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密闭式冷凝水回收技术在纸箱行业的应用
发布者: 发布时间:2011/11/9 阅读:11628

大多数纸箱企业采用蒸汽作为热源来完成生产中所需要的各种加热过程,蒸汽放出汽化潜热后变成近于同压的高温饱和冷凝水,其热量约占蒸汽总热能的20%以上,且品质极佳,相当于纯净的蒸馏水,无需再经过软化、脱盐和除氧等水处理过程,最适合做锅炉给水,因此,冷凝水本身所蕴含的回收价值无庸置疑。
我们知道,蒸汽热力系统是由蒸汽转换系统(锅炉)、输送系统(供热管网)、利用系统(用汽设备)及蒸汽余热(冷凝水、乏汽等)回收系统共同组成,余热回收系统完善程度的高低,直接影响整个热力系统的效率高低。随着节水节能新技术的应用和普及,对企业来说,单位产量的能源、物耗大幅度下降,实现少投入、多产出的生产方式,对于大幅度提高企业的市场竞争力和增强企业的发展后劲,存在着极其重要的现实意义。密闭式冷凝水回收技术就是为了帮助企业全面解除所面临的困扰,清除跑、冒、滴、漏现象,实现整个蒸汽余热回收系统的科学化、合理化利用,其最终目的:在使企业获得可观的节能效益及综合环境效益的同时,生产安全也得以更强力的保障。
本文系统介绍了密闭式冷凝水回收技术的基本原理和性能特点,阐述了该技术在热力系统节能领域的先进型、可靠性和实用性,并就该技术在纸箱行业的具体应用及由之产生的巨大节能效益和*会综合效益进行了针对性说明。
密闭式冷凝水回收技术
密闭式冷凝水回收系统组成
密闭式冷凝水回收系统流程:锅炉输送蒸汽——用汽设备——疏水管网——冷凝水集水罐——给水泵防汽蚀装置——锅炉(或除氧器)组成密闭的蒸汽冷凝水回收循环系统,与以往开式回收系统不同在于:
  •        疏水阀选型按闭式回收管网压差和用汽设备耗汽曲线要求选型,保证用汽设备换热效率最高;
  •         回收管网按不同用汽设备压力下混合冷凝水最佳运行压力设计,保证冷凝水在最高品位合理利用;
  •          回收装置采用专门的给水泵防汽蚀装置,其技术关键在于解决了离心泵在泵送饱和水时的汽蚀问题和喷射泵在喷射增压过程中自身的汽蚀问题,引射系数在2.2以上;
  •          回收系统密闭全自动运行,回收冷凝水温度近于用汽设备使用压力下饱和温度,冷凝水二次闪蒸汽通过集水罐定压方法吸收于防汽蚀装置输送的冷凝水之中。
冷凝水回收泵防汽蚀原理
   防汽蚀原理是通过对普通热水泵专门设计防汽蚀系统实现的,普通热水泵在泵送70℃以上热水时,必须在泵入口附加一定的正压头,才能保证泵在吸入压力损失下所输送的饱和水不产生闪蒸,即泵不产生汽蚀。正如热力除氧时锅炉给水泵与除氧器的位差必须大于6米,因为离心泵泵送104℃的除氧水时需要附加6米以上的压头。当然,温度越高所需附加压头越大。用汽设备排放的冷凝水温度一般都大于100℃,依靠自然条件难以提供该温度条件下离心泵所需要的附加压头,通过对给水泵专门的防汽蚀系统设计,根据不同回收水温条件,设计不同的喷射增压比,才能保证给水泵即使输送大于100℃以上的高温冷凝水,也没有汽蚀产生,达到冷凝水回收的目的。
密闭式回收技术的主要特点
热力系统的合理匹配
  冷凝水回收与热力系统的运行状况有直接关系,单纯的冷凝水回收设备并不能解决热力系统已经存在的问题,冷凝水回收系统设计从蒸汽热力系统的热源开始,合理确定蒸汽管网的压降、疏水、分流。根据设备额定参数、实际运行参数、产品计划对应的热负荷参数曲线等几种参数变化,计算分析回收管网流量和压力匹配,保证不同的压力等级的用汽设备疏水正常、回水畅通;保证热力系统最佳的运行使用效率。
疏水系统的优化选型
设备原有的疏水阀选型条件不尽相同,有的由根据开式回收方法选型设计,导致采用密闭式回收技术时,管网压差减小,疏水排量下降;有的企业根据用汽设备疏水管径自己配置,没有按照压差和排量选取疏水阀排放口直径,造成疏水阀排量过大或过小,出现漏汽或开旁通管的浪费现象。可以根据闭式热力循环条件下的差压参数和排量参数,考虑换热器的类型来选择疏水阀,以达到最合理系统匹配。
全密闭的回收泵站
回收系统的完善程度和回收温度的高低,取决于回收泵站的密闭程度。为保证热力系统的完善程度,回收泵站的设计基于以下三点考虑:
  • 闪蒸系统
  用汽设备蒸汽使用压力超过0.8MPa时,其回收管网增设闪蒸系统,一是降低冷凝水饱和温度,使其低于离心泵最高承受的叶轮温度(150℃以下);二是提高闪蒸汽利用品位,使闪蒸压力排放的二次蒸汽尽量满足企业其它设备用汽压力等级要求。
  •    增压系统
泵站集水罐设定压力小于0.2Mpa、回收率小于10%、且低压用汽设备用汽压力要求大于集水罐设定压力、用汽量大于2倍闪蒸量时,采用喷射热泵增压系统,以新蒸汽为主汽源的喷射热泵引射闪蒸汽,使混合汽达到规定压力参数后,供低压蒸汽用户使用。该系统由于流量和压力匹配合理,热能利用更充分,对疏水更有利。
  •     锅炉自动高温给水泵防汽蚀装置
  采用喷射增压原理,解决离心泵在泵送高温饱和冷凝水时的汽蚀问题;采用温差压降方式,解决喷射增压过程中喷射泵本身的汽蚀问题。这种双重设计,彻底解决了高温饱和水泵送时的汽蚀难题,同时以喷射增压理论为基础的防汽蚀理论研究,也是解决泵汽蚀问题的最可靠和完备的方法。
  锅炉自动高温给水泵防汽蚀装置保证了所配水泵叶轮、轴承在其耐温条件下的饱和冷凝水无汽蚀输送,使普通水泵正常输送水温提高50℃以上。
以防汽蚀装置为主体的回收泵站,可立式布置,也可卧式布置;根据企业经济条件可配备进口水泵,也可配备国产水泵;配备回水水位、供水水位、超压及超水位报警、自动不凝气排放等全套PLC及变频控制系统,全自动运行。
系统原则性工艺流程图
 
