殷士海，陳小元

(魯南貝特制藥有限公司，臨沂 276000)

0 引 言

蒸汽作為工業(yè)生產中的重要熱源之一，在醫(yī)藥、食品、化工及化肥等行業(yè)生產中廣泛使用，而且消耗量巨大。高溫冷凝水作為蒸汽加熱后的產物，其熱值約占蒸汽熱值的18%～27%，可回收再利用的熱量約為15%～20%[1]。因此，回收工業(yè)鍋爐的高溫冷凝水可以提高鍋爐熱效率，減少燃料消耗及污染物排放，從而達到節(jié)能減排、綠色生產的目的。

冷凝水回收與利用可以減少水處理費用，降低鍋爐排污熱損失，節(jié)約燃料及用水。現(xiàn)階段，工業(yè)蒸汽鍋爐冷凝水回收率很低僅為總量的20%，如果將回收率提高到80%，每年可節(jié)約3 000多萬噸標煤，減少工業(yè)用水30多億立方米[2-3]。從系統(tǒng)節(jié)能角度出發(fā)，冷凝水余熱回收是蒸汽熱力循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，其直接決定系統(tǒng)的能源利用效率。通常情況下，鍋爐給水溫度每提高6 ℃，鍋爐燃料消耗量可降低1%[4]。此外，在冷凝水回收系統(tǒng)設計時，會對疏水閥選型不當或其他原因造成的用汽設備蒸汽泄漏進行完善，避免了因蒸汽泄漏導致的熱損失的急劇上升[5]。因此，高溫冷凝水余熱回收系統(tǒng)的安裝與運行直接關系到企業(yè)能耗及經濟效益[6]。

魯南制藥集團中藥現(xiàn)代化產業(yè)園提取車間在中藥加工過程中會產生大量高溫冷凝水，現(xiàn)階段冷凝水沒有回收全部排放，造成生產廠區(qū)的熱污染及熱量與水資源的浪費。本文針對上述問題，在通過對生產工藝詳細調查后，提出解決方案并設計回收系統(tǒng)。

1 密閉式冷凝水回收工藝流程

魯南制藥集團中藥現(xiàn)代化產業(yè)園提取車間主要用于中藥提取加工，生產中主要的用汽設備為：雙效濃縮設備、單效濃縮設備、提取罐(6 m3)、MVR濃縮器、回流設備、芳香油提取設備。上述用汽設備生產中使用蒸汽的壓力為0.3 MPa，溫度為146 ℃；設備每天8小時生產消耗蒸汽量為150 t，單位時間消耗蒸汽量約18.75 t/h。根據現(xiàn)場調研，提取車間主要的濃縮設備、提取罐、芳香油提取及回流設備的密閉式冷凝水回收系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)工藝流程圖

根據流程圖1可知，蒸汽經過加熱設備放熱后，高溫冷凝水通過疏水閥，靠疏水閥背壓及現(xiàn)有管道匯集到集水罐，集水罐根據加熱設備使用蒸汽參數及疏水閥背壓確定閃蒸汽排放壓力。高溫冷凝水通過集水罐下方出水口進入水泵(水泵采用一用一備)，由于水泵輸送的冷凝水屬于高溫飽和水，必須增加防汽蝕裝置以解決水泵入口處汽蝕而對水泵葉輪產生破壞甚至不能工作的問題。水泵出口安裝調壓閥進行調節(jié)出口壓力，保證防汽蝕裝置工作參數最優(yōu)。高溫冷凝水被輸送回鍋爐房的除氧器，最后通過除氧器的上水泵輸送回鍋爐進行加熱，完成一個循環(huán)，該循環(huán)的最大特點是高溫冷凝水采用密閉式輸送方式，從而降低了能量的損失；此外由于隔絕了與氧氣的接觸，進而不需要再次除氧，減少了除氧而消耗的蒸汽量。

2 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)設備及預算

采用密閉式回收系統(tǒng)對中藥生產中的高溫冷凝水進行回收，系統(tǒng)主要設備組裝如圖2所示。設備產生的冷凝水通過冷凝水回收管道，靠疏水閥背壓回流到集水罐中，由于高溫冷凝水屬于飽和水，因此進入集水罐后由于壓力下降，會產生少量二次閃蒸汽，閃蒸汽通過定壓閥輸送到熱水箱加以利用。冷凝水則通過集水罐下的出口分流到2臺水泵，通過水泵加壓經管網輸送回鍋爐房的除氧器。由于冷凝水屬于高溫飽和水，其在水泵入口處會產生汽蝕現(xiàn)象，嚴重時會損壞水泵。本系統(tǒng)為了解決該問題，增加了采用噴射增壓原理設計的增壓設備，通過提高進口處冷凝水壓力，將其由飽和狀態(tài)變?yōu)檫^冷狀態(tài)，從而解決在水泵入口處汽蝕的問題。該系統(tǒng)投資(M)85萬，該系統(tǒng)主要由10個組成部分構成，各主要設備詳細情況見表1。

表1 密閉式回收系統(tǒng)主要設備

圖2 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)設備組裝示意圖

3 經濟效益分析

企業(yè)現(xiàn)階段鍋爐給水溫度30 ℃，平均冷凝水量18.75 t/h，年運行300天，每天運行8小時，燃氣的價格3.05元/m3，熱值9 000 kcal/ m3，軟化水費用3元/t，冷凝水溫度按100 ℃計算，鍋爐熱效率按85%計算。

提高回水溫度年節(jié)約的燃氣量(V)

V=18.75×103×(100-30)×8×

300÷9 000÷85%=411 765 m3/y

節(jié)約燃氣價值(C1)

C1=V×3.05=411765×3.05=125.59萬元/y

減少軟化水費用(C2)

C2=18.75×8×300×3=13.5萬元/y

年節(jié)約總價值(C)

C=C1+C2=125.59+13.5=139.09萬元/y

投資回收期(T)

T=M÷C=85萬元÷139.09萬元=0.61年=7.4個月

4 環(huán)境效益分析

眾所周知，燃燒化石能源會對環(huán)境造成污染，其主要污染物為二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物以及粉塵等。對于天然氣燃燒而言，主要的污染物為二氧化碳及氮氧化物。通過余熱回收，可以減少天然氣的使用量，從而達到二氧化碳及氮氧化物的減排，具有很好的環(huán)境效益。根據統(tǒng)計，天然氣燃燒產生的二氧化碳及氮氧化物指標分別為55.9kg/109J及3.5kg/109J。

每年減少二氧化碳排放量(Q1)

Q1=18.75×103×(100-30)×8×300

×4 200÷85%×55.9÷109=870 t/y

每年減少氮氧化物排放量(Q2)

Q2=18.75×103×(100-30)×8

×300×4 200÷85%×3.5÷109=54.45 t/y

5 結束語

通過對魯南制藥集團中藥現(xiàn)代化產業(yè)園提取車間冷凝水回收改造，企業(yè)每年可節(jié)約燃氣及減少軟化水處理費139.09萬元。整個系統(tǒng)投資85萬元，投資成本7.4個月就全部回收，遠小于國家規(guī)定的3年時間；此外，由于燃氣量消耗減少可以減少二氧化碳排放約870 t，氮氧化物54.45 t，實現(xiàn)了藥品生產過程的低碳、環(huán)保。因此，該項目的實施可以給企業(yè)帶來巨大的經濟效益和社會效益。