摘要

大量使用蒸汽的工廠，冷凝水和乏汽回收利用都不能充分或沒(méi)有利用。實(shí)際其回收工程投資很小，但效益特別大。本文從技術(shù)層面論述了回收項(xiàng)目不普及的原因及項(xiàng)目實(shí)施中存在的問(wèn)題，從而提出了較為通用的典型回收方案，供讀者參考。

關(guān)鍵詞 冷凝水 乏汽回收 節(jié)能

一、概念與意義

談到熱量回收問(wèn)題。涉及到下列幾個(gè)概念：

1.余熱回收。它不僅包括冷凝水和乏汽的回收，而且還包括煙氣，熱空氣，化工氣體和固體含熱量的回收?；厥盏姆椒ǘ喾N多樣，本文只談及蒸汽、液態(tài)水的熱量回收問(wèn)題。

2.冷凝水回收。也叫凝結(jié)水回收。由于冷凝水常處于飽和狀態(tài)，一般水泵因汽蝕問(wèn)題無(wú)法直接輸送，需要采取必要的技術(shù)手段才能完成輸送。

3.乏汽回收有時(shí)稱(chēng)余汽回收。所謂乏汽是在工藝中排出的無(wú)法直接使用的低壓廢汽，也可能是來(lái)自于冷凝水的閃蒸汽。所謂閃蒸汽就是冷凝水（常處于飽和態(tài)）節(jié)流減壓時(shí)分離出來(lái)的蒸汽。乏汽也可能是物料干燥揮發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的汽-氣混合物。乏汽的回收，一般都采用水吸收法，但產(chǎn)生出的熱水常無(wú)處可用，這便是“熵過(guò)?！边@一普遍存在的世界難題。

我們推薦的用汽汽引射器升壓回收的方案，為解決熵過(guò)剩問(wèn)題提供了一條可選路徑。

很多工廠生產(chǎn)的主要成本是能源，而能源的轉(zhuǎn)化形式就是蒸汽和水，而其中應(yīng)當(dāng)回收而沒(méi)有回收利用的量非常可觀，相當(dāng)于蒸汽量全國(guó)為數(shù)百萬(wàn)噸/小時(shí)。每噸汽年價(jià)值在百萬(wàn)元以上，這樣全國(guó)每年浪費(fèi)的價(jià)值在數(shù)千億元。而且這些能源浪費(fèi)引起的環(huán)境惡化，更是難以估量的。

我們經(jīng)常為工廠做回收方案，其中在效益分析部分常常得出投資回收期不足一年的結(jié)論，甚至幾十天、十幾天就可以回收投資。許多工廠沒(méi)有注意到這一點(diǎn)，的確損失很大，所以這方面的宣傳推廣工作勢(shì)在必行。

二、存在的問(wèn)題

除了上述對(duì)水和蒸汽余熱回收的價(jià)值認(rèn)識(shí)不足之外，許多用戶(hù)覺(jué)得回收方案可能會(huì)很復(fù)雜，管理很麻煩或投資很大。而實(shí)際上恰恰相反，只要選用技術(shù)方案和設(shè)備恰當(dāng)，上述問(wèn)題不會(huì)存在。

從技術(shù)面上講，汽水余熱回收并不是很復(fù)雜，無(wú)非是怎么樣把水、把汽送到一個(gè)能用得上的地方去而已?？墒切袠I(yè)中有許多供貨商，常把它說(shuō)的神乎其神，所謂什么進(jìn)口技術(shù)和產(chǎn)品，所謂什么發(fā)明專(zhuān)利等等，越是這樣越不能因地制宜地為用戶(hù)設(shè)計(jì)出適合用戶(hù)條件的方案，而且生搬硬套，使用戶(hù)多花了很多錢(qián)，又達(dá)不到理想的回收效果，因而對(duì)這項(xiàng)事業(yè)本身產(chǎn)生誤解。

一個(gè)好的回收方案，應(yīng)當(dāng)針對(duì)用戶(hù)參數(shù)條件，實(shí)體設(shè)計(jì)，下面分不同的情況談一談。

1.如果回收的是純熱水，即未達(dá)到飽和狀態(tài)不含汽，只是水泵抽吸時(shí)產(chǎn)生汽蝕，輸送困難，這種情況下，無(wú)須設(shè)罐，只要增設(shè)一個(gè)水水噴射器（下稱(chēng)WWJ），通過(guò)回流引射，提升一下水泵入口的壓力，使汽蝕余量超過(guò)了水泵的必須汽蝕余量即可，如圖一所示：

