一种高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽双重回收再利用的方法

技术领域

本发明属于工业锅炉技术领域，具体涉及一种高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽双重回收再利用的方法。

背景技术

工业锅炉高温蒸汽冷凝水携带大量的热能，冷凝水在通过疏水阀排放时不可避免的会闪蒸一部分高温蒸汽，若能将该部分冷凝水及闪蒸汽进行充分地回收利用不仅能为用能企业带来较好的经济效益，还能够带来良好的环境效益。

蒸汽冷凝水回用是锅炉实现节能、节水和减少运行费用的最有效方法之一，在不同压力下，高温冷凝水的热量可达蒸汽总热量的20％～30％。大多数企业并没有安装冷凝水回收装置，直接把冷凝水排放到自然界中，只有少量的企业安装了冷凝水回收设施，但那也仅是简陋设备，冷凝水回收利用率低。蒸汽冷凝水虽然被污染，但相比工业用水的水质而言要好得多，容易处理、费用较低可以大幅度降低锅炉水处理的运行费用。

并且常规冷凝水回收装置优点是结构和操作简单，改造成本低，只需把冷凝水接回到与大气相通的给水箱或是冷凝水储罐，然后与给水混合通过水泵给锅炉供水，由于其属于开式结构，与空气直接接触，有二次蒸发损失热量以及氧腐蚀问题，蒸汽余压无法有效利用，经济性稍差。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽双重回收再利用的方法，回收高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽，每年可为企业节省燃煤、工业用水及软化水处理费，经济效益明显。同时降低了锅炉负荷，稳定锅炉供汽压力，减轻锅炉和用汽设备的腐蚀，减少锅炉排污等，延长锅炉使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽双重回收再利用的方法，该方法为：将各个疏水阀站排放的蒸汽冷凝水汇集在一起，然后通过冷凝水回收装置对冷凝水进行处理，所述冷凝水回收装置采用闭式结构；处理过后的冷凝水进入除铁器，去除冷凝水中的含铁杂质；然后再进入膜过滤装置，去除冷凝水中油类、胶体及微小颗粒物；过滤后的冷凝水进除氧器，除氧后进软水箱。

进一步地，所述冷凝水回收装置对冷凝水进行处理的具体方法为：首先设置闪蒸器对冷凝水进行汽液分离，汽液分离后的液相经过过滤网进入汽水回收罐体，汽液分离后的气相进入汽蚀消除器；过滤网的杂质通过排污管道排出；汽水回收罐体的总出水管通过水泵打入所述除铁器进行除铁。

进一步地，所述膜过滤装置采用NCBR膜过滤装置，采用了过滤精度为0.1μm的NCBR膜。

进一步地，所述除铁器进水温度≤120℃，出水温度≤20℃。

进一步地，所述除氧器采用蒸汽加热除氧器，工作压力为0.59兆帕，工作温度为230～250摄氏度。

本发明的有益效果为：

1.本发明在传统冷凝水回收技术的基础上进行了优化改造，增加了闪蒸回收、NCBR膜过滤器和除铁器，实现高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽高效回收利用。实验结果表明：优化改良后的冷凝水回收技术，对蒸汽冷凝水的回收率达到99％以上，闪蒸汽回收率达到93％以上，热能回收率达到96％以上。经检测，回收后的冷凝水水质满足锅炉补给水的水质指标，因此高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽双重高效回收技术的研究取得成功。

2.本发明通过闪蒸器进行汽液分离、并通过设置长管型过滤网进行除污，再通过汽蚀消除器进一步消除高压气体，并通过设置压力调节阀，安全阀等对设备进行保护，冷凝水回收率高，设备运行稳定。

3.本发明利用金属氧腐蚀的特点，通过回收高温冷凝水的热量，无论是高温冷凝水直接送回给水箱或者除氧器，都可以提高给水的温度，从而降低给水溶解氧的浓度(相当于热力除氧)，减少氧的腐蚀。金属在含氧量高的水中，其腐蚀电位较在含氧量低的水中为正，其腐蚀速度也较快，O

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是不同含氧量扩散控制时耗氧腐蚀示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例的高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽双重回收再利用的方法，该方法为：将各个疏水阀站排放的蒸汽冷凝水汇集在一起，然后通过冷凝水回收装置对冷凝水进行处理，所述冷凝水回收装置采用闭式结构；处理过后的冷凝水进入除铁器，去除冷凝水中的含铁杂质；然后再进入膜过滤装置，去除冷凝水中油类、胶体及微小颗粒物；过滤后的冷凝水进入除氧器，除氧后进软水箱。

本实施例中所述冷凝水回收装置对冷凝水进行处理的具体方法为：首先设置闪蒸器对冷凝水进行汽液分离，汽液分离后的液相经过过滤网进入汽水回收罐体，汽液分离后的气相进入汽蚀消除器；过滤网的杂质通过排污管道排出；汽水回收罐体的总出水管通过水泵打入所述除铁器进行除铁。

