蒸汽系统冷凝水回收原理和经济价值

发布时间:2024-04-12 05:44:50 来源:98直播吧斯诺克

  工业系统使用蒸汽主要有两个目的:一是产生电能,例如电站或热电联产;二是为加热和制程系统提供热量。

  1kg的蒸汽完全冷凝后,就会在同样的温度和压力下产生1kg的冷凝水,高效的蒸汽系统将会重新利用这些冷凝水,如果不回收再利用这些冷凝水,即不能节省本金,同时也影响环境,总系统缺乏技术上的含金量。如图1

  饱和蒸汽用于加热后,释放出潜热(蒸发焓),这是蒸汽中所蕴含的绝大部分能量。而剩余在冷凝水中的一部分热量称作显热(水焓)如图2

  冷凝水不仅含有一定的热量,而且是蒸馏水,很适合做锅炉给水。高效的蒸汽系统将回收这些冷凝 水到除氧器、锅炉给水箱或用于其它制程。只有冷凝水污染后,水才不能回收到锅炉。即使是污染的冷凝 水,也还能够适用于其它加热制程,在排放之前应充分的利用其所含有的热量。

  冷凝水通过疏水阀从压力相比来说较高的用汽设备中排出,由于疏水阀出口压力较低,一部分冷凝水就会闪蒸成闪蒸蒸汽(又称二次蒸汽)。闪蒸蒸汽的比例由蒸汽和冷凝水中所含有的热量决定,一般闪蒸蒸汽的质量占高压冷凝水的10%~15%,但是闪蒸蒸汽的体积会很大,7 bar g的冷凝水排至大气压下,其中13%会闪蒸成蒸汽,其占有的空间比冷凝水大200倍,这样疏水阀后的管道口径就需要比阀前的管道大。

  7 bar g热的冷凝水含有721kJ/kg的热量,排放至大气环境中时(0 bar g),每千克水只能含有419kJ的热量,多余的热量为721-419=302kJ,这部分热量就会闪蒸成蒸汽,其数量由多余的热量占低压下蒸发焓的百分比所决定。在该例中,大气压下的蒸发焓为2258kJ/kg。

  因此,在此例中,闪蒸蒸汽所占的百分比为 = 302/2258 ×100% 闪蒸蒸汽的量为 = 13.4%

  水在锅炉中被加热后产生的蒸汽称为直接蒸汽,和闪蒸蒸汽相比仅在来源上有一些区分,不管是锅炉产生的直接蒸汽还是自然闪蒸的闪蒸蒸汽,相同压力下都含有相同的潜热。闪蒸蒸汽的热量最多可以占整个冷凝水所含热量的一半,如果将冷凝水和闪蒸蒸汽直接排放,则意味着需要更加多的补给水、燃料和运行成本。

  疏水装置是常指蒸汽系统中用于排除冷凝水的装置,可能是蒸汽疏水阀、疏水阀泵或泵阀组合,疏水阀排放冷凝水的能力依赖于其前后压差。疏水阀泵或泵阀组合的排水量和其运行时的压力差没关系(但受压力等级限制)。

  冷凝水回收:高效的冷凝水回收系统,可以收集蒸汽设备的冷凝水,返回锅炉给水系统,在短期内就能得到回报,

  冷凝水是有价值的资源,即使是回收一部分也会有经济效益,仅一个疏水阀排出的冷凝水也值得回收。如果冷凝水不能回收,就要向锅炉增加冷态补给水,需增加水处理费用、水费和燃料费用。

  如英国,法律规定超过43℃的冷凝水不能排放到公共排水系统,因为这会对环境能够造成破坏,损坏公共排水管道,所以高于此温度的冷凝水排放前必须降温冷却,这样就会增加费用,大多数国家都有类似的限制,如不符合相关规定则需要支付排放费甚至会遭到罚款。

  低温的锅炉给水将会减少锅炉蒸汽的产出,给水温度越低,就越需要更加多的热量加热给水,所以用于产生蒸汽的热量就相应减少了。

  冷凝水是蒸馏水,几乎不包含任何溶解固形物(TDS),锅炉需要排污以减少TDS,回收较多的冷凝水意味着排污减少,所以能量损失也会减少。

  图5显示了1kg蒸汽和冷凝水在相同的压力下所包含的热量对比情况。蕴含在冷凝水中热量的百分 比从1 bar g下的18%升至14 bar g下的30%,这清楚的说明冷凝水是很值得回收的资源。

  10000Kg/h每天工作24h,7天/周和50周/a(8400h/a)未经净化的补给水约为10℃,冷凝水的排放温度为90℃。未净化的水费3元/m³,排放费用为1/m³。锅炉效率为85%,使用的天然气费用为3.4元/m³约0.34元/kwh。

  如果排放费用为1/m3,每年排放量为84000m3,则每年的排放费用为:

  如果投资50000,回收80%的冷凝水,蒸发量为5000kg/h,节约量和投资回收期为:

  该计算还不包括TDS控制而减少的锅炉排污所节约的费用,否则将进一降低水费和化学水处理费用。返回搜狐,查看更加多