冷凝水回收方案

圖一

圖中的：“高壓輸送”“低壓輸送”根據(jù)需要選其一即可。

有的單位，在此條件下依然加罐回收，大大增加了投資。

2.水是飽和水，平時(shí)幾乎不含汽，但個(gè)別情況下出現(xiàn)蒸汽，這種情況適合于目前流行通用的方案，也是用WWJ提升壓力，增加水的過(guò)冷度的方法，但需加閃蒸罐。

順便解釋一下幾個(gè)相關(guān)熱力學(xué)概念：一是“過(guò)冷度”，它是指水的飽和溫度與實(shí)際溫度之差，而飽和溫度與壓力是對(duì)應(yīng)關(guān)系，壓力越高，飽和溫度越高，電廠中為增加給水泵入口水的過(guò)冷度，把除氧器設(shè)在數(shù)十米的高度上，投資很大，或許有一天可以用WWJ的方法來(lái)解決。二是“閃蒸”即一定溫度的熱水流入低壓環(huán)境時(shí)，因飽和沸騰產(chǎn)生的汽水分離現(xiàn)象。

在水中有可能含出現(xiàn)蒸汽的情況下應(yīng)該采用閃蒸罐，將蒸汽分離出去后，再對(duì)水進(jìn)行回收。不然的話(huà)，蒸汽會(huì)干擾WWJ的工作，無(wú)法給泵增加出口壓力，因而完全實(shí)現(xiàn)不了回收。

通常有三個(gè)系統(tǒng)方案見(jiàn)圖二、圖三、圖四

冷凝水回收方案 冷凝水回收方案

圖二 圖三

圖四

其中圖二方案是用WWJ引射冷凝水進(jìn)罐，這樣可防止冷凝水爬坡產(chǎn)生水擊并提高罐的運(yùn)行壓力、溫度，避免閃蒸。缺點(diǎn)是罐內(nèi)水一旦飽和，水泵無(wú)法工作，有許多廠家采用此方案。圖三方案是用少量的泵出水引射罐出水，為水泵提供帶有過(guò)冷度的進(jìn)水，優(yōu)點(diǎn)是罐即使有閃蒸，水泵仍能正常工作。圖四方案是圖三方案的改進(jìn)型，即把外置WWJ改為內(nèi)置，這樣不僅能節(jié)省安裝空間，而且罐內(nèi)的WWJ還可以起到控制水位的作用，即當(dāng)水位低甚至蒸汽進(jìn)入WWJ時(shí)，WWJ收到干擾會(huì)降低流量。

以上三中方案均不能解決有大量閃蒸汽冒出的問(wèn)題。

3.水中含有大量蒸汽。來(lái)的本來(lái)就是汽水混合物，這就必然涉及到乏汽回收問(wèn)題。許多廠家的方案都不對(duì)乏汽進(jìn)行回收并不是不必要，而是不掌握這方面的技術(shù)，絕大部分情況下，冷凝水都帶有大量蒸汽，原因一是工藝上本來(lái)就沒(méi)有把蒸汽全部冷凝下來(lái)，二是即使冷凝下來(lái)，但冷凝水在經(jīng)過(guò)疏水器，閥門(mén)，管件及進(jìn)罐時(shí)，產(chǎn)生節(jié)流降壓必然產(chǎn)生蒸汽，如果蒸汽量較大，而且有利用的渠道，那必須要回收。

回收利用的渠道有兩條，一條是加熱成水，可是往往熱水無(wú)處可用，這叫熵過(guò)剩，是一個(gè)節(jié)能難題。另一條就是用高壓汽（例如高于工藝用汽壓力的蒸汽或者是減壓閥前的蒸汽）引射得到升壓后的蒸汽，在原工藝或另外工藝中使用。用蒸汽引射的方法一般廠家不具備這項(xiàng)技術(shù)，這是他不回收乏汽的主要原因。

因?yàn)橛谜羝湔羝碾y度在于引射器的設(shè)計(jì)計(jì)算，如果沒(méi)有高精度的設(shè)計(jì)手段，對(duì)于這種極低壓力參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算誤差就會(huì)很大，所謂差之毫厘，失之千里。我們采用自己開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件SSJ2.3和變工況分析軟件ssjoperation3.3解決了計(jì)算精度問(wèn)題，而且還能仿真出變工況的運(yùn)行狀態(tài)。這兩款軟件是別無(wú)它有的。有的單位聲稱(chēng)自己也開(kāi)發(fā)出軟件，是不真實(shí)的，豈不知我們是用十幾年的時(shí)間經(jīng)過(guò)多個(gè)專(zhuān)家不斷的結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)踐進(jìn)行修正完善多次升級(jí)版本才使軟件成熟起來(lái)的。如果懷疑這一點(diǎn)，可以從以下方面來(lái)判斷：

