蒸汽冷凝水在中藥加工設(shè)備中的回收利用

殷士海，陳小元

(魯南貝特制藥有限公司，臨沂 276000)

0 引 言

蒸汽作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要熱源之一，在醫(yī)藥、食品、化工及化肥等行業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，而且消耗量巨大。高溫冷凝水作為蒸汽加熱后的產(chǎn)物，其熱值約占蒸汽熱值的18%～27%，可回收再利用的熱量約為15%～20%[1]。因此，回收工業(yè)鍋爐的高溫冷凝水可以提高鍋爐熱效率，減少燃料消耗及污染物排放，從而達(dá)到節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)的目的。

冷凝水回收與利用可以減少水處理費用，降低鍋爐排污熱損失，節(jié)約燃料及用水?，F(xiàn)階段，工業(yè)蒸汽鍋爐冷凝水回收率很低僅為總量的20%，如果將回收率提高到80%，每年可節(jié)約3 000多萬噸標(biāo)煤，減少工業(yè)用水30多億立方米[2-3]。從系統(tǒng)節(jié)能角度出發(fā)，冷凝水余熱回收是蒸汽熱力循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，其直接決定系統(tǒng)的能源利用效率。通常情況下，鍋爐給水溫度每提高6 ℃，鍋爐燃料消耗量可降低1%[4]。此外，在冷凝水回收系統(tǒng)設(shè)計時，會對疏水閥選型不當(dāng)或其他原因造成的用汽設(shè)備蒸汽泄漏進(jìn)行完善，避免了因蒸汽泄漏導(dǎo)致的熱損失的急劇上升[5]。因此，高溫冷凝水余熱回收系統(tǒng)的安裝與運行直接關(guān)系到企業(yè)能耗及經(jīng)濟(jì)效益[6]。

魯南制藥集團(tuán)中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園提取車間在中藥加工過程中會產(chǎn)生大量高溫冷凝水，現(xiàn)階段冷凝水沒有回收全部排放，造成生產(chǎn)廠區(qū)的熱污染及熱量與水資源的浪費。本文針對上述問題，在通過對生產(chǎn)工藝詳細(xì)調(diào)查后，提出解決方案并設(shè)計回收系統(tǒng)。

1 密閉式冷凝水回收工藝流程

魯南制藥集團(tuán)中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園提取車間主要用于中藥提取加工，生產(chǎn)中主要的用汽設(shè)備為：雙效濃縮設(shè)備、單效濃縮設(shè)備、提取罐(6 m3)、MVR濃縮器、回流設(shè)備、芳香油提取設(shè)備。上述用汽設(shè)備生產(chǎn)中使用蒸汽的壓力為0.3 MPa，溫度為146 ℃；設(shè)備每天8小時生產(chǎn)消耗蒸汽量為150 t，單位時間消耗蒸汽量約18.75 t/h。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，提取車間主要的濃縮設(shè)備、提取罐、芳香油提取及回流設(shè)備的密閉式冷凝水回收系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)工藝流程圖

根據(jù)流程圖1可知，蒸汽經(jīng)過加熱設(shè)備放熱后，高溫冷凝水通過疏水閥，靠疏水閥背壓及現(xiàn)有管道匯集到集水罐，集水罐根據(jù)加熱設(shè)備使用蒸汽參數(shù)及疏水閥背壓確定閃蒸汽排放壓力。高溫冷凝水通過集水罐下方出水口進(jìn)入水泵(水泵采用一用一備)，由于水泵輸送的冷凝水屬于高溫飽和水，必須增加防汽蝕裝置以解決水泵入口處汽蝕而對水泵葉輪產(chǎn)生破壞甚至不能工作的問題。水泵出口安裝調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)出口壓力，保證防汽蝕裝置工作參數(shù)最優(yōu)。高溫冷凝水被輸送回鍋爐房的除氧器，最后通過除氧器的上水泵輸送回鍋爐進(jìn)行加熱，完成一個循環(huán)，該循環(huán)的最大特點是高溫冷凝水采用密閉式輸送方式，從而降低了能量的損失；此外由于隔絕了與氧氣的接觸，進(jìn)而不需要再次除氧，減少了除氧而消耗的蒸汽量。

