生產(chǎn)中蒸汽尾氣及冷凝水回收循環(huán)利用

梁高遠 陳燦駒 邱程建

[摘 ? ?要]中藥提取是中藥生產(chǎn)企業(yè)必不可少的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，提取工藝通常包括水提/醇提、過濾、濃縮、醇沉、收膏、真空干燥、粉碎、及乙醇回收等工序，其中大部分工序都需要使用蒸汽和熱水。蒸汽所產(chǎn)生的尾氣與冷凝水、閃蒸汽造成熱能與資源大量的浪費，同時還污染了環(huán)境。有效回收利用尾氣殘余熱能與冷凝水成為企業(yè)節(jié)約成本的重要問題。

[關鍵詞]回收方式;最大化利用;殘余熱量

[中圖分類號]X781.2;TQ114.15 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]The extraction of traditional Chinese medicine is an essential process in the production of traditional Chinese medicine enterprises. The extraction process usually includes water extraction / alcohol extraction， filtration， concentration， alcohol precipitation， paste collection， vacuum drying， crushing， ethanol recovery and other processes， most of which require the use of steam and hot water. The exhaust gas， condensed water and flash steam produced by using steam not only waste a lot of heat energy and resources， but also pollute the environment. How to effectively recycle the residual heat energy and condensate of tail gas has become an important issue for enterprises to save costs.

[Keywords]recovery method， maximum utilization;residual heat

1 現(xiàn)場討論與技術實現(xiàn)

1.1 開式回收系統(tǒng)

開式回收時在水溫降至75 ℃左右，采用高壓泵對熱水進行回收，但是由于生產(chǎn)過程中用掉的是蒸汽的熱量，而并非是把全部的熱能都用掉，蒸汽將熱量用于生產(chǎn)線之后，冷凝水直接回收至鍋爐。因為冷凝水經(jīng)由疏水閥直接排至大氣中，大氣壓和鍋爐內的壓力差一般是在5～8 kg，冷凝水在5～8 kg的壓力下突然降到大氣壓下，冷凝水迅速降溫，熱量大量釋放到空氣中。這時閃蒸蒸汽便大量釋放。而閃蒸蒸汽大約占整個熱量的50%，也就是說，閃蒸蒸汽造成的熱量損失幾乎是整個殘留熱能的一半。其次熱能損失在疏水閥上，一般生產(chǎn)時使用的疏水閥都是壓片式，其疏水的狀態(tài)都是汽夾液，從中帶出來的蒸汽，又會造成20%左右的熱能損失。因此，開式回收系統(tǒng)對熱能的回收率可能只有10%左右，其能源回收率是相當?shù)偷摹?/p>

1.2 封閉式回收系統(tǒng)

封閉式回收系統(tǒng)則完全與大氣隔離，在全閉路裝置中，依靠加壓裝置將廢蒸汽和高溫冷凝水進行壓縮，再將高于鍋爐蒸發(fā)壓力的汽水混合物直接壓進鍋筒，擴容后形成二次蒸汽再進行利用，如此循環(huán)。這樣不但直接減少了蒸汽冷凝水的跑、冒、漏、滴的熱損失和熱污染，還能取得一系列可觀的節(jié)能效益。

經(jīng)過對兩種回收系統(tǒng)的透徹分析，項目結合現(xiàn)場生產(chǎn)設備設計及車間布局，最終確定以封閉式回收系統(tǒng)為主，結合開放式蒸汽回收系統(tǒng)之優(yōu)點，對將設備使用之后的尾氣及冷凝水通過回收系統(tǒng)回收，最大程度地利用蒸汽的熱量與水資源。為最大程度的保障回收冷凝水的潔凈度問題，全套系統(tǒng)所有的管道均采用304不銹鋼材質，閥門均采用304不銹鋼衛(wèi)生球閥，確保了所回收冷凝水不受污染，回收水的潔凈度得到有效保障。而且，使用高規(guī)格材料也進一步提高了整個回收系統(tǒng)的耐用性和使用壽命。為了進一步保存回收熱量，對所有的回收管道都加裝了保溫棉，同時將回收管道安裝在蒸汽管道旁邊，利用蒸汽管道輸送時所散發(fā)的熱量進行二次保溫，有效地減少了在回收過程熱量的損失。施工時，將管道進行地下施工布管，利用水平落差解決管道積水問題。目前項目已完成改造，在正式使用中取得直接的效益。項目在實際運用過程中，應結合實際生產(chǎn)需求不斷積累數(shù)據(jù)，對新的技術難點進行深度剖析，總結經(jīng)驗不斷提高，項目成果值得進一步推廣應用。