本实施例中所述膜过滤装置采用NCBR膜过滤装置，采用了过滤精度为0.1μm的NCBR膜。

本实施例中所述除铁器进水温度≤120℃，出水温度≤20℃。

本实施例中所述除氧器采用蒸汽加热除氧器，工作压力为0.59兆帕，工作温度为230～250摄氏度。

实测案例：

格尔木比亚迪锂电材料有限公司锅炉为例，平均出力为5t/h，用热设备工作压力为1.0MPa，增加冷凝水回收装置后疏水阀背压为0.2MPa。冷凝水经过回收装置回收后，再经过除铁及过滤，经检测最终出水水质满足锅炉用水指标(GB/T1576-2018)，水质数据范围如表2-1所示。

表2-1冷凝水回收净化后出水水质

蒸汽冷凝水的热能占同压下饱和蒸汽热能的比例分析：

蒸汽冷凝水的热能占饱和蒸汽热能的比例计算公式为

表2-2不同压力下饱和水及饱和蒸汽潜热表

蒸汽冷凝水占饱和蒸汽热能的比例计算如下：

通过计算发现，在压力为0～1.0MPa范围内，同压下蒸汽冷凝水占饱和蒸汽热能的比例范围为：18.57％～39.08％，且随着压力不断提高，比例也随之提升。

高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽回收率分析：

在锅炉平均出力为5t/h，用热设备工作压力为1.0MPa，疏水阀背压0.2MPa的工况下，由闪蒸率

一次闪蒸率：

式中：

h

h

h

一次冷凝水回收率：

1-f

因冷凝水回收装置中的闪蒸罐内有部分二次冷凝水可回收，为计算方便，闪蒸汽通过闪蒸罐后参照开式系统回收冷凝水进行计算。二次冷凝水回收，可视用热设备工作压力为0.2MPa，疏水阀背压为0MPa的工况，通过表2-2查得h

二次闪蒸率：

二次冷凝水回收率：

1-f

冷凝水总回收量：

G＝5t/h×89.86％+5t/h×10.14％×93.66％＝4.97t/h

经过上述计算过程发现，冷凝水总回收率达到了99％以上，闪蒸汽回收率达到了93％以上。

高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽回收效益分析

凝水回收效益由三部分构成：热量回收节能效益、工业用水节约效益及水处理费用节约效益。

①年节省煤炭费用

饱和蒸汽冷凝水在0.2MPa压力下，理论温度为133℃，考虑散热，一次冷凝水温度介于100～110℃之间，闪蒸汽热量和二次冷凝水热量再利用，计算较为复杂(计算从略)，因为低压闪蒸汽和低温冷凝水不可能全部利用，可以保守估计冷凝水热量回收率应在96％以上。已知：冷凝水的回收率为99.4％，0.2MPa压力饱和水的热焓为562.1KJ/Kg，不计入省煤器或者空气预热器节能的情况下，每天回收热量如下：

Q＝5t/h×99.4％×96％×24h×562.1KJ/Kg×1000Kg/t＝64365396KJ/D

格尔木比亚迪锂电材料有限公司锅炉的热效率约为70％，煤的发热量约为20920KJ/Kg，每天可节约用煤量：

该企业全年生产约为330天，则全年可节约用煤量：4395×330÷1000＝1450t，按照煤市场价750元/t计算，年节省费用＝1450×750＝108.7万元。

②工业用水年节约费用

高温蒸汽冷凝水经处理后直接作为锅炉补给水可大幅降低的工业用水量，已知每小时节能水量为4.97t/h，全年按330天计，格尔木自来水水费按2.5元/t计，则年节省水费为：

4.97t/h×24h×330×2.5元/t＝9.8万元

③水处理年节约费用

已知该企业软化水处理费用为1.25元/t，电费为0.5元/kWh，冷凝水回收装置运行功率0.65kW，则年节省费用为：

4.97t/h×24h×330×1.25元/t-0.65kW×24h×330×0.5元/kWh＝4.7万元

三项合计年节约费用：

108.7+9.8+4.7＝123.2万元

本研究冷凝水回收装置的投资额约为30万元，对比年节约费用，投资回收期较短。

(1)回收高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽能够降低锅炉给水的溶解氧浓度，从而减少水汽系统金属氧腐蚀。

(2)在本研究工况下，高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽经过回收处理后，其水质满足锅炉给水水质标准GB/T1576-2018的要求。

(3)在本研究工况下，高温蒸汽冷凝水回收率可达99.4％，闪蒸汽回收率可达93.66％，热能回收率达到96％以上，冷凝水回收利用率高。

(4)在本研究工况下，回收高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽，每年可为该企业节省燃煤1450t，年节省燃煤费、工业用水费及软化水处理费合计达到123.2万元，经济效益明显。同时降低了锅炉负荷，稳定锅炉供汽压力，减轻锅炉和用汽设备的腐蚀，减少锅炉排污等，延长锅炉使用寿命。

(5)高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽的回收不仅减少了CO

(6)综合上述结论可知，高温蒸汽冷凝水及其闪蒸汽高效回收技术的研究取得成功。

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。