密闭回收技术在纸箱行业的具体应用(以某纸箱厂为例)
该厂热力系统情况
一台蒸发量为6t/h的锅炉,额定压力1.25MPa,实际运行压力1.1 Mpa,软化水箱一个,无除氧器。
主要用汽设备为两条纸板机生产线,日常蒸汽使用压力为0.8Mpa。
冷凝水回收系统原状
  •         疏水阀
部分疏水阀因选型不当造成疏水不及,使烘缸升温受到影响而不得不经常打开排空阀将水汽直排;另一部分疏水阀因年久实效,漏汽率相对较大。
  •         回水管网
各用汽单元冷凝水在汇管时热应力不同,有时疏水管排水不畅,经常汽塞、汽阻,影响其他用汽单元生产。
  •         冷凝水回收方式
冷凝水现采用开式回收系统,即各用汽设备的冷凝水分别经回收管网集中回到冷凝水回收泵站一开式水箱内,二次汽及泄漏蒸汽直排大气,待水温冷却降至80℃左右后用普通水泵送入动力车间软化水箱。
回收系统原状分析
  •         大量的闪蒸汽白白排掉
开式回收方式的管网背压较低,疏水阀漏汽率相对较大;又开式回收水箱与大气相同,处于常压状态,高温高压的饱和冷凝水进入水箱后,因压力下降势必产生大量的闪蒸汽,充满整个回收泵房,持续向室外排放,不仅热量及软化水损失很大(通常二次闪蒸汽所含热值占冷凝水热值的30%以上),同时造成厂区环境蒙受严重的白色热污染。
  •         水泵汽蚀现象频繁
普通热水泵只能有效输送75℃以下的热水,而开式回收的冷凝水温度通常在90℃以上,因此水泵经常汽蚀,表现为泵水能力极差,时断时续,输送扬程和效率低,叶轮更换频繁。经常处于汽蚀状态下运行的水泵,使用寿命大大降低。
  •         高温潮湿的环境,导致设备环境恶化
冷凝水泵房内的温度经常很高,内部设备长期处于高温潮湿的环境中,阀门锈蚀,设备故障频繁。
  •         增加了运行管理和管网维修的工作量
冷凝水箱与大气相同,空气中的O2和CO2等重新侵入回水中,并随之进入管道和设备,使系统腐蚀日趋严重。开式回收系统的外在表现是环境与噪音的双重污染,内在表现即为管道和设备的腐蚀,腐蚀严重的部位造成管道穿孔,这给企业整个回收管网的管理和维修工作带来极大的负担。
密闭回收系统技改方案
  •         疏水阀
疏水阀严格按设备用汽压力、耗汽曲线、密闭回收条件下的疏水背压及生产工艺特性等因素重新选型更换,保证设备排水通畅,同时阻住新鲜蒸汽的泄漏。
  •         回收管网
回收管网重新进行密闭回收条件下的压力平衡校核,按不同用汽设备压力下混合冷凝水最佳运行压力设计,保证各用汽设备回水管畅通互不干扰,管道不发生汽塞及水击,生产正常运行。
  •         回收泵站
在动力车间新建一密闭式冷凝水回收泵站,集中回收纸板机各烘缸的冷凝水。设备产生的冷凝水经疏水阀及回收管网全部回到泵站的冷凝水集水罐中,再由集水罐底部出口配置的锅炉给水泵防汽蚀装置将罐中高温水直接泵送锅炉汽包。
集水罐为压力容器,由电动切断阀定压,设定压力值取决于生产工艺要求,前提是保证所有设备生产安全、回水畅通。定压排放的微量二次汽被输送到软化水箱,达到冷凝水完全密闭回收的目的。
泵站采用两套防汽蚀装置匹配运行,日常一开一备,回水高峰单套泵水不及时可双泵同时运行。
回收系统占地少,安装紧凑,自动化程度高,提高了动力系统科学管理水平。
  •         泵站系统控制
采用德国西门子可编程逻辑控制器(PLC)控制整个系统全自动运行。
 