2 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)設(shè)備及預(yù)算

采用密閉式回收系統(tǒng)對中藥生產(chǎn)中的高溫冷凝水進(jìn)行回收，系統(tǒng)主要設(shè)備組裝如圖2所示。設(shè)備產(chǎn)生的冷凝水通過冷凝水回收管道，靠疏水閥背壓回流到集水罐中，由于高溫冷凝水屬于飽和水，因此進(jìn)入集水罐后由于壓力下降，會產(chǎn)生少量二次閃蒸汽，閃蒸汽通過定壓閥輸送到熱水箱加以利用。冷凝水則通過集水罐下的出口分流到2臺水泵，通過水泵加壓經(jīng)管網(wǎng)輸送回鍋爐房的除氧器。由于冷凝水屬于高溫飽和水，其在水泵入口處會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重時會損壞水泵。本系統(tǒng)為了解決該問題，增加了采用噴射增壓原理設(shè)計的增壓設(shè)備，通過提高進(jìn)口處冷凝水壓力，將其由飽和狀態(tài)變?yōu)檫^冷狀態(tài)，從而解決在水泵入口處汽蝕的問題。該系統(tǒng)投資(M)85萬，該系統(tǒng)主要由10個組成部分構(gòu)成，各主要設(shè)備詳細(xì)情況見表1。

表1 密閉式回收系統(tǒng)主要設(shè)備

圖2 密閉式冷凝水回收系統(tǒng)設(shè)備組裝示意圖

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

企業(yè)現(xiàn)階段鍋爐給水溫度30 ℃，平均冷凝水量18.75 t/h，年運行300天，每天運行8小時，燃?xì)獾膬r格3.05元/m3，熱值9 000 kcal/ m3，軟化水費用3元/t，冷凝水溫度按100 ℃計算，鍋爐熱效率按85%計算。

提高回水溫度年節(jié)約的燃?xì)饬?V)

V=18.75×103×(100-30)×8×

300÷9 000÷85%=411 765 m3/y

節(jié)約燃?xì)鈨r值(C1)

C1=V×3.05=411765×3.05=125.59萬元/y

減少軟化水費用(C2)

C2=18.75×8×300×3=13.5萬元/y

年節(jié)約總價值(C)

C=C1+C2=125.59+13.5=139.09萬元/y

投資回收期(T)

T=M÷C=85萬元÷139.09萬元=0.61年=7.4個月

4 環(huán)境效益分析

眾所周知，燃燒化石能源會對環(huán)境造成污染，其主要污染物為二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物以及粉塵等。對于天然氣燃燒而言，主要的污染物為二氧化碳及氮氧化物。通過余熱回收，可以減少天然氣的使用量，從而達(dá)到二氧化碳及氮氧化物的減排，具有很好的環(huán)境效益。根據(jù)統(tǒng)計，天然氣燃燒產(chǎn)生的二氧化碳及氮氧化物指標(biāo)分別為55.9kg/109J及3.5kg/109J。

每年減少二氧化碳排放量(Q1)

Q1=18.75×103×(100-30)×8×300

×4 200÷85%×55.9÷109=870 t/y

每年減少氮氧化物排放量(Q2)

Q2=18.75×103×(100-30)×8

×300×4 200÷85%×3.5÷109=54.45 t/y

5 結(jié)束語

通過對魯南制藥集團(tuán)中藥現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園提取車間冷凝水回收改造，企業(yè)每年可節(jié)約燃?xì)饧皽p少軟化水處理費139.09萬元。整個系統(tǒng)投資85萬元，投資成本7.4個月就全部回收，遠(yuǎn)小于國家規(guī)定的3年時間；此外，由于燃?xì)饬肯臏p少可以減少二氧化碳排放約870 t，氮氧化物54.45 t，實現(xiàn)了藥品生產(chǎn)過程的低碳、環(huán)保。因此，該項目的實施可以給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。