北京工坊视界科技有限公司100102
摘要：描述了冷蒸汽凝水回收系统在化工厂应用实践过程，总结了蒸汽冷凝水回收系统对化工厂节能减排和安全生产的重要意义。
关键词：冷凝水；回收；节能减排
1.前言
据统计，我国工业蒸汽有效利用率在30%—40%，通常在化工生产过程中，蒸汽和生产设备发生热交换后随着潜热释放后产生的冷凝水、乏汽和二次闪蒸汽直接排放至车间外地沟等。蒸汽冷凝水水质好，硬度低，温度高（焓值高），直接排放不仅造成很大的浪费，同时，由于二次闪蒸汽会带着高温冷凝水喷发，也存在安全隐患。随着国家环境保护力度的不断加强，蒸发量在10吨以下的燃煤锅炉逐步关停淘汰。取而代之的燃气锅炉和空气源热泵及蒸汽发生器系统。空气源热泵及蒸汽发生器供热系统具有能耗低，效率高、可分散布置，就近安装，管路热损耗低等优越性能得到越来越广泛的应用。为进一步优化公司供热系统，提高蒸汽热利用率，消除安全隐患，我公司采用回收蒸汽冷凝水来补充（蓄水水箱）锅炉水，通过系统试运行和现场监测，锅炉水的进水量和加热用电明显下降，回收冷凝水水质符合国家锅炉用水标准的要求，实现了节能减排，改善了现场操作环境。
2供热系统原理
我公司的清洁能源供热系统主要由空气能热泵热水系统和蒸汽发生器系统两部分组成。空气能热泵运行时，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过贮水箱外表面的环形管冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给空气源热泵贮水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发。
空气能热泵传热工质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下40℃,凝固点为零下100℃以下，该物质冷的时候是液体，蒸发极限温度为-20℃左右，因此，在很低的环境温度下也能正常工作。其工作原理见图1。
蒸汽的提供采用蒸汽发生器，即小型电锅炉，根据生产需要，我公司制药车间配备了12台蒸汽发生器，返工品工房配备了2台蒸汽发生器。平常，空气能热泵系统自动运行，把软化处理后的自来水循环加热到70℃后在10t的保温蓄水箱暂存，在蒸汽系统工作时向蒸汽发生器提供70℃的热水来生产蒸汽，每台蒸汽发生器最大可提供的蒸汽量为70kg·h-1，系统设定的最高压力为0.7MPa，蒸汽发生器独立设置了温度检测，压力检测，超压自动泄压保护和自动补水装置。可按生产需要设置自动运行。蒸汽发生器工作原理见图2。
3冷凝水回收简述
在化工产品生产行业，通常需要蒸汽来对物料进行间接或直接加热，供热系统生产的蒸汽量一般都远远大于加热实际需要的蒸汽，蒸汽在通过物料或换热器后高温冷凝水和乏汽会直接排放到下水道和空气中造成浪费，同时高温冷凝水、乏汽及二次闪蒸汽排放时会影响视线，易发生烫伤事故，对现场管理也带来诸多不便。为了蒸汽供热及凝液系统运行的安全、高效、节能和环保，就必须解决好蒸汽冷凝水回收利用问题。
蒸汽冷凝水回收系统一般分为开式回收和闭式回收系统，开式回收系统安装简单便捷，对上游用汽设备影响小，但易受外界环境影响，噪声大，冷凝水易被污染；闭式回收系统虽然效率高，热损小，但易发生汽水共存现象，易发生汽阻等安全问题。根据我公司生产用汽的实际情况，采用开式回收系统。
该冷凝水回收系统是将通过换热器的冷凝水和乏汽一起回收到冷凝水收集箱，在收集箱内设置水位传感器，在水位达到上限时，循环水泵自动启动，将收集的热水经过滤器后送至保温水箱。冷凝水收集箱设置密封盖和保温夹套以降低热损耗，提高热回收率，同时能够减少二次污染；收集箱的基础和进水、汽管路基础分离，减少震动以降低噪音污染。冷凝水回收系统原理图见图3。
4应用效果分析
在冷凝水回收方案确定之前，公司技术人员对排放的冷凝水进行了检测，检测模拟实施方案的环境，将冷凝水和排放的蒸汽收集在一个桶内，桶内水位上升时，系统的乏汽还可以连续加热冷凝水，减少二次闪蒸影响。连续一周取样检测和化验，回收冷凝水温度多在90—96℃之间，pH值在7.56--8.48（环保局检测），硬度≦0.02mmol·L-1，总碱度≦60.02mmol·L-1，各项指标均达到GB/T1576-2008《工业锅炉水质》要求。
根据公司生产系统的技术要求，生产用蒸汽压力范围为0.4—0.6MPa，正常补水温度为20℃，该系统投入使用后，每天回收95℃热水7—8m3，查阅资料得知，20℃水热晗值为84.476kJ·kg-1，换算为大卡后约20kcal·kg-1，95℃水热晗值398.48kJ·kg-1，换算为大卡后约为95kcal·kg-1，每天回收水含热量为：
7000×（95-20）=525000kcal
按年生产250天计，年回收热量131250000kcal。
天然气的低位发热值为8000kcal·m-3，燃煤发热值为6500kcal·kg-1[4]，采用电锅炉时电的发热值为860kcal/kWh，计算可知，采用不同燃料时，采用冷凝水回收系统可为公司年节约燃气1.6万m3，或燃煤20.2t，或节电15.26万kWh。
回收的水质完全符合GB/T1576-2008锅炉软化水的要求，同时，每年可节约软化水用工业盐1.25t，节约自来水近2000m3，减少水排放1700m3。
结论
根据上述分析可以看出，一个小规模化工企业的冷凝水回收利用每年即可节能15万元以上，同时，减少了工业盐等化工原料的使用，减少了污水排放，节约了水资源。在当前国家积极倡导节能减排，构建节约型社会的大背景下，蒸汽冷凝水的回收利用潜在巨大的经济价值和社会价值，应用和推广前景很广阔。
参考文献:
1肖鹏,张敏.冷凝热回收用于锅炉补水预热的探讨.暖通与空调,2016第41卷（7）.
2丁志军.蒸汽冷凝水闭式回收在焦化厂的研究与应用.燃料与化工,2018.1
3工业锅炉水质,GB/T1576-2008.
4王鸿雁,冶金炉热工基础,化学工业出版社,2009.