冷凝水回收装置的原理.doc

冷凝水回收装置的原理
装置, 原理, 冷凝
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冷凝水回收装置的原理我做设计的过程中看到很多厂家关于闭式冷凝水回收装置；放气蚀大概的原理如下+ _. m" h, l) x* @+ i* ?% Q
; `1 U0 z# E( H7 n8 [) G; q1 g4 G# P- ]& Y1 |( L$ T% O! c
1.引入不凝性气体（如氮气。空气）增加蒸汽的分压力，从而使凝结水过冷，防止气蚀。现在大部分厂家已经不采用了。
1 R$ U4 J, N" N2.用泵打回流，牺牲能量将泵入口水增压，防止气蚀。3 p- Y: u! [5 T$ C. o9 \! J! f
3.还有定压吸气装置，将蒸汽引走。% E) R8 P  M0 _0 z7 E5 X: y. Z* I  o& c  t. i) E
4.专利技术 ？？？$ r* p; J% l: A' f- h
很多的厂家都水自己的专利技术，可是我认为在没有外界能量输入的情况下，很能解决气蚀问题，不知道大家知道不知道所谓的专利技术是否能解决气蚀问题？
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发表于 2008-6-3 00:02 | 只看该作者
我公司是全国最早做凝结水闭式回收技术的厂家，并在全国很多石化企业得到成功应用．
蒸汽凝结水的价值 . f- J* Y& L# A4 d. `

) F7 d' S6 X1 S& @% y( J, g* x北京凝汽动力技术有限公司是目前国内唯一专门从事凝结水回收技术开发的高科技企业，集科研、设计、生产、安装调试、售后服务为一体。
/ W8 @) n+ e9 g* f$ Z1 C& a北凝推出的凝结水回收器和低位热力除氧器有效的解决了水泵汽蚀——“泵癌”世界难题，现已通过北京市科委技术鉴定，其凝结水回收器、低位热力除氧器和系统工程技术被定为国际先进成套技术，属于高效节能产品，又被国家环保总局确定为国家重点环保技术项目，并获得了多项国家专利，以取代能耗高、效率低的凝结水箱和高位热力除氧器。 ' X# L8 o0 }  W8 \- o
本公司董事长兼总工程师李树生发明的、本公司独家使用的蒸汽凝结水回收、高低压管路共网、管道自动加压、集中疏水、管道防腐、高温油水分离、低位热力除氧等技术和相应的[wiki]设备[/wiki]，是解决蒸汽网管能源浪费的全新成套技术和装备，几年来，已在全国二十多个省市的大批用户使用，节能和环保效果显著；1998年被“世界银行/全球[wiki]环境[/wiki]基金中国节能促进项目”审定为EMC节能示范项目，用全球环境基金（GEF）和世界银行贷款，帮助北京用户解决资金短缺的困难，形成项目复制“流水线”，加快节能环保事业的发展。 . K) q/ J+ W  F# y) c. @; g& l4 d

( ~( `* l/ d" I% P一、主要产品 1. NSQ---凝结水回收器：用于高温凝结水和二次汽完全密闭式回收。
( M8 ~+ O( g1 ~2 n% K2. DRC---低位热力除氧器：用于蒸汽锅炉的高标准除氧。
  D5 m: O& O3 u1 E/ d4 ~! K3. 锅炉定连排热能回收器：将传统的定排和连排合二为一，最大限度地利用热能。
4 b5 M- q& x+ {; n4. 锅炉烟囱余热回收器：将燃烧后烟气所携带的热量回收利用。 : J* N4 w, L  ~' N) `( I
4 c& {1 e1 h  h" _7 ~2 e% \
二、资质与业绩 1. 1998年世行/全球环境基金在北京橡一工程，国际公开招标，北凝一举中标，三项热能技 % H& R. [6 i+ h
术为国内外首创 , C6 \+ K! \0 L6 w" M; E- ^7 }
2. 1999年1月6日《科技日报》我国攻克水泵汽蚀世界难题；
2 T/ ]6 U+ W, D4 Y, x% w6 e3. 1999年5月《北京节能》人物专访：开辟节能环保新路的带头人-----李树生；   \1 V/ R0 O" d& ]# h
