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蒸汽作為一種清潔、優(yōu)良、安全的熱量載體被廣泛用于工業(yè)制造的各個行業(yè)，如食品、飲料、啤酒、制藥、煙草、化工、酒店和醫(yī)院等。它除了具有安全、便于產(chǎn)生、輸送和控制的特點(diǎn)外，重要的是相比于其它工業(yè)介質(zhì)其釋放熱量更加出色。用汽設(shè)備釋放的汽化潛熱，變?yōu)榻跬瑴赝瑝合碌娘柡湍Y(jié)水，由于蒸汽的使用壓力大于大氣壓力，所以凝結(jié)水所具有的熱量可達(dá)蒸發(fā)焓的25%，一般占蒸汽總熱量的20～30%左右,有些特種設(shè)備可高達(dá)40%。若能將高溫冷凝水作為鍋爐補(bǔ)給水循環(huán)使用或二次閃蒸汽利用,不僅可節(jié)約工業(yè)用水,而且會節(jié)約大量燃料。這樣,鍋爐在生產(chǎn)同樣量的蒸汽時,就可節(jié)約30～40%的燃料和20%左右的鍋爐原水且降低水處理費(fèi)用、減少鍋爐煙氣的排放量,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1、冷凝水的性質(zhì)及相變過程

蒸汽熱能是由顯熱和潛熱兩部分組成。蒸汽釋放潛熱和少量顯熱后便被還原為高溫冷凝水。冷凝水是飽和高溫軟化水，其熱能價(jià)值占蒸汽熱能價(jià)值的25%左右，并且其又是潔凈蒸餾水，適合重新為鍋爐供水，回收再利用價(jià)值為16～25元/噸。因此，非常有必要采取有效回收系統(tǒng)，盡可能的回收熱能和軟化水，這樣不但可以節(jié)能降耗，而且可以消除因二次閃蒸汽的排放而對廠區(qū)環(huán)境造成污染，無論在經(jīng)濟(jì)效益方面還是社會效益方面都具有十分重要的意義。

飽和蒸汽在進(jìn)行傳遞熱量時，發(fā)生相變，由汽變?yōu)樗瑫r釋放大量潛熱，這是一個等溫冷凝的過程。例如，設(shè)備用汽壓力為4bar時，對應(yīng)的蒸汽溫度為151℃,在釋放潛熱結(jié)束之后，冷凝水的溫度同樣為151℃。如果此時采用閉式回收，選擇的疏水器是在飽和點(diǎn)排放冷凝水，高溫冷凝水（151℃）將直接通過疏水器進(jìn)入回收系統(tǒng)。如果采用開式回收系統(tǒng)，則回收系統(tǒng)壓力為大氣壓力，大氣壓下水的溫度為100℃，因此冷凝水中多余的熱量會使一部分水再次蒸發(fā)，產(chǎn)生二次蒸汽，不但造成環(huán)境污染，而且降低冷凝水的回收溫度。

2、冷凝水回收方式的選擇

回收方式和回收設(shè)備的選用是冷凝水回收能否達(dá)到預(yù)期目的至關(guān)重要一步。首先，必須準(zhǔn)確掌握回收系統(tǒng)中的冷凝水量，若水量計(jì)算不準(zhǔn)確，便會導(dǎo)致冷凝水回收管徑選擇不當(dāng)，造成不必要的浪費(fèi)。其次，要準(zhǔn)確掌握冷凝水壓力和溫度，回收系統(tǒng)采用何種方式、何種設(shè)備、如何布置管網(wǎng)都與冷凝水的壓力及溫度息息相關(guān)。冷凝水回收系統(tǒng)疏水閥的選擇也是應(yīng)該注意的內(nèi)容，不妥的疏水閥選型會影響冷凝水的壓力和溫度，進(jìn)而影響整個回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3、開式冷凝水回收系統(tǒng)與閉式冷凝水回收系統(tǒng)的性能比較

3.1開式冷凝水回收系統(tǒng)的缺點(diǎn)

