探讨推广蒸汽疏水回收

　　摘要：蒸汽疏水回收系统工程带来的结果，是实现了经济、社会、环境的共赢。在各行各业大力推广蒸汽疏水回收工程，才能使高温凝结水排放得到有效控制，达到节能减排，经济效益显著，环境明显改善，进而体现全社会的整体和谐，实现生态和谐的文明社会。
关键词：蒸汽疏水回收，节能减排，凝结水排放，热力系统，运行节能

1蒸汽疏水回收项目现状，要求和意义
三十年来，中国经济突飞猛进的发展，大部分企业使用的蒸汽在不断增长，而其使用过程中都有凝结水（疏水）产生，大部分的疏水都直接排掉了，这既浪费了能源，又污染了环境。我们应积极支持哥本哈根会议精神，响应国家“节能减排”号召，大力推广蒸汽疏水回收项目。下面，我根据目前国内蒸汽疏水回收情况，建议因地制宜进行推广，与大家共同探讨。
蒸汽疏水回收项目，我国在几十年前就已进行，当时大多是采用热水泵回收，但热水泵耗能多，且易损坏，维护费用高，没有得到推广。近年来，主要推广蒸汽疏水无泵背压回收项目。蒸汽疏水回收系统成功与否主要取决于：一是施工设计是否合理，二是疏水阀的性能。蒸汽疏水回收项目，大多是改造项目，设计单位对这种项目小，现场情况复杂，往往局限于初步设计，仅供参考。根据我们的经验，施工单位、疏水阀门厂家、业主三者联合，可直接进行施工阶段设计。
联合设计主要应注意以下几点：A、首先根据业主生产、使用、现场情况，确定回收利用形式。B、合理设计施工管路、注意坡向、坡度。C、根据业主生产、使用情况，合理设置中间节点，便于控制，不影响日后生产、使用。D、弯头采用月弯、总支管采用斜切连接。E、根据用汽情况，确定是否装疏水旁通装置。疏水阀的性能好坏直接影响能否采用背压回收。性能优异的疏水阀，不但排水效果好，在节能、节水方面能取得事半功倍的效果。
蒸汽疏水无泵背压回收系统的疏水阀必须具备以下性能：A、高背压率（≥85%），便于凝结水无泵背压自动提升回收。B、过冷度小（≤3℃），灵敏度高，排水畅。C、活动部件在水封状态下动作，减小蒸汽的泄漏。D、无标杆机构，使疏水阀工作可靠。E、排空性能好，以防“气堵”。F、不锈钢的内部构件，延长使用寿命。目前，英国的斯派莎克疏水阀、美国的疏水阀、杭州西湖阀门厂的新型自由半浮球式(UFO)蒸汽疏水阀等质量较好。杭州西湖阀门厂的疏水阀，价格仅是进口阀门的10%左右，性价比最高。
蒸汽疏水回收项目，应选择经验丰富的施工单位。施工组织应遵循流体力学原理，管路布置应根据现场确定，疏水收集方向应一致，膨胀弯不应竖立向上（易产生气阻），合理设置集水器。现介绍以下几种回收形式：A、用汽设备、管路离锅炉房较近（5000米以内），直接回收热水自流进入软水箱（软水箱须保温）。B、回收至浴室的水箱、洗涤的热水箱等。C、直接回收热水至高位水箱，再分流到不同的需用热水的工序中去。D、电加热蒸汽发生器辅助回收项目，工艺流程：疏水单元无泵背压回收→合理回收管路→热水箱→电加热蒸汽发生器→供0.2～0.6MPa蒸汽E、蒸汽辅助回收项目，工艺流程：疏水单元无泵背压回收→合理回收管路→热水箱→热水泵→换热器（配压力控制系统）←厂网蒸汽（电动调节阀）↓
供0.6MPa以上蒸汽
F、导热油辅助回收项目，工艺流程：疏水单元无泵背压回收→合理回收管路→热水箱→热水泵→导热油加热器（配压力控制系统）←厂网导热油（电动调节阀）↓
供0.6MPa以上蒸汽
G、对新建工程，设计时须考虑蒸汽疏水回收。生态园区，直接设计配套工程。农业、工业、第三产业共同发展项目，和谐共生。
高温凝结水是一种宝贵的资源！凝结水直排！那无异于将大把的钞票倒入下水道，而且还会对环境造成危害。近年来,由杭州兴元安装有限公司和杭州西湖阀门厂组成联合体,对数百家的热电、化工、船舶、医药、食品、印染、造纸、包装、宾馆等，进行了高温冷凝水回收技术改造，均达到节能、节水和环保之目的，经济效益显著，屡试不爽，无一例外。对各行业已实行的蒸汽疏水回收工程的投资回收期初步统计，约在3个月至2年。蒸汽疏水回收系统工程带来的结果，是实现了经济、社会、环境的共赢。只有我们在各行各业大力推广蒸汽疏水回收工程，才能使高温凝结水排放得到有效控制，达到节能减排，经济效益显著，环境明显改善，进而体现全社会的整体和谐，实现生态和谐的文明社会。

2热力系统的运行与节能
