蒸汽管網(wǎng)凝結(jié)水閉式回收裝置原理及應用研究

摘 " " "要： 現(xiàn)階段，我國大部分蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中都會產(chǎn)生大量的凝結(jié)水，不僅會導致大量熱量能源的浪費，同時也不利于環(huán)境生態(tài)保護工作的開展推行。為有效探究蒸汽管網(wǎng)凝結(jié)水高效利用手段，本文以實際工程項目為案例進行分析，首先探究我國蒸汽管網(wǎng)運行現(xiàn)狀，隨后對閉式回收裝置的運行原理進行分析，以此探究凝結(jié)水閉式回收裝置的具體應用情況，并對應用效果進行分析，以供參考。

關(guān) "鍵 "詞：蒸汽管網(wǎng)；凝結(jié)水；閉式回收裝置；原理分析

中圖分類號：TQ××052 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（20202023）0×4-00000609-0×

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現(xiàn)代化社會發(fā)展建設(shè)過程中，人們對于生態(tài)環(huán)保需求越來越嚴格，在各行業(yè)生產(chǎn)過程中更注重節(jié)能減排以及低碳環(huán)保理念的應用。對工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)而言，應用蒸汽管網(wǎng)閉式回收裝置能夠大幅度減少蒸汽、凝結(jié)水等泄漏情況，以此提高企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)投入成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的有效提升。

1 "蒸汽管網(wǎng)運行現(xiàn)狀分析

我國現(xiàn)行蒸汽管網(wǎng)在實際運行過程中主要存在以下兩項問題：首先，蒸汽泄漏問題相對比較嚴重。蒸汽管網(wǎng)在運行過程中，約有60%的疏水閥處于明顯漏氣狀態(tài)，與標準規(guī)定之間差距較大，其中約有30%的疏水閥出現(xiàn)嚴重漏氣現(xiàn)象[1]。由于疏水閥裝置質(zhì)量不達標造成的蒸汽泄漏量約為1.5億噸/年，相當于2 100萬噸標準煤產(chǎn)生的能量。其次，蒸汽管網(wǎng)運行過程中存在大量凝結(jié)水未能徹底回收或者未回收的現(xiàn)象，經(jīng)過疏水閥裝置流出的凝結(jié)水中具有的熱量大約為新蒸汽總量的20%，與此同時，后續(xù)泄漏出的疏水、凝結(jié)水、蒸汽以及二次汽等具有的熱量同樣不容小覷，大約占據(jù)新蒸汽總量的5%[2-4]。因此能夠發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)有蒸汽管網(wǎng)運行還存在較為明顯的問題，基于對其優(yōu)化設(shè)計，從生態(tài)環(huán)保角度加強裝置應用效果，對行業(yè)發(fā)展具有十分重要的作用。

2 "蒸汽管網(wǎng)凝結(jié)水閉式回收裝置的原理

2.1 "水泵氣蝕問題

想要實現(xiàn)閉式回收裝置的有效運行，首先需要解決水泵汽蝕問題，如果水泵汽蝕問題沒有得到良好解決，則難以保證高溫凝結(jié)水能夠有效回收到鍋爐裝置中記性重新利用。對市場中常見的水泵系統(tǒng)進行分析能夠發(fā)現(xiàn)，“凝結(jié)水自動泵”、“凝結(jié)水回收泵”以及“射流裝置”等系統(tǒng)運行的合理思想都是避開水泵汽蝕問題，在實際運行過程中主要利用射流技術(shù)或者新蒸汽等手段[5-6]。但是，這些手段的本質(zhì)依然屬于開式回收，并不能夠?qū)崿F(xiàn)閉式回收的作用與效果。

