蒸汽凝结水回收利用探索

黄平原

（乐凯华光印刷科技有限公司，河南南阳 473007）

0 引言

概括蒸汽凝结水回收利用的经济效益与生态效益，介绍两类蒸汽凝结水回收利用方法，如蒸汽二次闪蒸、低压蒸汽凝结水回收利用，探究蒸汽凝结水回收系统运行过程中存在的问题，最终提出切实可行的回水系统改造措施。

1 蒸汽凝结水回收的意义

蒸汽凝结水回收的主要目的是控制能源损耗，增大资源利用率。蒸汽凝结水回收可以充分利用凝结水自身携带的热能，凝结水的水质标准符合锅炉用水水质要求，能够作为锅炉补给用水，节约水资源。

（1）减少锅炉补给水量，降低投资成本。通常情况下，采用钠离子交换软化处理工艺对工业锅炉的补给水加以处理。由于工业锅炉的工作环境和使用目的不同，采用的补给水处理工艺也各不相同，对pH 值较高即碱性较大的原水来说，应采用软化—降碱处理工艺。由于原水中含有大量的有机高分子物质，所以原水的硬度较高，这在一定程度上增加了水处理投资成本。将蒸汽凝结水作为锅炉补给水源，既可以减轻水资源消耗量，又可以降低水处理投资成本。

（2）改善给水品质，降低锅炉排污率。锅炉排污处理既可以改善蒸汽品质，又可以避免管道受热面因使用时间过长而结垢。随着锅炉排污量的增加，不可避免地会造成热量损失和给水损失。而蒸汽凝结水的回收利用，既可以有效控制热量流散、弥补热量损失，又可以增大给水利用率，减少资源浪费。

（3）提高给水温度，控制燃料损耗。在常规工业生产环节，蒸汽凝结水的温度多维持在70～100 ℃。经工业实验可知，在无蒸汽凝结水回收时，工业锅炉补给水的水温只有20 ℃左右；在有蒸汽凝结水回收时，工业锅炉补给水的水温可以达到60～70 ℃。回收蒸汽凝结水，并作为工业锅炉的补给水源，减少燃料损耗，以此达到节能增效的目的。

2 蒸汽凝结水回收利用的方法

（1）蒸汽二次闪蒸。当前，我国在高压蒸汽回收利用方面主要是使用低压蒸汽凝结水回收系统。反应釜是石油、化工、橡胶、农药及食品等加工工艺流程中较为常见的物理或化学反应容器（图1），能够满足加工过程中的加热、蒸发和冷却等多样化工艺需求。而在多管线伴热或反应釜加热系统中应用低压蒸汽技术，若在水体中直接进行蒸汽凝结水的排放，不仅是对水资源的极大浪费，还会造成热量流散。这也与国家所倡导的节能环保、节能减排等理念相悖。因此在工业生产过程中，企业应结合实际情况，选择合理的设计方案，对这部分热量进行高效的回收与利用，在低压缓冲罐内倒入凝结水，以满足低压缓冲罐运行所需蒸汽，进而为制冷机组提供运营所需热量。

图1 反应釜

（2）低压蒸汽凝结水回收利用。蒸汽凝结水回收系统分为开放式回收系统与闭式回收系统两种，主要区别在于蒸汽凝结水是否直接与大气相连通。国内工业发展现阶段，普遍应用的是开放式回收系统，但是存在着凝结水严重浪费、二次热量流散等缺陷；如果管道内进入空气，还极容易发生管件锈蚀。与之相比，闭式回收系统的凝结水蒸气较少，热量损耗量较低，更具有系统优势。此时，有必要根据蒸汽的状态对凝结水的压力进行调节，确保凝结水压力略高于凝结水罐的压力，避免产生二次蒸汽。在此过程中，除雾装置的主要作用是去除蒸汽凝结水中的杂质，再将经过净化处理的高温蒸汽凝结水送入到引射器中。由于凝结器的压力、蒸汽的温度不同，形成因热量交换产生的高压混合流体。由此，达到延缓热量流散，控制能源损耗的目的。

3 回收过程中存在的问题

（1）疏水阀泄漏。在蒸汽凝结水回收系统的各组件中，疏水阀是其重要组件之一（图2）。疏水阀的主要作用是提升蒸汽凝结水回收系统的运行质量，加强蒸汽凝结水回收效果，疏水阀的性能在很大程度上决定了用热设备的汽耗量。相关调查表明，很多凝结水回收系统中应用的疏水阀都存在不足，随着回收系统使用时间的延长，疏水阀的性能缺陷进一步凸显，严重情况下，还会导致疏水阀功能失效。一旦疏水阀功能失效，就会使整个蒸汽凝结水回收系统陷入瘫痪状态，阻碍水系统的正常运转。