3.1.1 為了減輕氣蝕危害，開式冷凝水回收系統(tǒng)通常將冷凝水溫度降到75℃左右，而這需要飽和冷凝水在大氣壓下二次閃蒸，造成能量損失，進(jìn)而導(dǎo)致蒸汽熱源利用率不足60%，而且二次閃蒸會使周邊環(huán)境霧氣彌漫，排放的廢氣對水資源、設(shè)備和環(huán)境資源都會造成二次污染或損壞。

3.1.2 高溫冷凝水具有很高的脫鹽度，是理想的鍋爐補(bǔ)給水，在不回收或開式回收中卻以二次蒸汽的形式白白浪費(fèi)。在鍋爐運(yùn)行時，一方面為了保持蒸汽品質(zhì)良好，防止受熱面結(jié)垢，必須對鍋爐進(jìn)行適當(dāng)排污。另一方面，鍋爐排污越多，造成熱能、給水和藥劑的損失就越多。若用開放式冷凝水回收系統(tǒng)回收純凈、雜質(zhì)含量極低的凝結(jié)水，對鍋爐來說，凝結(jié)水回收率低，雜質(zhì)含量可增加3～5倍，由此可增加鍋爐排污量。

3.1.3 根據(jù)水中氧含量與溫度和壓力的關(guān)系，常壓下，水溫升高60℃，含氧量可降低66%～80%，能夠顯著減少鍋爐的氧腐蝕。若選用開放式回收系統(tǒng)回收冷凝水，冷凝水與大氣接觸后會再次遭到污染,氧氣的再次溶入會導(dǎo)致管路系統(tǒng)內(nèi)外腐蝕及電導(dǎo)率的變化，縮短設(shè)備使用壽命，降低凝結(jié)水的品質(zhì)，甚至使其達(dá)不到脫鹽水的標(biāo)準(zhǔn)，喪失了潔凈蒸汽冷凝水的品質(zhì)。

3.1.4無法有效避免水泵氣蝕難題，縮短水泵壽命，影響其他設(shè)備運(yùn)行。

3.2閉式冷凝水回收系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3.2.1鍋爐補(bǔ)水一般需要采用離子交換軟化處理，對于堿度較高的原水還需降堿處理。原水硬度越高，水處理費(fèi)用越高。若原水平均硬度以4mmol/L計(jì)，則每噸水軟化處理費(fèi)用約2.5元（其中包括再生劑消耗、再生水耗、樹脂損耗及耗電等，而不包括設(shè)備和樹脂等投資、維修及操作人員費(fèi)用）。將蒸汽凝結(jié)水回收后作鍋爐給水，便可減少補(bǔ)給水處理量，不但節(jié)約用水，而且降低水處理費(fèi)用，此外，還可縮小或簡化補(bǔ)給水處理系統(tǒng)，節(jié)省投資。

3.2.2鍋爐運(yùn)行時，水中允許的雜質(zhì)含量被確定后，鍋爐排污率大小則取決于水中雜質(zhì)的含量。對于工業(yè)鍋爐來說，正常情況下，當(dāng)凝結(jié)水回收作給水時，回收率越高，給水品質(zhì)越好，一般雜質(zhì)含量可降低5～10倍，由此可大大降低鍋爐排污率。對于加藥處理的鍋爐，利用冷凝水給水時能顯著降低給水硬度，減少防垢處理的藥劑用量，防止鍋爐結(jié)垢。

3.2.3一般蒸汽冷凝水的溫度較高，在適當(dāng)?shù)谋卮胧┫拢厮疁囟瓤蛇_(dá)60℃或以上，而初始給水溫度只有10℃～25℃，兩者溫度相差50℃左右。因此，用凝結(jié)水給水可大量節(jié)約能源，減少燃料費(fèi)用，尤其對于燃油、燃?xì)忮仩t來說，獲得的經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。

3.2.4水中的溶解氧是鍋爐運(yùn)行時發(fā)生腐蝕的主要因素之一。目前較常用的除氧方法為熱力除氧和化學(xué)除氧。在一定壓力下，氧在水中的溶解度隨著水溫升高而降低。冬季鍋爐負(fù)荷較大的情況下，若給水全部為軟化水，無論是熱力除氧還是化學(xué)除氧，效果往往都難以達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。而若利用凝結(jié)水作為鍋爐補(bǔ)水，不但可提高水溫，而且冷凝水中的溶解氧含量較低，可確保給水氧含量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.5閉式回收減少煤炭、天然氣、油的使用量，降低了排放到大氣中的二氧化碳量，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

