的運行狀態(tài)提示功能。

6 問題解決方案

6.1 機械部分

采用噴射泵抽吸與凝結水回收一體化的創(chuàng)新設計方案，把原來的兩個系統(tǒng)通過設計優(yōu)化設計成一個系統(tǒng)，整體設備優(yōu)化成成套設備;模塊化的設計提高了設備的實用性、可靠性和穩(wěn)定性;方便操作和維護保養(yǎng)，模塊化各單元布局合理、結構緊湊，方便連接的同時支持單獨拆卸;解決了客戶現(xiàn)場空間以及進門寬度的限制，設備底盤兩端配備了吊環(huán)，方便安裝和搬運。

提供規(guī)范標準的外部接口，在模塊上實現(xiàn)噴射泵抽吸、凝結水回收的集中控制，在噴射泵抽吸工作時TLV浮球疏水閥可以快速、有效地將蒸汽中的凝結水排出，提高了噴射泵抽吸混合蒸汽的干燥飽和度，另一個顯著特點是閃罐內始終保持一定的液位，既有效地避免了水泵運行時的氣蝕現(xiàn)象，降低凝結水排出的溫度，節(jié)約了能源，減少了費用，提高了整機性能。

6.2 電氣部分

整套系統(tǒng)全部采用自動化進行控制，由PLC可編程序控制器配合觸摸屏的操作讓現(xiàn)場操作人員對該系統(tǒng)操作變得更簡單、直接，在設計混合蒸汽壓力和凝結水液位的自動控制時采用了PLC控制系統(tǒng)中的PID功能模塊、高性能的智能定位器和性能良好的、品質優(yōu)良的ABB變頻器來分別對混合蒸汽的壓力和凝結水的液位進行精準控制，同時系統(tǒng)中增加了蒸汽電動閥、氣動開關球閥，其中蒸汽電動閥通過程序自動控制高壓蒸汽的打開或者關閉，減輕了操作人員手動打開或者關閉手動閥門的強度。閃蒸罐的液位開關用以防止水泵在缺水的情況下運轉，避免水泵無水運轉。氣動開關球閥根據(jù)閃蒸罐內液位的實際按照預先設定的參數(shù)通過程序控制自動打開或者關閉，讓閃蒸罐內的液位始終保證在一定的位置，避免二次閃蒸的蒸汽因為水泵出口壓力過低出現(xiàn)蒸汽通過水泵排出而降低蒸汽回收量，浪費蒸汽的情況發(fā)生，具有無需額外人力操作、調試方便、歷史數(shù)據(jù)可查詢、便于追溯和管理的優(yōu)點，支持遠程操作和系統(tǒng)各項運行參數(shù)的監(jiān)控。為了直觀監(jiān)測系統(tǒng)的壓力、液位、電機過異常狀況增加了報警信號塔，給定期巡檢、人為觀測提供了便利，預留有以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口，方便將數(shù)據(jù)傳送至用戶的生產成本管理軟件中，方便用戶進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和成本核算。

7 蒸汽噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)的優(yōu)化和創(chuàng)新

①采用高精度氣動閥門定位器，進一步地保證了噴射泵對抽吸混合后蒸汽壓力的精準控制。

②混合蒸汽壓力和凝結水液位的控制采用了PID模塊進行控制，使得混合蒸汽的壓力和凝結水液位的控制更加穩(wěn)定和精準。

③系統(tǒng)中布置TLV高效節(jié)能的自由浮球式蒸汽疏水閥保證冷凝水迅速排出，既能提高加熱效率節(jié)省能源，又能避免積水腐蝕和水錘沖擊管道的危險。

④高效環(huán)保、結構緊湊、牢固可靠、低噪音的KSB離心水泵保障了系統(tǒng)內部各設備的長期穩(wěn)定的安全運行，大大降低了電能的損耗和維修保養(yǎng)的成本。

⑤在閃蒸罐頂部布置排氣閥、超壓保護起跳式安全閥和壓力傳感器，為設備在閃蒸罐內壓力異常時提供了安全可靠的保護。

⑥所有蒸汽管路的法蘭、閥門法蘭之間的連接均選用能耐高溫、高壓、應力補償能力強、密封性能穩(wěn)定、安裝方便、墊片預緊力較低、工況應用范圍寬泛的金屬纏繞石墨墊片（Spiral wound gaskets）進行密封。

8 結論

綜上所述，此新型噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)堅持設計準確、結構合理、布局緊湊、層次清晰、比例協(xié)調、性能可靠、經(jīng)濟實用的前提下，還具有穩(wěn)定性好、使用壽命長、控制精度高及高效節(jié)能等特點。另外，必須保證讓系統(tǒng)在機械結構與電氣控制的生產制造過程中有理可依、有據(jù)可查。成套設備在工廠生產組裝時，所有流程嚴格按照壓力管道標準與要求執(zhí)行實施。通過對此項目的設計與開發(fā)，攻克了該成套設備生產制造過程的工藝規(guī)范及關鍵技術，還大幅降低了項目的人工、材料、管理等費用與成本，結合現(xiàn)場安裝與調試順利完工驗證了機械結構和電氣控制創(chuàng)新設計的穩(wěn)定性、可靠性及合理性。該新型噴射泵抽吸與凝結水回收系統(tǒng)準備申請國家實用新型技術專利。本項目設計開發(fā)的撬裝塊成品已順利安裝調試成功并將大力推廣投放國內市場，廣泛應用于紡織、食品、化工等行業(yè)，滿足了客戶的實際需求，具有很高的推廣應用價值，定有更為廣闊的發(fā)展前景，贏得了顧客的高度認可及好評。

【參考文獻】

【1】高陽.蒸汽噴射泵的原理與應用[J].煤氣與熱力，2003（08）：54-55+57.

【2】GB/T 8163—2018流體輸送用無縫鋼管[S].

【3】GB 150.1—2011壓力容器[S].

【4】李道霖.電氣控制與PLC原理及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.