4. 1999年世行/全球环境基金，中、美、英、日公开投标，因北凝多次淘汰英、美开式冒汽 # N/ s7 V( V; @& z1 I& O
的设备，北凝闭式最大限度节能而一举中标； ' S* w. g' @# ?7 U7 y
5. 2001年4月2日《科技日报》北凝技术解决世纪难题； ; K9 p6 ^/ H  f/ L. v- d' e
6. 2004年4月21在人民大会堂新闻发布厅召开了北凝技术推广会。 3 g$ x( J. \( J2 N
7．清华大学教授的评价：“英国、美国、日本同类技术为开式浪费热能，污染环境。
8 H- l2 J4 ^4 F7 ^0 d# W- f! K: P7 _- o8 v6 I
北凝技术为闭式系统，无任何污染。”
4 ]: p8 M7 K6 d( \2 k8 S8．北凝技术的核心：是将热工“静态理论”发展为“动态应用理论”，解决热工多相流（含
! S. ?& g  O+ ?% x. H
& B0 b& O" K. W  u: {% z两向流）无计算方法的应用难题。
9 i3 {6 T- ]- [- V2 K! f9. 科技部列入国家级火炬计划 ! M9 G: z$ }; j/ T# A$ t
10. 国家环保总局列入国家重点环保技术 " u. {6 F  s4 K' n$ R3 x
世行/全球环境基金列入免审批项目 1 |0 `" R" V) o! N% }) O" K  p0 q) Q
11. 北京市科委列入北京重大科技成果推广计划
6 y$ B8 p2 y. q$ V' i4 T: `6 ~$ i12.通过了ISO9001和ISO14001认证
5 s3 V- q1 Q3 Q, ?; c7 ?! I. X1 T, B) s* |8 N2 ?( g
三、凝结水回收器 （一）闭式凝结水回收的效果 ① 热能回收充分 . k1 j! f3 n: c0 L* [8 S
传统的开式回收时，排放的大量二次汽必然消耗相应量的凝结水，在浪费大量汽化[wiki]潜热[/wiki]的同时，这部分热水还要带走相当量的潜热。
1 {. r( T( ?% C9 @% `$ [3 P闭式凝结水回收所得的高温凝结水压力接近用汽设备的蒸汽压力，在相应的[wiki]沸点[/wiki]下凝结水的焓值较高，而常压下相应沸点时水的焓值较低。闭式回收不会因为压力的下降引起焓值变化，产生大量二次汽。同时避免了因疏水阀泄漏所造成的新蒸汽损失（国标疏水阀允许3[wiki]%[/wiki]的泄漏），故回收热效率较高。
+ ^; A- G$ n2 U( Q0 }4 \② 水资源回收充分 0 d. p4 s5 z' f. _6 E4 F% w
开式回收将产生大量二次汽，必然消耗相应量的凝结水，所以闭式回收方式回收的水量更多一些。同时在北方地区避免了冬季的大量蒸汽外冒所形成的不美观并污染环境的现象，避免了厂房被蒸汽[wiki]腐蚀[/wiki]，墙壁剥落。 ; e8 O$ j) j" R8 f  Q4 F3 \
③ 回收热能的品质高
, y9 {8 w( W$ ?8 U' L- `! y0 e& W由于闭式回收系统运行压力高，回收的凝结水温度高，输送到热力除氧器后可以节省大量用于加热的蒸汽。甚至可以实现热力除氧器的蒸汽零消耗。 ( |/ S* T8 c- H% U
④ 改善水泵的运行条件
$ A1 \! j9 m- l! K闭式回收器为带压操作，这个压力作用到泵的进口可以有效避免水泵的汽蚀，同时这个压力还可以转化为泵的有效扬程，减小泵的功率消耗。在罐体内加装了汽蚀消除装置，从而最大限度的消除了汽蚀的可能性。 + c: U* O, Q, S) G7 Y
⑤ 有利于提高回收凝结水的质量 3 h, k5 }9 g7 \. h
闭式回收系统与外界隔绝，可以避免杂质的进入；也可以避免因O2，SO2，NO等有害气体进入引起系统的腐蚀。 % {" A0 d- T; f2 J( p5 d' g
⑥ 有利于稳定用汽设备的操作 8 i- p; E0 c- p
开式回收装置当疏水器动作时容易引起用汽设备内蒸汽的压力波动和流速变化，这是造成换热设备内漏的因素之一，甚至形成吸射效应而引起不同介质间的传质。而闭式回收系统可以有效地避免这种情况发生。
0 C1 B+ z8 i. E# r9 `8 U⑦ 机电一体操作方便，有利于环保工作，有利于清洁文明和无泄漏工作。 * y! ?/ _$ R, V/ T