（1）看展示：我們可以把計(jì)算操作過(guò)程當(dāng)面展示給客戶(hù)看。

（2）看速度：設(shè)計(jì)軟件（SSJ2.3）在輸入原始數(shù)據(jù)后，可以在10秒內(nèi)完成計(jì)算，所以我們與用戶(hù)在討論參數(shù)的時(shí)候，可以不放電話(huà)，隨時(shí)給出不同參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。

（3）看仿真：變工況計(jì)算軟件（SSJoperation3.3），專(zhuān)門(mén)用來(lái)分析計(jì)算已投用汽汽引射器的仿真運(yùn)行特性，可讓用戶(hù)提前知道產(chǎn)品的參數(shù)適應(yīng)能力，也可分析設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。它的運(yùn)算時(shí)間在1分鐘內(nèi)。這款軟件用到了十分高深的熱力學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)的知識(shí)，可以說(shuō)把通常需要上千年的計(jì)算過(guò)程縮短在一分鐘內(nèi)，我們可以肯定地說(shuō)，這是世界上唯一的，別無(wú)他有。

（4）看精度：我們采用的數(shù)值分析法比半經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算精度大幅提高，有時(shí)被判為計(jì)算引射系數(shù)小不可行的項(xiàng)目，但經(jīng)我公司軟件精確計(jì)算后使項(xiàng)目起死回生。

（5）看證書(shū)：我們擁有國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的“計(jì)算機(jī)軟件證書(shū)”，登記號(hào)為：2010SR005246。

我們提供帶有蒸汽引射功能的回收系統(tǒng)如圖五、圖六所示：

冷凝水回收方案 冷凝水回收方案

圖五 圖六

4.實(shí)際上用戶(hù)的現(xiàn)場(chǎng)條件是很復(fù)雜的，并不是一股冷凝水收起來(lái)那么簡(jiǎn)單，往往是多條管線(xiàn)多種壓力，不同的含汽量的條件同時(shí)出現(xiàn)，要做好一個(gè)回收方案，必須分析現(xiàn)場(chǎng)條件，提出個(gè)性化的解決方案，這些個(gè)性化的解決方案包括如下措施：

1）不同路水回收前的相互預(yù)引射。如果不同壓力的水集中到一個(gè)容器內(nèi)去閃蒸，那么罐內(nèi)的壓力必須要低于最低壓力那路水的壓力。這樣高壓部分減壓幅度大，無(wú)謂增大閃蒸量，增加回收難度，在這里預(yù)引射不失為一個(gè)好辦法。

2）分段回收。即按不同壓力段回收，分別利用至不同場(chǎng)合，這樣可以盡可能地保證高壓部分的利用程度。

3）用高廢低。有些情況，全部利用的條件不具備，但若只回收利用較高壓的那部分就夠用或具備利用條件，那么就舍棄低壓部分，只用高壓部分，這樣也會(huì)收到很大的經(jīng)濟(jì)效益，而低壓部分可以在今后另外尋找利用途徑。

對(duì)于較復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，要發(fā)揮創(chuàng)新思維，提出多個(gè)方案比較選出投資省，效益大的最佳方案。

三、方案原則及通用方案舉例

在一個(gè)多種蒸汽壓力共存的工藝系統(tǒng)中，如果能夠利用原節(jié)流減壓的壓差，通過(guò)引射使較低蒸汽壓力得到提升，就必然節(jié)能。這是熱力學(xué)第二定律闡述的原理，這也是我們乏汽回收的方案原則。例如在橡膠輪胎行業(yè)，用新蒸汽引射5bar罐蒸汽，獲得8bar蒸汽進(jìn)工藝使用就是一個(gè)很好的方案，這就是局部采取措施的方案，特點(diǎn)是工程量小，投資省，見(jiàn)效明顯。局部措施是用巧勁，見(jiàn)智慧，需要熟知工藝過(guò)程，不通用。下面給出一個(gè)涵蓋較全的典型方案，供參考。如果現(xiàn)場(chǎng)情況不存在或不具備條件，可將系統(tǒng)相關(guān)部分刪除。

圖五圖六

在圖七方案中，冷凝水最低壓力0.2MPa，如果不通過(guò)預(yù)引射罐內(nèi)壓力達(dá)不到0.32MPa，只能是低于0.2MPa，這樣不可能升到0.6MPa，達(dá)到工藝上可利用的壓力。

本方案中用水泵提供少量（36t/h）高壓水引射罐內(nèi)飽和水就能使水升高0.03MPa，防止水泵汽蝕。

四、 結(jié)論與建議

冷凝水及乏汽回收效益巨大，利國(guó)利民，勢(shì)在必行。常言道，會(huì)者不難，難者不會(huì)，沒(méi)有必要迷信什么進(jìn)口技術(shù)或吹得玄虛的東西。只要方案選擇得當(dāng)，參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確，就定能達(dá)到理想的效果。