2.2 "閉式回收裝置解決氣蝕問題

傳統(tǒng)思想理念認為，高位水箱與水泵入口之間的垂直高度差值越大，防止汽蝕問題對水泵裝置造成的影響效果越明顯。但是，從實際運行情況角度分析，在靜態(tài)狀態(tài)下高位水頭存在，在動態(tài)狀態(tài)下靜壓水頭會自動消失?？稍诼鋵嵐芡鈱尤我馕恢眠M行壓力表裝置安裝，此時檢測出的壓制數(shù)值均為負數(shù)，詳細情況如下圖1所示。

處于負壓范圍的高溫凝結(jié)水會在短時間內(nèi)迅速汽化，進而生成大量的氣泡，具體如下圖2所示。

氣泡進入水泵后會發(fā)生破裂現(xiàn)象，水流支點周圍的沖擊頻率能夠給達到2～3萬次/min，在相對狹窄的范圍內(nèi)壓力值能夠達到幾十兆帕，極大的破壞力會對葉輪結(jié)構(gòu)進行強烈的沖擊，進而導致葉輪結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞問題，并且在汽蝕過程中會產(chǎn)生尖銳刺耳的噪音以及劇烈的震動。

如果將下水管的直徑進行適當增加，則會顯著降低高溫水的汽化率；如果將下水管的直徑數(shù)值設(shè)計為水泵入口管徑的20倍以上，在水泵裝置啟動時下降管并不會發(fā)生負壓變化，此時仍保持水靜壓狀態(tài)，以此避免汽蝕現(xiàn)象發(fā)生。因此，可設(shè)計體積巨大的下降管與利用專業(yè)設(shè)計的集中管代替高位水箱，將電泵系統(tǒng)直接安裝到罐體下方，以此形成能夠有效避免水泵汽蝕問題發(fā)生的良好系統(tǒng)產(chǎn)品。

為保證水泵的進口處存有不小于2 m的正壓水頭，需要在集水罐內(nèi)安裝自動調(diào)壓系統(tǒng)，基于U型管以及多級水封的原理，調(diào)壓系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計若干個單向壓力閥裝置，閥的壓力基于余壓進行單獨設(shè)計。在保證系統(tǒng)水源能夠正常使用的條件下，對閥壓進行適當增強，不僅有利于容器內(nèi)部二次汽的再次凝結(jié)，同時能夠使得二次壓施壓給水面，以此保證水泵具有適當?shù)乃畨侯^[7]。此外，該設(shè)計能夠形成良好的閉式系統(tǒng)，保證系統(tǒng)與管道內(nèi)部不會存有空氣和氧氣，防止發(fā)生銹蝕問題。

給水罐內(nèi)的水位將下降到底部時，靜態(tài)水面會發(fā)生降水漏斗現(xiàn)象，在二次汽進入水泵時仍會出現(xiàn)汽蝕問題。對試驗情況進行觀察分析，利用阿基米德螺線方程作為基礎(chǔ)理論，利用不銹鋼材質(zhì)做成多層導流體，水位下降變化時會導致系統(tǒng)自動鎖閉上部導流結(jié)構(gòu)，以此保證水位變化時不會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。通過整個罐體結(jié)構(gòu)能夠發(fā)現(xiàn)，自動調(diào)壓裝置有效維持了集體罐內(nèi)的壓力，凝結(jié)水在二次汽以及重力的作用下，經(jīng)過汽蝕消除裝置進入水泵中，從而有效解決了負壓狀態(tài)下高溫水汽蝕的問題。

3 "蒸汽管網(wǎng)凝結(jié)水閉式回收裝置具體應用分析

3.1 "項目概述

某石化企業(yè)的煉油區(qū)建設(shè)于1950年代，在企業(yè)運營發(fā)展過程中由于缺少系統(tǒng)完善的整體發(fā)展規(guī)劃以及統(tǒng)一設(shè)計，且企業(yè)投資數(shù)額相對較小，管網(wǎng)系統(tǒng)中還存在一些問題需要解決。體量較大的蒸汽管網(wǎng)運行過程中產(chǎn)生了大量的蒸汽凝結(jié)水，為有效解決凝結(jié)水處理問題，該企業(yè)采用主線管主動式操作模式，但是在實際應用中會造成安全問題與污染問題，影響企業(yè)發(fā)展建設(shè)，為有效解決這一問題，該企業(yè)決定使用閉式回收裝置進行系統(tǒng)改革創(chuàng)新，以此提高企業(yè)整體發(fā)展效果。