! i, l4 t+ x3 y7 C, n$ m, I
3 W, l  F3 i- K4 d% r, [$ t: z
（二）凝结水回收器的优越性 1.自动调压装置
/ L  H) F5 \2 S; {' n! a$ r! Z北凝技术将设备安全和工艺安全分开，用安全阀保证设备结构安全，用调压装置确保生产工艺的系统安全。为确保泵进口处2m以上的正压头，在集水容器内增设自动调压装置，采用多级水封和“U”型管原理，不同的是调压装置内设置了若干单向压力阀，阀的压力分两种：一种是无压型，PN=0.01-0.09MPa,常用于采暖、溴化锂制冷的中央空调等0.1Mpa以下的凝结水回收工程中；一种是压力型，PN=0. 1-0.8MPa,常用于石化、钢铁、热电等工业用热系统工程中。阀压是根据余压单独设计，阀体用不锈钢制成。在保证正常回水的情况下，阀压适当提高，一是有利于二次汽在容器内的二次凝结，是闪蒸回收的重要节能措施；二是二次汽向水面施压，保证水泵防汽蚀必需的正压水头；三是形成闭式系统，保证设备及管道内无氧，不生锈。 6 J# ~. Y" [& U. w- f6 @
2.除污装置 , v0 T  l9 i) E% |$ \0 C+ Z
因集水容器的体积小于被替代的凝水箱体积，早期试验时铁锈等硬块打坏了水泵叶轮。因此，集水容器内增设除油污和杂质的除污装置，用于提高水质纯净度。
# T( }+ o9 `5 Z# S4 T& K& G3.汽蚀消除装置
  t, ]6 N$ w  K! @% Q4 i6 z8 w当集中容器内的水位降到底部时，原平静的水面立即出现降水漏斗（与龙卷风形状相同），二次汽入泵仍发生“汽蚀”。根据透明玻璃钢和水掺深颜色观察的试验结果，以阿基米德螺线方程为理论依据，用不锈钢做成的多层导流体，在水位下降时，上部导流结构自动闭锁，确保了低水位时无“汽蚀”现象发生。该装置为汽蚀消除装置。 $ B/ M( n& ]" Q. G0 ?; _/ U
4.水泵改型 ; [5 [7 v( g& j) T
为满足集水容器下装配双套电机泵的要求，我将现有的单级泵改型，一是将水泵进水管由原来的侧面改到上面，将泵出水管由原来上面改在侧面，形成最佳流态；二是将泵体用氟橡胶密封，由原耐温80℃-110℃提高到160℃以上，增强泵体耐温耐久性能；三是将泵底座改为轻型，直接固定在设备下部的槽钢上。
+ e+ V' e) c- ~从总体结构可以看出，自动调压装置保持了集水容器内特定的压力，凝结水在重力和二次汽压力下，经汽蚀消除装置正压入泵，从根本上消除了负压下高温对水泵汽蚀发生的条件。
1 p: v5 `5 e6 f7 D! s2 P# B+ ?6 j5.自控 / y  {! f/ x/ G
用德国西门子生产的PLC可编程控制器。施耐德的低压电器，安全可靠，自动化程度高。
  k% v) B" C9 w" Q; p) c; k0 p) R3 E% i- B

% Y5 I# [$ Q# i& K. n! m+ o四、低位热力除氧器 高位热力除氧器是多年来国内外应用最广泛的除氧设备，却存在着严重不足，即高位除氧器7-14m的安装高度，使得土建投资达。吊装难度大，施工期长等。目前，由于城市燃油燃气锅炉迅速取代燃煤锅炉，除氧器高层布设急需改为地层布设。另外，由于凝结水回收器将高温凝结水和二次汽全部闭式回收，原高位除氧器（一般为104℃）封闭不了高温水闭式进锅炉的实际需要。
* M) d, x4 e" ]北凝独创的低位中、低压热力除氧器解决了上述不足和水泵汽蚀这一世界难题，延长了水泵的使用寿命。该除氧器零高程布置，安装于地上、地下皆可，减少土建造价80%以上。
1 Z8 B- U2 Z, |3 ~. [: S  P% G: V多年来的规范认定，将水箱放在水泵上方，让水泵得到一个静水头，用来放置水泵发生汽蚀。研究与实验表明，静水头是在静态下存在的，水泵汽蚀是在东台下发生的。静态和动态不能同一时间存在于同一设备上，所以用静态下的静水头解决动态时的水泵汽蚀是不可能的（见图1）。高位水箱的水从静止加速至泵前的高速流动过程中（2950转/分），过流段面急速缩小，高温水在负压下瞬间汽化，产生大量汽泡，汽泡入泵受压破裂，水流质点四周的冲击频率达每分钟2万次以上，在极微小的面积上压力常达几十至几百个兆帕，极大的[wiki]机械[/wiki]破坏力猛烈作用于叶轮，很快造成叶轮的损坏。汽蚀产生刺耳的噪音和强烈的振动。
