本地某機(jī)械廠在生產(chǎn)中需要用到大量的蒸汽，所用蒸汽用于工藝生產(chǎn)和工藝空調(diào)，工藝生產(chǎn)設(shè)備的用汽壓力為0.8MPa，工藝空調(diào)的用汽壓力為0.04MPa，均為飽和蒸汽。
蒸汽經(jīng)換熱器釋放潛熱后，變成飽和的凝結(jié)水，該凝結(jié)水是一種高溫軟化水，其含有的熱量占蒸汽總熱量的25%左右。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，目前每年產(chǎn)生的凝結(jié)水量約為6.5萬噸。這些蒸汽凝結(jié)水中蘊(yùn)藏了大量的熱能，因此必須加以回收利用，從而降低成本，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。本文針對于如何有效地對這些凝結(jié)水加以回收，以及凝結(jié)水在回收器中如何利用鍋爐軟化水水箱液位計(jì)等儀表進(jìn)行測量的監(jiān)控加以分析說明。
一、改造前凝結(jié)水回收系統(tǒng)的狀況
改造前，該采用的是開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)。各用汽點(diǎn)產(chǎn)生的凝結(jié)水通過凝結(jié)水管道回流到動力中心地下室的開式凝結(jié)水箱。其中主要的凝結(jié)水回收管路有兩路：
工藝生產(chǎn)凝結(jié)水管路：生產(chǎn)用蒸汽在各用汽生產(chǎn)設(shè)備釋放潛熱后，經(jīng)疏水器及管道回到開式凝結(jié)水箱。
工藝空調(diào)凝結(jié)水管路：空調(diào)用蒸汽經(jīng)換熱器換熱將空調(diào)風(fēng)加熱后熱量降低成為乏汽和乏水，經(jīng)疏水器及管道直接回到開式凝結(jié)水箱。
回到開式凝結(jié)水箱中的水經(jīng)過化驗(yàn)合格后由水泵送到除氧罐作為鍋爐進(jìn)水使用。凝結(jié)水箱為開放式結(jié)構(gòu)，與大氣相通。凝結(jié)水從管道進(jìn)入水箱，壓力下降，產(chǎn)生大量的二次閃蒸蒸汽。閃蒸蒸汽通過凝結(jié)水箱的排放管排入大氣，蒸汽中的熱能和水份均排放到環(huán)境中。
閃蒸出來的二次蒸汽包含了大量熱能，蒸汽的熱能由顯熱和潛熱兩部分組成，系統(tǒng)回收的凝結(jié)水只含有顯熱部分，相對于潛熱熱值很小，大部分熱量隨二次蒸汽排入大氣，造成能源的浪費(fèi)，也造成了熱污染。
在凝結(jié)水回流量較大時，閃蒸蒸汽排放不暢，在凝結(jié)水箱產(chǎn)生蒸汽壓力，部分閃蒸蒸汽通過檢修人孔溢流到地下室。造成地下室空氣濕度變大甚至飽和，產(chǎn)生滴水，對地下室動力柜、設(shè)備等構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，也引起了地下室屋頂、墻面涂料的脫落。
二、回收系統(tǒng)的改造及余熱利用方案
1. 將原有的開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)改為閉式回收系統(tǒng)
在生產(chǎn)、空調(diào)和其他冷凝水回收管道上安裝閥門，閥門關(guān)閉后冷凝水不再直接回到凝結(jié)水箱。在這些管道上連接旁通管道，將凝結(jié)水分別接入多路共網(wǎng)器，多路共網(wǎng)器根據(jù)引射原理將不同壓力的凝結(jié)水匯流到一起形成高溫?zé)崴M(jìn)入凝結(jié)水閉式回收器。凝結(jié)水閉式回收器的水泵將高溫?zé)崴屯脽狳c(diǎn)，在經(jīng)過換熱降溫后回到容器罐實(shí)現(xiàn)供水循環(huán)。
凝結(jié)水閉式回收器是由余壓利用機(jī)構(gòu)、主動引流和加壓機(jī)構(gòu)、汽蝕消除裝置、液位變送傳感控制系統(tǒng)、承壓儲水容器、自控箱及電機(jī)泵等組成的成套裝置，采用了一系列汽蝕消除技術(shù)，徹底消除了凝結(jié)水加壓泵的汽蝕，使水泵處于輸送單相高溫液體的*佳狀態(tài)。