投资分析
  •         设备总投资:22万元。
  •         节能效益:45万元
  •         投资回收期:6个月
综合效益(与原有开式回收系统比较)
  •         闪蒸汽与泄漏蒸汽全部回收,既节约大量热能及软化水而获得可观的经济效益,同时又消除了跑、冒、滴、漏现象,改善厂区环境,远离白色污染;
  •         定压冷凝水罐中的回收水温可达110℃以上,直接经防汽蚀装置泵送锅炉,不仅稳定锅炉负荷、增加锅炉出力,同时又减少排污、排烟损失,减少工作强度;
  •         冷凝水不与大气接触,系统全密闭运行,保留了冷凝水的纯净品质,空气中的O2和CO2无法再进入管道和设备中,从而保证系统不被腐蚀,安全运行。
 
回收系统经密闭改造后这家纸箱企业每年可节约蒸汽3540吨,节约燃煤810吨,节约软化水3540吨,总节能价值达45万元项目总投资回收期6个月,远远小于国家规定的节能项目投资回收期3年的标准。
 
 
密闭式冷凝水回收技术应用前景
传统的开式冷凝水回收系统根本无法避免其系统本身所固有的几大缺陷:闪蒸损失大、回收水温低、热能利用率差、管网腐蚀严重。即便是设计相对比较完善的开式系统,其闪蒸损失及降温损失仍旧十分可观。反观密闭式回收系统:泄漏蒸汽和二次闪蒸汽全部回收,回收水温近于设备用汽压力下的饱和温度(100℃以上),无论是经济效益还是*会环境效益,都具有前者无可比拟的强势影响,这也正是该系统得以被日渐认同并广泛推广的原因所在。
 密闭式冷凝水回收技术的应用现已渗入国民经济生产的各个领域,包括啤酒、烟草、造纸、纸箱、石等众多行业。在纸箱、造纸行业,已经有很多企业在应用这项技术。多年来的应用实践证明,“密闭式冷凝水回收技术”是一项技术上成熟可行、经济上效益显著的节能新科技,它必然有着无可限量的强大的市场生命力。
 
 

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