企業(yè)在生產(chǎn)制造的過程中需要利用鍋爐來幫助生產(chǎn)，在使用蒸汽生產(chǎn)的過程中，由于只使用蒸汽進行熱能交換加熱功能，因此蒸汽使用之后產(chǎn)生了大量的蒸汽冷凝水。但這些蒸汽冷凝水本身殘留了可觀的熱能，如果能將其有效的回收利用，不僅可以將殘留的熱能回收用于鍋爐給水的初始加熱，降低鍋爐的能耗，同時節(jié)省了大量的過濾補充水以及給水軟化處理的處理費用。所以，鍋爐冷凝水回收利用是一項必要、也是必須做好的節(jié)能技術工作。

廣東太安堂藥業(yè)股份有限公司東山湖生產(chǎn)基地主要加工生產(chǎn)中成藥，對中藥進行消毒、濃縮、提取，生產(chǎn)過程需要用到大量蒸汽。隨著產(chǎn)能的增加和新增設備的引進，蒸汽使用量大幅度提升，鍋爐用油、用水成為巨大的成本開支。如何在保證生產(chǎn)的前提下，最大程度為公司節(jié)省成本成為重要問題。據(jù)觀察，此問題在所有中藥生產(chǎn)公司中都是屬于“痼疾”，蒸汽閃蒸顯現(xiàn)、冷凝水直接排放、蒸汽熱能浪費等都是有待解決的問題。

2 項目預期目標

圍繞蒸汽使用之后排放尾氣及蒸汽使用時產(chǎn)生的冷凝水的問題，基地的1#樓主要對中藥進行消毒滅菌、研磨，4#樓主要對中藥進行濃縮、提取，5#樓主要針對麒麟丸的全自動生產(chǎn)。三個車間都是蒸汽使用“大戶”，然而三個車間呈直角排列，以4#樓為中心點，距1#樓為120 m距離，距5#樓30 m距離，車間之間過長的距離無法做到冷凝水的直接回收。鍋爐與車間的距離長達300 m，怎么快速有效地回收車間生產(chǎn)時產(chǎn)生的蒸汽冷凝水，保障回收的冷凝水熱能的損失最小。通過項目快速集中回收車間蒸汽冷凝水，解決三個車間生產(chǎn)時產(chǎn)生的尾氣熱能及冷凝水資源浪費，集中回收在保溫水箱中的蒸汽冷凝水，第一時間利用高溫真空水泵輸送至鍋爐進行使用。一方面為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，另一方面做到節(jié)能減排保護環(huán)境。

3 設計方案及實施

如圖1所示，1#樓、4#樓、5#樓蒸汽尾氣在4#樓蒸汽回收房匯總在一起，經(jīng)過52 m2冷凝器冷卻處理后到保溫水箱中，保溫水箱的放空口增加5 m2冷凝器，閃蒸汽經(jīng)二次冷凝后回到保溫儲水箱中。解決了冷凝水閉式回收系統(tǒng)倍壓問題和開式系統(tǒng)的閃蒸問題。

因車間有使用高溫水的工藝需求，所以用自來水對冷凝器進行冷卻，自來水經(jīng)過冷凝器換熱后到車間高溫用水使用點，冷凝器冷卻水管道出口安裝自立式溫控閥，可根據(jù)冷凝器溫度的高低自動調節(jié)冷卻水大小，實現(xiàn)了冷卻水隨蒸汽冷凝水的排放量自動開關和調節(jié)控制，并且實現(xiàn)冷凝器冷卻水的出口水溫恒定，更方便車間使用。此方案將冷凝水熱量及時的回收使用，提高換熱效率，降低冷凝水的溫度，減少熱量損失，并且減少高溫冷凝水對水泵和回收系統(tǒng)的高溫汽蝕，降低對設備的磨損，延長設備的使用壽命。