閉式回收器采用智能化自動控制，在凝結(jié)水回收罐上安裝了一個鍋爐軟化水水箱液位計(jì)加液位遠(yuǎn)傳變送器。用它來測量罐內(nèi)的水位，鍋爐軟化水水箱液位計(jì)可以直觀顯示水位情況，同時鍋爐軟化水水箱液位計(jì)遠(yuǎn)傳變送器裝置將水位信號以4~20mA的形式送給控制箱上的PID控制儀，控制儀根據(jù)水位來調(diào)節(jié)回水管上的排水閥的開度，當(dāng)不斷回流的冷凝水使容器的液位上升時，控制系統(tǒng)命令安裝在回水管道上的自動控制閥門開啟，將低溫水排到凝結(jié)水箱，當(dāng)水位下降時逐漸關(guān)小閥門，直至達(dá)到低水位限制時閥門關(guān)閉，以此來保持容器罐的水位穩(wěn)定。
閉式回收器的放空口設(shè)置了乏汽排放閥。在回收器罐體上裝了一個壓力傳感器，測量罐內(nèi)的壓力。傳感器測出的壓力以4~20mA的形式送給控制系統(tǒng)的PLC，PLC根據(jù)罐內(nèi)壓力來調(diào)節(jié)乏汽排放閥的開度，當(dāng)罐內(nèi)的壓力高于設(shè)定壓力時，排放閥就根據(jù)PLC的信號開啟。通過乏汽排放閥的控制，可以在個別情況下（比如管道上游疏水閥泄漏）將系統(tǒng)剩余熱量通過蒸汽的形式排放掉，實(shí)現(xiàn)整個凝結(jié)水回收管道保持微背壓甚至是零背壓的運(yùn)行方式。
為保證高溫?zé)崴哂辛己玫膿Q熱品質(zhì)，在高溫?zé)崴M(jìn)入制冷機(jī)或換熱站前設(shè)置了一臺汽水換熱器，在水溫不足時適當(dāng)打開蒸汽補(bǔ)充熱量。蒸汽來自低壓汽包，蒸汽通過自動調(diào)節(jié)閥進(jìn)入板式換熱器，換熱后經(jīng)疏水閥將凝結(jié)水排到多路共網(wǎng)器。
2.凝結(jié)水熱量的綜合利用
對于回收的凝結(jié)水的熱量，根據(jù)不同的季節(jié)，我們設(shè)置了多個利用途徑：
加熱鍋爐給水。在高溫?zé)崴艿腊惭b水一水換熱器，讓凝結(jié)水閉式回收器水泵的出水先經(jīng)過換熱器對從軟水箱到除氧堆的鍋爐軟化水進(jìn)行加熱，經(jīng)過熱量釋放的水繼續(xù)進(jìn)入溴化鋰制冷機(jī)可換熱站的換熱器。鍋爐軟化水經(jīng)過換熱器后溫度可提高40℃~50℃，在鍋爐軟化水流量較小時溫升可達(dá)到60℃，進(jìn)入除氧器加熱器前就已經(jīng)達(dá)到90℃以上。大大節(jié)省了除氧器前加護(hù)器的蒸汽耗用量。
（2）冬季將高溫水應(yīng)用到采暖換熱
換熱站有三個換熱器，其中兩個是用蒸汽加熱暖通提環(huán)水的汽水換熱器，一個是用來自凝結(jié)水回收系統(tǒng)的高溫劫水加熱暖通循環(huán)水的水水換熱器。凝結(jié)水回收系統(tǒng)在冬季將高溫?zé)崴腿胨畵Q熱器，將采暖水加熱到所需溫度，供采吸使用。從兩個冬季環(huán)境下的運(yùn)行情況看，用一個水水換熱器已經(jīng)可以滿足供暖需求，換熱站的兩個汽水換熱器已不再需要運(yùn)行。
對于水水換熱器的控制是由安裝在水水換熱器回水管道上的三通閥來實(shí)現(xiàn)的?？刂葡到y(tǒng)的PLC根據(jù)換熱站暖通循環(huán)水的出水水溫，將這個值與換熱站出水設(shè)定值相比較，來確定三通閥的開度。若出水溫度值低于設(shè)定值，三通閥通往水水換熱器的一路就打開，讓高溫?zé)崴訜崤ㄑh(huán)水。出水溫度接近設(shè)定值，三通閥的開度會逐漸變小，通往水水換熱器的水減少，而沒有參加換熱的水直接通過三通閥的另一路進(jìn)入旁通管道直接回到凝結(jié)水閉式回收器。當(dāng)出水溫度高于設(shè)定值，通往水水換熱器的一路會完全關(guān)閉，全部經(jīng)旁通閥回流。三通閥可保證管道中的總流量不會變化，使凝結(jié)水回收系統(tǒng)保持穩(wěn)定的循環(huán)流量。
