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(wàn)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(duì)于如何有效地對(duì)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(cè)量的監(jiān)控加以分析說(shuō)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(kāi)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(guò)凝結(jié)水管道回流到動(dòng)力中心地下室的開(kāi)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(kāi)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(kāi)式凝結(jié)水箱。
回到開(kāi)式凝結(jié)水箱中的水經(jīng)過(guò)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(kāi)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(guò)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(lái)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(duì)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(shí)，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(guò)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(duì)地下室動(dòng)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(kāi)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(guò)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(dòng)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(chǔ)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(dòng)控制，在凝結(jié)水回收罐上安裝了一個(gè)鍋爐軟化水水箱液位計(jì)加液位遠(yuǎn)傳變送器。用它來(lái)測(cè)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(shí)鍋爐軟化水水箱液位計(jì)遠(yuǎn)傳變送器裝置將水位信號(hào)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(lái)調(diào)節(jié)回水管上的排水閥的開(kāi)度，當(dāng)不斷回流的冷凝水使容器的液位上升時(shí)，控制系統(tǒng)命令安裝在回水管道上的自動(dòng)控制閥門開(kāi)啟，將低溫水排到凝結(jié)水箱，當(dāng)水位下降時(shí)逐漸關(guān)小閥門，直至達(dá)到低水位限制時(shí)閥門關(guān)閉，以此來(lái)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(gè)壓力傳感器，測(cè)量罐內(nèi)的壓力。傳感器測(cè)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(lái)調(diào)節(jié)乏汽排放閥的開(kāi)度，當(dāng)罐內(nèi)的壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，排放閥就根據(jù)PLC的信號(hào)開(kāi)啟。通過(guò)乏汽排放閥的控制，可以在個(gè)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(guò)蒸汽的形式排放掉，實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(tái)汽水換熱器，在水溫不足時(shí)適當(dāng)打開(kāi)蒸汽補(bǔ)充熱量。蒸汽來(lái)自低壓汽包，蒸汽通過(guò)自動(dòng)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(duì)于回收的凝結(jié)水的熱量，根據(jù)不同的季節(jié)，我們?cè)O(shè)置了多個(gè)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(guò)換熱器對(duì)從軟水箱到除氧堆的鍋爐軟化水進(jìn)行加熱，經(jīng)過(guò)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(guò)換熱器后溫度可提高40℃~50℃，在鍋爐軟化水流量較小時(shí)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(gè)換熱器，其中兩個(gè)是用蒸汽加熱暖通提環(huán)水的汽水換熱器，一個(gè)是用來(lái)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(gè)冬季環(huán)境下的運(yùn)行情況看，用一個(gè)水水換熱器已經(jīng)可以滿足供暖需求，換熱站的兩個(gè)汽水換熱器已不再需要運(yùn)行。
對(duì)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(lái)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(gè)值與換熱站出水設(shè)定值相比較，來(lái)確定三通閥的開(kāi)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(kāi)，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(kāi)度會(huì)逐漸變小，通往水水換熱器的水減少，而沒(méi)有參加換熱的水直接通過(guò)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(huì)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(huì)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(dòng)力中心安裝一臺(tái)80萬(wàn)大卡／小時(shí)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(dòng)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(gè)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(píng)價(jià)
1. 取得較好的改造效果?
通過(guò)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(duì)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(duì)高溫?zé)崴睦眠M(jìn)行了系統(tǒng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱量的充分利用，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(guò)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(méi)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(duì)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(duì)壓力排放進(jìn)行自動(dòng)控制，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
全過(guò)程的自動(dòng)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(wàn)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(jià)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(wàn)元。
3. 取得良好的社會(huì)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(gè)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(wèn)題。
(3)凝結(jié)水不會(huì)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(zhǎng)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)。