4、二次蒸汽回收量分析

運(yùn)行一臺8t/h鍋爐，汽壓維持在4bar時，對應(yīng)飽和點(diǎn)溫度為151℃，顯熱為640.7kj/kg，水在0bar時顯熱為419kj/kg，則過剩的能量為640.7kj/kg-419kj/kg=221.7kj/kg。因?yàn)檫@部分能量不能存在于水中，它便成為新的壓力下蒸發(fā)潛熱的一部分，水吸收這些熱量后進(jìn)行閃蒸，變成二次蒸汽。水在0bar時潛熱為2257kj/kg，閃蒸率為221.7kj/kg÷2257kj/kg=9.8%，也就是說回收的冷凝水中約有9.8%的水以閃蒸汽的形式存在。若按平均蒸汽耗量6000kg/h,冷凝水回收率為80%，鍋爐每天運(yùn)行16小時，每月工作30天計(jì)算，每年可利用的的閃蒸汽量約4741.7t。按燃?xì)忮仩t蒸汽成本每噸200.00元，僅每年可回收利用二次蒸汽的價(jià)值可達(dá)95萬元(4741.7t×200.00元=95萬元)。這樣二次蒸汽被*回收利用，廠區(qū)內(nèi)沒有了“霧氣籠罩，白煙滾滾”的現(xiàn)象，工作環(huán)境也變得更加舒適美觀。

5、高溫冷凝水的回收量分析

按鍋爐每天運(yùn)行16小時，每月工作30天，運(yùn)行一臺8t/h鍋爐，每小時平均蒸汽耗量6000kg/h，按冷凝水回收率為80%等指標(biāo)測算，每年可節(jié)約費(fèi)用如下：

5.1節(jié)約鍋爐用水費(fèi)

按照回收的冷凝水量為6000kg/h×80%×16h×30天/月×12月=27648t/年，水費(fèi)按2.5元/t計(jì)算，則一年節(jié)省的水費(fèi)為27648t/年×2.5元/t=69120.0元/年。

5.2節(jié)約水處理成本費(fèi)

如冷凝水不回收，則須對補(bǔ)充自來水進(jìn)行軟化、除氧等處理。將鍋爐水處理的費(fèi)用按2.5元/t計(jì)算，這部分費(fèi)用為27648t/年×2.5元/t=69120.00元/年，由此可見，實(shí)現(xiàn)冷凝水回收，每年節(jié)約軟化水處理費(fèi)69120.00元。

5.3節(jié)約鍋爐燃料費(fèi)

加熱1 kg自來水使之到達(dá)85℃所需的能量為1kg×85℃×4.2 kj/ kg·℃=357kj，按照每年回收27648t冷凝水量進(jìn)行鍋爐補(bǔ)水,將其加熱到85℃所需熱量為357 kj/kg×27648t=9870336000kj。天然氣熱值為35588kj/m3，鍋爐效率80％，則消耗的總?cè)剂蠟?870336000/(0.8×35588) =346687.6 m3/年，天然氣價(jià)格按2.8元/m3計(jì)算，則每年可節(jié)省的天然氣金額為2.8元/m3×346687.6 m3/年= 970725.28元/年。

6、結(jié)論

冷凝水的回收利用與前端用汽設(shè)備有著極其緊密的關(guān)聯(lián)，因此要從系統(tǒng)的實(shí)用性、合理性角度進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)。同任何節(jié)能措施一樣，堅(jiān)決避免將節(jié)能改造變成負(fù)擔(dān)。要想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的節(jié)能收益，在短時間內(nèi)收回投資成本，就需要有成熟完善的方案和高品質(zhì)的設(shè)備為保障。另外、冷凝水回收是蒸汽系統(tǒng)節(jié)能的重要內(nèi)容，也是蒸汽投資回收潛力巨大的部分之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的提高和環(huán)保意識增強(qiáng)等因素的影響，國家已將其列為強(qiáng)制改造項(xiàng)目。