夏季將高溫水應(yīng)用到熱水型溴化鋰制冷機(jī)。在動力中心安裝一臺80萬大卡／小時的熱水型溴化鋰制冷機(jī)。將高溫?zé)崴斔偷戒寤囍评錂C(jī)，作為制冷的熱源。制冷機(jī)根據(jù)設(shè)定的出水溫度自動調(diào)節(jié)輸入的熱量，生產(chǎn)滿足要求的冷媒水。澳化銼制冷機(jī)的冷媒水與其它制冷機(jī)的冷媒水并網(wǎng)后供應(yīng)整個空調(diào)系統(tǒng)。高溫?zé)崴?jīng)換熱溫度降低后回到凝結(jié)水閉式回收器。
三、改造效果綜合評價
1. 取得較好的改造效果?
通過利用鍋爐軟化水水箱液位計(jì)、壓力變送器、換熱器設(shè)備對凝結(jié)水回收系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造，實(shí)現(xiàn)了凝結(jié)水的閉式回收。對高溫?zé)崴睦眠M(jìn)行了系統(tǒng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對熱量的充分利用，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
合理用熱，實(shí)現(xiàn)熱量回收和使用的平衡。適應(yīng)全年的工藝狀況，充分考慮到了過渡季節(jié)、冬季的熱量使用，在夏季用于制冷。全年余熱平均利用率在90%以上。
熱量充分利用后，凝結(jié)水回收系統(tǒng)內(nèi)沒有多余能量產(chǎn)生壓力，從而實(shí)現(xiàn)了凝結(jié)水管道微背壓運(yùn)行，對上游用汽點(diǎn)未產(chǎn)生不良影響。
制冷機(jī)和換熱站用三通閥控制，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水的穩(wěn)定運(yùn)行。
對壓力排放進(jìn)行自動控制，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
全過程的自動控制，實(shí)現(xiàn)安全連續(xù)運(yùn)行。
2. 取得較好的經(jīng)濟(jì)效益
以年回用冷凝水6.5萬噸計(jì)算。改造前，只是回收的凝結(jié)水，平均溫度在70℃，改造后按照高溫?zé)崴疁囟葹?35℃計(jì)算：
年回收蒸汽凝結(jié)水熱量約合0.8MPa的蒸汽：(135-70)×65000/660=6401噸。（注：蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水溫度：135℃，焓值：135Kcal/kg）。軟化水溫度：70℃，焓值：70Kcal/kg，0.8MPa飽和蒸汽焓值：660Kcal/Kg。
以90%的熱量利用率計(jì)算，年節(jié)約蒸汽：6401×90%=5 761噸。目前蒸汽的價格為：218元／噸，折合年節(jié)約能耗費(fèi)用為：5761噸×218元/噸＝125.6萬元。
3. 取得良好的社會效益
(1)徹底消除因排放凝結(jié)水和閃燕二次汽造成的熱污染。
(2)整個冷凝水回收系統(tǒng)為完全密閉系消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。徹底消除了凝結(jié)水箱的二次蒸汽，解決了地下室的潮濕和結(jié)露問題。
(3)凝結(jié)水不會被空氣中的氧氣再污染，可以直接利用，節(jié)約水處理費(fèi)用。
(4)凝結(jié)水泵在輸送高溫凝結(jié)水的狀態(tài)下不發(fā)生汽蝕，確保了能源回收系統(tǒng)的長期安全運(yùn)行。
此蒸汽凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)經(jīng)一年多的運(yùn)行，安全可靠，凝結(jié)水的回收效果良好，余熱的綜合利用節(jié)能效果明顯，為企業(yè)能耗指標(biāo)處于同行業(yè)先進(jìn)行列做出了積*的貢獻(xiàn)。