企业主要能耗为两大类——热能和电能，对许多企业来说，热能消耗往往要比电能消耗还多。节能不但关系到企业经济效益，更关系到我省乃至我国经济持久发展的头等大事，各行各业必须加强加深节能意识。
工业二次热能主要来源于蒸汽，热力系统节能包含：燃煤、产热、输送、使用、回用及系统优化运作等环节。
2.1空气是传热系统的一大隐患
空气只有流动起来才有利于传热，而静止不动的空气是传热系统中的一大障碍，这是因为空气自身导热系数很小，在100℃时，棉花的导热系数为0.07W/m.℃，而空气的导热系数仅为0.032W/m.℃,空气导热系数要比棉花小一倍多，热阻与导热系数成反比，故静止空气的热阻很大，这将严重阻碍着热的传递。
2.1.1空气来源：
A、    空气随锅炉给水一并进入锅炉，然后随蒸汽进入系统；
B、    在蒸汽系统停用时，系统的剩余蒸汽会凝结，凝结会产生真空，容易将外边空气从系统各种连接部件缝隙中吸入；
C、    蒸汽系统在拆装维修时进入的空气。
2.1.2空气危害：
D、    蒸汽管道系统的空气会降低蒸汽输送速度；
E、    空气积在传热设备或盘管内表面会产生冷点，冷点成为应力集中点（1毫米气膜的热阻相当于13米厚铜的热阻,两者热阻相差13000倍），造成散热器等的局部应力损坏；
F、    有报道：如果蒸汽中存在重量含量1%的空气，约使换热系数降低60%；
G、    换热设备疏水器端积聚空气，会产生气锁，阻碍冷凝水的排放；
H、    空气中的氧气等是金属氧化腐蚀的根源，空气中的二氧化硫、二氧化碳及氮氧化物等酸性成分会酸蚀金属部件；
I、    空气属于不凝性气体，混合在蒸汽里，会减少单位容积的蒸汽所含热能，使蒸汽冷凝温度降低（由于空气的分压存在，使蒸汽的实际压力要比显示的表压要低，蒸汽实际压力低，冷凝温度就低）。
【注】道尔顿分压定律：混合气体的总压，等于各组成气体的分压总和，每一组成气体都单独占据空间，而各气体的性质不变。（例如：某设备管道指示压力为0.8Mpa，假如其中的空气压力为0.2Mpa，那么实际蒸汽压力仅为0.6Mpa，0.6Mpa饱和蒸汽的温度为165℃，不会是0.8Mpa饱和蒸汽的温度175℃。
2.1.3.排除空气：
在管道安装布置和走向中尽量减少聚气死角，在系统设备的高端及末端可能积聚气体处，装手动或自动排气阀，减少聚气隐患，提高换热效果；选择优质可排除不凝性气体的疏水阀，排除换热设备中的空气及其余不凝性气体。
2.2冷凝水的排放和利用
冷凝水排放不良是造成蒸汽系统运行不良的主要问题，它会形成腐蚀和侵害蒸汽热力系统，造成换热设备及阀门、阀芯等部件过早的蚀损失效。
2.2.1、冷凝水积聚和滞留带来的危害：
A、流入管道设备死角区的冷凝水，会吸收二氧化碳和氧气形成酸性腐蚀液；
B、蒸汽凝结水滴，其密度比蒸汽增加千余倍，水滴随蒸汽高速运行（通常水速仅1-3米/秒，而蒸汽流速往往达20-40米/秒）成“高速子弹”（称之为水锤），撞击和冲刷设备、管道、弯头外侧、阀座和阀芯等。
C、设备容器积留的冷凝水，会被开启时的大量蒸汽汽化，体积瞬间膨胀千余倍(常压100℃时的水,汽化后体积增加1700倍)，会膨胀损坏相关阀门等部件。
D、换热设备冷凝水不及时排出或堵塞严重，会影响换热或无法进行热量交换。水的热阻是钢板的60倍，传热表面水膜增厚不但影响传热，更会占据蒸汽空间，会使蒸汽凝结潜热放热逐渐变成单相对流显热放热，换热效率大大降低。
2.2.2、冷凝水的价值（热值单位：千卡、kcal）
冷凝水是蒸汽换热的必然产物，其本质与汽化前的饱和水并无区别，仍具有可观价值，绝不可视为废水。
假如，某设备用汽量为1吨/时（1000公斤/时），冷凝水排放温度为90℃，环境温度为20℃，水比热为1千卡/公斤.℃，一年按7200小时计算，则：
A、    热量价值：（90-20）×1×1000×7200=50400万千卡，若蒸汽按65万千卡/吨、200元/吨计，其热量价值50400÷65×200＝15.5万元。
B、    水处理价值：冷凝水是软化水，可供锅炉用水，处理费按1.5元/吨计，
水处理价值＝1×1.5×7200=1万元。
C、    水本身价值：按2.5元/吨计，10×2.5×7200=18万元.