3.2 "閉式回收系統(tǒng)布置

原有生產(chǎn)系統(tǒng)中，設(shè)置300萬噸的重催裝置作為該石化企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的余熱產(chǎn)期裝置，在正常情況下能夠?qū)崿F(xiàn)150-～160 t/h的余熱輸出量，其中包括低壓蒸汽130-～140 t/h，中壓蒸汽10-～20 t/h。但是，該系統(tǒng)實際運行生產(chǎn)出的蒸汽品質(zhì)相對較低，中壓蒸汽最低溫度在230 ℃左右，與飽和蒸汽溫度相接近，且低壓蒸汽溫度同樣低于標準參數(shù)[8]。為解決這一問題，在廠區(qū)東北角、西北角位置安裝一臺氣動凝結(jié)水排出裝置，在中低壓蒸汽交匯處兩側(cè)各安裝一臺裝置，在乏汽帶水嚴重區(qū)域安裝兩臺裝置，以此實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的合理控制。

3.3 "技術(shù)定標

2臺凝結(jié)水排汽加壓裝置以及6臺啟動排凝裝置安裝完畢后，進行現(xiàn)場調(diào)試。為保證裝置系統(tǒng)投入使用的良好效果，進行定量綜合評價，該裝置系統(tǒng)投入試運行一段時間后，對其中具有代表性的4臺排凝裝置以及2臺凝結(jié)水排汽加壓裝置進行定標驗收，以此采集到相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

中壓蒸汽流進低壓蒸汽的量的計算公式如下：

低壓蒸汽總流出量-低壓蒸汽總進入量=4 891-1 365=3 562 kg/h

本次蒸汽排凝回收裝置定標數(shù)量為74條，其中，運行排凝回收系統(tǒng)的定標數(shù)量為51條，停用的系統(tǒng)數(shù)量為23條，整體投用率達到68.9%。

通過定標計算，該系統(tǒng)運行51條線路時的低壓蒸汽的回收量能夠達到11.74 t/h，可回收凝結(jié)水量達到4.1 t/h，具體情況如下表1所示。

蒸汽管網(wǎng)排凝回收系統(tǒng)的實際回收能力的計算公式如下：

凝結(jié)水：4.1 t/h÷68.92%=24.23 t/h

低壓蒸汽：11.74 t/h÷68.92%=17.04 t/h

通過上述表中數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水與回收蒸汽產(chǎn)生量最多的位置為314，其主要原因是該點位處的排凝點數(shù)量眾多。而914處的排凝點數(shù)量較少，能夠生成的凝結(jié)水與蒸汽的量也相對較小。同時能夠得出結(jié)論，環(huán)境溫度與蒸汽壓力等參數(shù)值越低，能夠回收的凝結(jié)水與蒸汽量越多。

4 "蒸汽管網(wǎng)凝結(jié)水閉式回收裝置應用效果

4.1 "有效解決安全隱患

該石化企業(yè)原本運行系統(tǒng)使用放空式排凝模式，而改進后為集管式排凝，大口徑的集水管能夠充分在運行過程中將凝結(jié)水進行全面管控，隨后經(jīng)過疏水器進行排除處理。將蒸汽管網(wǎng)中的凝結(jié)水有效排出，能夠大幅度消除水擊問題帶來的安全隱患，以此保證蒸汽系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運行[9]。經(jīng)過回收裝置系統(tǒng)的改進，該項目在實際運行過程中并未發(fā)生過水擊問題，且未再收到關(guān)于蒸汽帶水或者蒸汽低溫的相關(guān)投訴，大幅度提高了用戶的使用體驗。

