关于非不锈钢管道、设备系统凝结水回收节能的技术改造

摘 要：蒸汽锅炉是将锅内的水加热产生一定压力和一定温度的蒸汽后，对外做功的热动力设备，在我国使用已经有一百多年的历史。近几年，随着人们环境保护意识加强，对锅炉的燃烧方式及燃料品种不断的进行技术改造，燃油燃气的清洁能源锅炉得以在全国普及。这就对非不锈钢管道、设备系统凝结水回收节能的技术改造提出了更高的要求，文中就非不锈钢管道、设备系统凝结水回收节能的技术改造进行了探讨。

关键词：不锈钢管道；蒸汽锅炉；技术改造

1 概述

蒸汽供汽系统内的管道、换热设备等，在热能传输、做功过程中，产生大量的凝结水。如果将管道和系统内的跑、冒、滴、漏产生的水量损失忽略不计，则锅内的水产生蒸汽消耗的水量，与蒸汽经过闭路循环做功以后产生的凝结水量应该相等。

我们拿每小时蒸发量为10吨的蒸汽锅炉举例。在一个大气压（即0.1Mpa），锅炉满负荷运行的条件下进行理论计算：

当蒸汽的绝对压力（即锅炉的压力表显示压力）为0.1Mpa时，凝结水的热焓值（查表）为99.71kcal/kg（417.5kj/kg），每小时排出的凝结水量为900kg（排除系统跑、冒、滴、漏不可避免的损失）。

计算：99.71kcal/kg×10（吨水）×900kg（凝结水）=89.74×104kcal.

则当表压力为0.1Mpa时，运行系统中每小时排出的凝结水损失的热能为89.74×104kcal.若这台锅炉的燃料为柴油（国产0#柴油的热焓为1.0×104kcal/kg），一台10t/h蒸汽锅炉每小时满负荷运行白白浪费柴油接近90kg；若这台锅炉的燃料为天然气（南京地区天然气的热焓为0.87×104kcal/m3），每小时损失的天然气接近103立方米。

综上所述，不回收凝结水是造成热能利用的最大热损失。

2 凝结水回收系统改造方案及经济性

我们对南京市鼓楼医院锅炉房进行了多次考察调研，如果依托该院锅炉房的原有设备（任何锅炉房不可缺少的原有设备包括：软水箱、钠离子交换器、锅炉给水泵这三种），在不需要较大投资的情况下，最大限度的进行热能与水资源的回收，以降低锅炉运行的成本。

举例说明：该院若冬季同时使用2台10t/h蒸汽锅炉，每小时供蒸汽20吨（即消耗20吨自来水）。除去蒸汽不可避免的正常损耗外（该院蒸汽管道总和接近3000米，用热设备多，阀门等等存在一定的泄漏），可回收凝结水量大约为18吨～19吨。凝结水的温度为100℃。除去热损失（系统凝结水管道输送过程中的散热损失），至少回收75%的热能。对2台10t/h蒸汽锅炉进行凝结水回收，按最低回收热能标准计算：99.71kcal/kg（0.1Mpa表压力下的凝结水热焓）×18（吨水） ×900（kg）×75%（凝结水回收的热效率）=121.1×104kcal。即每小时能节约燃料油121kg，（因为，在实际使用过程中，鼓楼医院的2台10t/h蒸汽锅炉不可能一直保持满负荷运行状态，所以，实际使用时计算的结果比上述理论计算的结果要小的多）或节约天然气139m3。按南京目前国产0#柴油价格每公斤7元计算，每小时可节约锅炉运行费用847.7元人民币；天然气价格平均每立方米4.5元计算，每小时可节约锅炉运行费用625.5元人民币。同时，又节约了大量的水资源（水价格每吨按3.5元计算，每小时可节约水费63元人民币），节约运行成本可观。

3 凝结水回收系统的工作原理

（1）凝结水通过管道回收，进入凝结水箱后，用一台凝结水回收泵（扬程30米，流量每小时20立方米，电机功率2.5千瓦）作为动力，形成凝结水箱——凝结水回收泵——板式换热器的高温侧——除铁器——钠离子交换器，完成高温侧的闭路循环，把回收的凝结水热能传递给板式换热器的低温侧。再经过一台管道泵（扬程20米，流量每小时20立方米，电机功率1.5千瓦），与板式换热器的低温侧形成软水箱——管道泵——板式换热器的低温侧——软水箱，完成低温侧的闭路循环，吸收板式换热器高温侧的凝结水热能，传递给软水箱中的锅炉给水，使凝结水快速降温，软水箱内的锅炉给水温度快速提高，回收了凝结水的热能（如设计图纸所示），降低了锅炉的燃料消耗量，提高了锅炉的热效率。

（2）经过冷却过的凝结水（因为除铁交换器与钠离子交换器内填装的除铁锰砂滤料和732强酸阳离子交换树脂的工作温度不能大于50摄氏度），利用板式换热器高温侧凝结水回收泵的动能进入全自动除铁交换器和钠离子交换器，去除凝结水中残留Fe3+的和Ca2+、Mg2+等离子，再送入软水箱，形成凝结水回收泵——板式换热器的高温侧——除铁器——钠离子交换器——软水箱——锅炉给水泵——给锅炉加水，从而完成凝结水热能回收的全部工作。

4 凝结水回收系统运行的安全、可靠性分析

（1）凝结水回收系统全部采用常压方式运行，无任何安全隐患。

（2）若凝结水回收量大于锅炉即时蒸发量，凝结水可通过锅炉房的软水箱储存大量水资源与热能，不至于造成资源浪费。

（3）若凝结水即时回收量小于锅炉即时蒸发量，凝结水箱内设低水位联锁与保护装置，控制自来水供水电磁阀打开与关闭，补充凝结水箱的水位在安全范围。

（4）凝结水箱内因为高温，会产生许多蒸汽，通过排气管道，送入锅炉房软水箱内。

（5）凝结水中的杂质，一是可以定期的从凝结水箱的底部排污阀排出，二是可以通过除铁器定期反冲洗的过程（锰砂除铁的工作过程同时具备杂质的过滤功能），在除铁器的底部排出。

综上所述，采用上述系统回收的凝结水，投资的成本很低。10t/h以下锅炉房这套系统的投资在数万元，10t/h锅炉房系统的投资也在10-15万元以下，很实用，很经济，数个月或者一年之内完全可以收回投资。

参考文献：

[1]王振波，李国成.工业锅炉技术[M].北京：中国石化出版社，2010.

[2]《燃油燃气锅炉房设计手册》编写组.燃油燃气锅炉房设计手册[S].北京：机械工业出版社，2013.

作者简介：朱怡平 （1979—），男 ，江苏南京人，现任职南京广厦置业（集团）有限公司 施工现场管理。

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