D、    热水排放负面价值:通常热水排放的处理费要高于购水费,法规规定：液体排放至公共下水道温度不得超过43℃。
仅比较A、B、C项就可看出凝结水的热量价值很高。更何况不少疏水阀漏率汽高达6%，另外，汽压高、背压大的凝结水温都超过100℃，在排到大气时形成二次蒸汽，其热量的利用价值将更大。
不少凝结水管道保温差或未保温，其实只回用了水的本身价值，未利用其价值高的热能价值。我们应设法在冷凝水温度尽可能高的时候加以充分回收。
2.3、疏水阀的失效、泄漏及损失
疏水阀英文常写成“steamtrap”意为“蒸汽捕集器”，我们称其为“蒸汽节能器”更为恰当。疏水阀虽小，却是蒸汽节能的关键之一。一些企业习惯用明令淘汰的价廉质次的万能型热动力式疏水阀，这种疏水阀正常工作，在排水时被带出的蒸汽也达3％以上，且其使用寿命短。人们如果缺乏对疏水阀价值的理解，常会使疏水阀形同虚设。我们发现一些企业对疏水阀存在如下欠缺：
选型缺依据、购买择便宜、安装欠监管、光用不维护、故障走旁通。
疏水阀是处在温度、压力、汽液混相、频繁动作和冲击腐蚀等恶劣条件下工作，选型、购置、安装、使用及维护等方面的欠缺都会加剧其失效。
疏水阀失效和泄漏的危害和损失：
顾名思义，疏水阀就是一种具有“排水堵汽”之功能的阀门。
A、    如果疏水不畅，冷凝水排不掉，换热效果就会差，此时操作工只能开旁通阀运行，甚至产生“旁通操作效果好”的错觉，这样，用大流量供汽、蒸汽大进大出来维持生产，使大量尚未“消化吸收”的蒸汽直接排出，将更加浪费热能，漏气能耗往往要超10％！
B、    如果疏水阀堵汽不严，或其旁通阀关闭不严，都在漏汽，积少成多，一年将会造成上万元的损失浪费。
例如：一个φ8的漏孔，取蒸汽流速20米/秒、表压0.4Mpa（密度2.7公斤/米3）、价格0.2元/公斤，试算一年的漏汽损失为多少？
解答：一年漏损＝（0.008/2）2×3.14×20×3600×7200×2.7×0.2＝1.4万元/年；
例如：一台用汽量只有1吨/时的设备，若按疏水阀的一般泄漏率3%计算，一年也将浪费蒸汽＝1×3%×7200=216吨。价值约4.3万元。
C、    泄漏还会使同一排水系统的其它疏水阀的背压过高而无法正常工作；
D、    较多蒸汽漏进冷凝水管道，还易产生水击或汽化等危害。
能量浪费是分分秒秒在发生，节能要靠日积月累来核算，我们不可忽视小小疏水阀，务必要做到：合理选型购置，正确安装使用，及时保养维修，使疏水阀真正做到疏水堵汽之作用。
配置超低泄漏和排水性能优良的“李氏”牌疏放水装置，以达到充分利用过热蒸汽的汽化“潜热”。并利用该装置高背压率的优异性能和科学的管路设计，实施蒸汽凝结水无泵背压闭路回收工程，以达到高温凝结水液体“显热”的充分利用及高温软水回用。