能源回收
节能减排
引言：蒸汽冷凝水通过疏水阀，排放到排水沟中。这不仅导致热量的直接浪费。对生态环境来说，也蒸汽冷凝水属于软化水，破坏水体的生态平衡。热水排放干扰土壤结构与植被生长。
贵州茅台酒厂（集团）循环经济产业投资开发有限公司三期预留车间现有酒糟低温烘干机4套，主要采用高温空气加热烘干酒糟用于其他用途。烘干系统采用180℃@0.9MPaG的水蒸气通过翅片管式换热器加热常温新风至100～110℃，而蒸气冷凝水通过疏水阀引出。三期预留车间蒸汽冷凝水直接排放在雨水沟内，使得大量热量及水浪费，并已对雨水井、地下给水管道造成了破坏，同时高温冷凝水渗进电缆井内也造成电缆运行温度升高，不利于现场管理。三期预留车间使用的蒸汽为鸭溪电厂锅炉余热蒸汽，到车间内部的分汽缸压力为0.8MPa,温度为180℃，正常情况下车间为24小时作业，平均每天产生约100吨冷凝水，经测直排温度在100℃左右，冷凝水含有的热量约占蒸汽的15%-30%。2022年三期预留车间用蒸汽预计约3万吨，产生蒸汽冷凝水约为3万吨直接排放，使得大量热量及水浪费。
解决方案
冷凝水直接送至锅炉补水
疏水后的冷凝水通过泵输送至锅炉房回收利用。该方法有闪蒸的冷凝水以气体形式排放，无法回收利用。
冷凝水直接回到现有第一组换热器
冷凝水直接回到第一组换热器。用于第一级换热器换热，实现余热回收。换热后的蒸汽冷凝水热量品味较低，可用于淋浴用水。
新增换热器+储水箱+泵组
疏水后的冷凝水通过管道输送至高温储水箱。储水箱内以前充满冷水，蒸汽闪蒸与冷水混合，将冷凝水闪蒸13%的热量回到利用。混合后的水通过泵组送至新增换热器换热后回到低温储水箱。低温储水箱的水可通过泵组输送至锅炉房回收利用。
该热源回收利用存在以下困难：
1. 疏水流速在25mm换热管内极低（～0.1m/s），疏水温度也远低于水蒸气，原有蒸气加热的翅片管式换热器即无余量满足额外热负荷，又不适合液-气传热类型。
2.冷凝水和闪蒸汽都没有压力（动力），无法进入新增的预热器。
3.汽水混合对预热器热工设计增加难点，导致换热器计算误差大，无法保证传热性能。
我司采取了 “新增换热器+储水箱+泵组” 的技术路线，保证蒸汽冷凝水余热充分回收，同时还确保整个系统运行的稳定性。
根据工艺条件计算冷凝水排放量：
1）假设新风的进口温度为25℃，加热后的出口温度为100℃；
2）单套烘干设备的新风的流量为25000m3/h，空气常温常压密度为1.2kg/m3；
3）空气比热容为1.0KJ/kg℃。
空气需求热量Q1=（100-25）×25000×1.2÷3600×1=625kW。
4）饱和水蒸气在0.9MPag的汽化潜热为h1=2014.2KJ/kg；
5）考虑到环境散热或其他热损失，按照5%额外增加蒸气消耗量。
蒸汽消耗即冷凝水排放量为Q2 = 625÷ 2014.2 × (1+5%) × 3600 = 1172.9kg/h
4套烘干设备的冷凝水排放量为Q3 =1172.9 X 4 = 4691.7kg/h
杠杆式浮球疏水阀前温度175℃，阀后温度为107℃；饱和冷凝水进过疏水阀降压后排放，阀后部分冷凝水会变为闪蒸汽。
175℃的液态水焓值：h2=741.1KJ/kg
107℃的饱和水蒸气气态焓值：h3=2686.5KJ/kg，液态焓值：h4=448.7KJ/kg
疏水：蒸汽系统中高温高压凝结水的排出过程；
闪蒸：疏水排出时因压力骤降，部分凝结水在等焓条件下汽化的现象；
闪蒸率：闪蒸产生的蒸汽量占总疏水量的百分比；
闪蒸近似等焓过程，假定总疏水量m（单位：kg），闪蒸率为x。
闪蒸前：高压侧饱和水的总焓=m×h1（h1为高压侧饱和水焓）
闪蒸后：低压侧分两部分。未汽化的饱和水（质量m(1-x),焓h2），闪蒸产生的饱和蒸汽（质量mx，焓h3），总焓=m(1-x)h2+mxh3
推导可得：闪蒸率（x）=(h1-h2)/(h3-h2)
代入可得：闪蒸率≈13%
4套烘干设备的总闪蒸量为：Q3 = 4691.7×13% ≈ 613kg/h
用于蒸汽冷凝水回收的循环系统
蒸汽冷凝水热回收系统由水箱、泵、电气系统、控制系统、管网和阀门附件组成。
原理：设置两台与大气相连的水箱，分为低温水箱和高温水箱。高温蒸汽冷凝水通过管道输送，靠重力流将热水送至高温热水箱。高温热水箱内提前注满水，与高温冷凝水闪蒸混合。混合后水通过泵将热水送至末端换热器换热。换热后的水回到低温冷水箱。低温冷水箱的水可用于锅炉和淋浴。
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热量回收计算 |
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总的闪蒸汽流量（kg/h） |
613 |
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饱和气态焓值（kJ/kg） |
2686.5 |
107℃闪蒸汽 |
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饱和液态焓值（kJ/kg） |
448.7 |
107℃闪蒸汽 |
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闪蒸汽的冷凝热负荷（KW） |
381 |
（2686.5-448.7)×613÷3600 |
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热回收后的水温（℃） |
60 |
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总凝水流量（kg/h） |
4692 |
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冷凝水液态降温热负荷（KW） |
256.2 |
(107-60)×4.183×4392÷3600 |
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热回收总的热负荷（KW） |
637.2 |
381+253.2 |
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新风进口温度（℃） |
25 |
假设值 |
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新风进口温度对应焓值（kJ/kg） |
57.99 |
夏季63%相对湿度情况 |
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新风流量（m³/h） |
25000 |
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新风密度（kg/m³） |
1.088 |
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空气出口对应的焓值（kJ/kg） |
78.67 |
637.2÷(25000×4×.088÷3600)+57.59 |
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新风出口温度（℃） |
45.4 |
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热回收比例 |
25.5% |
(44.1-25)÷(100-25) |
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经济型分析 |
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饱和气态焓值(kJ/kg) |
2777.2 |
180℃饱和水蒸气 |
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饱和液态态焓值(kJ/kg) |
763.0 |
180℃饱和水蒸气 |
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热回收折合成水蒸气（kg/h） |
1139 |
637.2÷(2777.2-763)×3600 |
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闪蒸实际热回收效率 |
80% |
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实际热回收折合成水蒸气（kg/h） |
911 |
1139×80% |
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每天运行时间（h） |
24 |
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每年运行天数（天） |
160 |
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每年节省的水蒸气(吨) |
3498 |
911×24×160÷1000 |
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每吨蒸气成本（元/吨） |
210 |
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每年节省的水蒸气费用 (元) |
734580 |
3498×210 |
现
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片
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