保溫水箱采用不銹鋼材質，經(jīng)80負2.1 m埋地和60 m明敷管道與鍋爐房閉式冷凝水回收機（圖2）相連。

如圖2所示，閉式冷凝水回收機有內置噴射虹吸裝置，循環(huán)水泵高壓冷凝水為工作介質產(chǎn)生真空，將冷凝水抽到凝結水罐中，凝結水儲罐中有液位控制器，有啟泵點、停泵點，液位到達起泵水泵對回收的高溫冷凝水進行分配，具體邏輯控制如下：當1#鍋爐未滿水時，自動對其進行補沖回收高溫冷凝水，當1#鍋爐滿水時，自動關閉對1#鍋爐高位冷凝水閥門，自動對2#鍋爐進行補充高溫冷凝水，一旦三臺鍋爐都滿水，高溫冷凝水自動輸送到鍋爐保溫水箱。

當高溫冷凝水的補充量小于鍋爐蒸發(fā)量而使鍋爐水位下降，鍋爐水位下降到軟水泵啟動點，啟動鍋爐軟水高壓泵，抽取保溫水箱的水對鍋爐進行補水。故高溫冷凝水優(yōu)先補充進鍋爐，使熱量充分利用。同時為了最大程度保障回收冷凝水的溫度，將原有的軟水箱分為兩個，大水箱為軟水補水箱，小水箱為實時補水保溫水箱，鍋爐全部滿水后高溫回收冷凝水進入保溫水箱儲存，鍋爐啟動時利用換熱循環(huán)泵和鍋爐尾氣的管式換熱器對保溫水箱的水進行循環(huán)加熱，使鍋爐的補水正常情況下始終為高溫水，并起到除氧作用。當保溫水箱的水位下降到低水位時，大小水箱之間的氣動閥自動打開，由大水箱對保溫水箱補水，到高水位時關閉，上面預留回收的高溫冷凝水所需要的容量。使保溫水箱的水始終保持著最大程度的熱量為鍋爐提供補水。兩個水箱間增加手動閥門，作為應急時使用，并且大水箱的容量必需滿足三臺鍋爐安全用水所需要的容量。

此套方案的設計與實施，避免了傳統(tǒng)回收方法的遺留問題。解決了開式冷凝水回收系統(tǒng)出現(xiàn)的閃蒸現(xiàn)象與閉式冷凝水回收系統(tǒng)的倍壓缺陷，即結合了開式回收系統(tǒng)與閉式回收系統(tǒng)的優(yōu)點，避免了兩者的缺點，最大程度地將熱量和冷凝水充分的利用。此方案經(jīng)實施確有效果，值得進一步推廣。

4 項目實現(xiàn)效益

公式：用水量÷用油量=燃油比

項目實施前一年使用情況：

用油量：685.6 m?

用水量：9 451 t

燃比：1∶13.79

改善之后使用情況：

用油量：206.8 m?

用水量：1 373 t

回收水量：2 087.3 t

燃比：1∶16.73

用水量回收率：60.32%

項目實施后效率提升：21.32%

以項目實施前一年使用情況為藍本，可節(jié)約成本：

水：9 451 t×60.32%=5 700.8 t×5元/t=28 504元

油：685.6 m?×21.32%=146.17m?×5 000/m?=730 850元

共計一年大約可節(jié)約成本：759 354元

以投入與節(jié)約成本對比來看，項目可為企業(yè)節(jié)約大量成本，同時為企業(yè)的節(jié)能減排做出強有力的貢獻，此項目值得進一步推廣。

5 結束語

技術的革新、工藝的改進往往都是來自靈光一閃的想法。只有經(jīng)過大膽設想、小心求證才能對其進行行之有效的改造。感謝公司為我們提供此次機會，讓我們得已將腦中想法實現(xiàn)，并成功實施為公司生產(chǎn)節(jié)省成本。

參考文獻

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[2] 侯啟龍.探究工廠蒸汽尾氣冷凝水回收供暖換熱系統(tǒng)[J].化工管理，2019（27）：196-197..

[3] 劉桂霞，李曉峰.二期工業(yè)用蒸汽冷凝水回收方案[J].江西化工，2008（3）：114-116.