图2 圆盘式疏水阀

（2）凝结水自流。由回收系统的管网结构特征可以得出，凝结水从疏水阀或汽水分离装置中出来后，需要经过很长的距离才能到达凝结水回收站，再加上凝结水自流支线管径较细，使得管道系统在压力不足的情况下出现了低压凝结水自流现象。而一旦出现这种现象，就会在很大程度上影响低压凝结水的回收利用。

（3）凝结水压力问题。不同蒸汽设备的构造特征与工况条件不同，蒸汽压力的需求也有所区别，不同压力的凝结水在汇入回收系统后，将会出现高低压共网，使得回收系统中出现顶牛情况或水击情况，严重影响了回收系统运行的安全与稳定性，不利于系统的正常运行。

（4）闪蒸器性能故障。压力下降会导致蒸汽凝结水体积膨胀，膨胀后的体积远远大于其正常体积，而闪蒸体积膨胀会占用大量的管道容积，使蒸汽凝结水的体积膨胀系数无法达到标准要求。大多数疏水阀的凝结水因压力阻塞无法正常进入管网而直接排放，造成了严重的水资源浪费。由于管道的出口压力与末端压力存在较大差异，会在一定程度上增大输送动能，但是由于沿途闪蒸限制了蒸汽凝结水的流动性，极大降低了蒸汽凝结水的回收效率。

4 蒸汽凝结水回水系统改造的有利措施

（1）蒸汽冷凝水回水系统改造。蒸汽凝结水的回收利用成效直接决定了水资源的利用率和热量的流散率，加强蒸汽凝结水回水系统改造，增大水资源利用率，降低热量流散率尤为重要。设置在线监测系统和安装连锁保护装置，可以全方位动态化监控整个冷凝水的凝结过程，及时发现冷凝水凝结过程中出现的问题，并采取科学合理的解决措施。闪蒸形成的凝结水可以进行酸碱度试验和电导率检测，且闪蒸形成的蒸汽还可以作为除氧器所需的汽源。当蒸汽凝结水水质达到标准要求后，超标凝结水通过与除氧器之间补水换热的方式实现降温，经过降温后直接排放入污水系统。

（2）蒸汽凝结水的高效回收。相关调查表明，蒸汽凝结水管网压力超标，致使凝结水无法正常进入回收系统，这是影响蒸汽凝结水回收利用率的主要原因。针对此，相关人员要适当增加单位凝结水压力，使凝结水进入管网系统，实现蒸汽凝结水的高效回收利用。换热器中的凝结水会进入汽水分离器，在增压设施的辅助作用下，加快凝结水的回流速率。若凝结水水量较大或回流路径较长，配置增压设施是必不可少的。经过加压后的凝结水流入回收站，经过增压器的作用，继续释放闪蒸汽。当凝结水温度降低到100 ℃以下，不会出现闪蒸汽排空现象，进而降低蒸汽凝结水热量流散率，以达到节能减排的目的。

（3）蒸汽管道疏水系统改造。疏水阀是蒸汽凝结水回收系统的关键元器件，相关人员需结合蒸汽凝结水回收系统的工况条件，选择对应类型的疏水阀。目前，应用较为普遍的疏水阀主要包括热动力式疏水阀和倒吊桶式疏水阀两类。疏水阀具有良好的抗冲击性能和密封性能，且具有较长的使用寿命，在众多种类的疏水阀中，倒吊桶式疏水阀的各项功能特征表现尤为突出。倒吊式疏水阀主要的工作原理为：放大可以提起桶的力，在受压状态打开疏水阀的杠杆系统（图3）。因杠杆系统没有固定支点，所以不会出现磨损与卡阻情况。同时，由于桶底为开口状态，可以承受水压，利用一根管线将排汽管与除氧器连接，就可以将蒸汽传送至新增的管式换热器。借助常温除盐水冷却蒸汽，并回收蒸汽热量，除盐水在经过加热后回收入除氧器以重复利用。

图3 倒吊桶式疏水阀

5 结语

对蒸汽凝结水进行回收与利用可以增大水资源利用率，控制热量损耗的关键举措。加大对蒸汽凝结水回收系统的研究力度，可以实现蒸汽凝结水高效安全的回收利用，实现节能减排的目的，凝结水回收系统的生态与经济效益较高，能够全面满足工业企业的生产需求和可持续发展需求。