4.2 "降低環(huán)境污染影響

經(jīng)過排凝優(yōu)化改進處理后，放空式排凝模式造成的噪聲污染問題得到了有效消除，每年能夠節(jié)約的熱能浪費量約為3.51*×108 MJ，同時向工業(yè)污水系統(tǒng)排放的凝結(jié)水量縮減了3.3萬噸左右，大幅度降低了企業(yè)生產(chǎn)運行對周圍生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的污染與破壞，進一步提高了企業(yè)的生態(tài)效益，實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的保護效果。

4.3 "提高節(jié)能節(jié)水效果

對汽動排凝基礎(chǔ)原理進行分析能夠發(fā)現(xiàn)，本次改造建設(shè)工程在實際應用中具有零泄漏的良好效果，在實施后全部排凝管線的蒸汽直通問題得到全面消除，實現(xiàn)對泄漏蒸汽的全面回收利用，具有十分良好的節(jié)能效果。節(jié)能效果體現(xiàn)：通過表中數(shù)據(jù)能夠得知，每小時回收的蒸汽量為11.75 t/h，每年回收的蒸汽量產(chǎn)生的熱量大約為10 217噸標煤產(chǎn)生的熱量。年度回收凝結(jié)水量大約為506噸標煤產(chǎn)生的余熱。兩項求和計算折算成標煤大約為10 723噸[10]。除此之外，該系統(tǒng)的應用能夠大幅度節(jié)約水資源，每小時回收的凝結(jié)水量約為4.1 t，每年能夠回收的凝結(jié)水量在3.28萬噸左右。

5 "結(jié) 論（結(jié)束語）

通過實力案例分析能夠得出結(jié)論，蒸汽管網(wǎng)運行過程中使用凝結(jié)水閉式回收裝置能夠有效提高企業(yè)生產(chǎn)效果，能夠有效消除水擊問題對系統(tǒng)運行的影響作用，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，在大幅度降低系統(tǒng)運行能源消耗量的同時，實現(xiàn)了節(jié)約能源的生態(tài)環(huán)保效果，保證企業(yè)生產(chǎn)效益與生態(tài)效益的同步發(fā)展。

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Research on the principle and application of closed condensate recovery device for steam pipe network

ZHOU Da-ping1，2

（1. Liaoning Talent Dispatch Co.， Ltd， Liaoning Shenyang 110000，China；

2. Shenyang Branch of China Kunlun Contracting amp; Engineering Corporation， Liaoning Shenyang 110000，China）

Abstract： " At this stage， a large amount of condensed water will be generated during the operation of most steam pipe network systems in my country， which will not only lead to the waste of a large amount of heat and energy， but also is not conducive to the implementation of environmental protection work. In order to effectively explore the efficient utilization of condensate water in the steam pipe network， this paper analyzes the actual engineering project as a case. First， it explores the operation status of my country's steam pipe network， and then analyzes the operation principle of the closed recovery device. The specific application of the recycling device， and the application effect is analyzed for reference.

Key words： "Steam pipe network; condensate; Closed recovery device;Principle analysis

Research on Principle and Application of Closed Condensate

Recovery Device for Steam Pipe Networks

ZHOU Da-ping1，2

（1. Liaoning Talent Dispatch Co.， Ltd.， Shenyang Liaoning 110000， China;

2. Shenyang Branch of China Kunlun Contracting amp; Engineering Corporation， Shenyang Liaoning 110000， China）

Abstract： " At this stage， a large amount of condensed water is generated during the operation of most steam pipe network systems in China， which will not only lead to the waste of a large amount of heat and energy， but also is not conducive to the implementation of environmental protection work. In order to effectively explore the efficient utilization of condensate water in the steam pipe network， the actual engineering project as a case was analyzed. First， the operation status of my country's steam pipe network was explored， and then the operation principle of the closed recovery device was analyzed. The specific application of the recycling device was discussed as well as the application effect.

Key words： "Steam pipe network; Condensate; Closed recovery device; Principle analysis