% F! _; v3 L/ c- L) D5 z4 \（一）北凝低位热力除氧器的五个创造性 A.低位： " y% }! H/ k- Q9 t8 B0 w5 \' S2 W
采用独特的第二代汽蚀消除装置实现了低位布设，水泵无“汽蚀”现象发生，降低土建造价，机电一体化，安装快捷，便于维修保养，是燃煤、油、气锅炉的最佳配套设备。   p8 d. I* K! y% G. E; @: b- y2 N
B.中压： % [* a( i' c# M" ]! Y- ?7 E
根据多级水封原理，发明液位自控溢流装置，代替过去的三根钢管组成的水封，解决水封不住压的问题，形成闭式中压除氧系统。同时，中压又能有利于凝水产生二次汽或新蒸汽对水面使压，保证水泵防汽蚀所必需的正压水头。此时，除氧几乎不需自耗蒸汽，相当于增大了锅炉出力的3%-4%。
% L0 ]: @1 y! o' Z! z7 r8 |" rC.再沸腾装置：
2 p. i, Q, H8 o6 M6 ?1 [( ~改进后的再沸腾装置在除氧器重新启动时,迅速加热,使残留的氧气从水中全部排除,运行安全可靠。 . |& M7 f: d* j% D
D.除氧率高：
  R: g2 J* ?; c) Q  j8 q过去的高位热力除氧器排氧管是开式的，截止阀常开，所排的氧气占不到排汽总量1%，新蒸汽浪费大，形成热污染,能源利用率太低。北凝生产的低位热力除器的排氧管装配电动阀,根据具体情况,定时、定量排氧,既达到了高标准的除氧效果,又减少新蒸汽浪费60%-80%。
0 I; b- e. C9 V- ?; [, k- x
( j# A1 c$ q) Z4 X! G[ 本帖最后由 zjx1973 于 2008-6-3 08:38 编辑 ]
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发表于 2009-4-20 16:32 | 只看该作者
北京君发节能公司，专业提供蒸汽供热系统节能咨询服务
北京君发节能环保技术有限公司是集研发、设计、制造于一体的高新技术企业。公司拥有以中科院资深技术专家为首的研发队伍，专业研究蒸汽系统能量优化，余热、余能和水回收利用，数年来研发了多项专利技术产品。产品成功应用在齐鲁石化、燕山石化、大庆石化、兰州石化、青岛啤酒、哈药六厂、华晨汽车、华润纺织、黄海橡胶、国电双鸭山、天坛医院等大型企事业单位。在全国二十多个行业中拥有数百个成功案例，为用户带来了巨大的经济效益和环境效益。 . u( {1 p6 M0 Q# A7 L
　　一、凝结水回收概述 ' N- e( E9 N3 J. f2 q3 i
　　蒸汽热能由显热和潜热组成，通常用热设备仅仅利用蒸汽的汽化潜热，释放潜热的蒸汽还原成同温的饱和水，即拥有显热的凝结水流出用热设备，经疏水器、凝结水管道进行回收再利用。 $ w8 D6 ]0 c$ b2 m3 `
　　凝结水（冷凝水）的温度较高（一般在100℃以上），应尽可能进行利用。同时又是良好的除盐水，最适合锅炉补水和要求较高的工艺用水。 . O. E' T2 \& ~
　　二、回收方式比较
5 w7 b& R4 Y4 ?# R+ _5 u0 }　　A、开式系统
: |; U* ^0 T; W. {) g$ ]; a目前国内的企业的凝结水回收基本采取开式水罐、水箱等，为减少闪蒸二次汽（凝结水温度高，进到开式系统压力降低，大量的显热变成潜热，形成二次汽化）的排放。有的企业采用掺水降温，降低水质和利用价值，还有的企业专门上一台冷凝器，用循环水对闪蒸二次汽进行吸，然后再通过凉水塔将热量排放掉，为浪费这部分能源，还要上设备和花费新的能源。
1 L, f: x3 Q5 h/ P　　开式系统存在如下问题：
. x1 P/ p- U4 L　　1、大量的疏水阀漏汽和闪蒸二次汽对空排放，这部分浪费约占凝结水总量的5～20%，总热量的20～60%。
0 A' h/ ~- \- K( r" D  q7 R　　2、闪蒸汽的排放，在冬天热雾漫天，夏季热浪逼人，即对环境造成严重的热污染，又可能烫伤人员，存在安全隐患。
3 T8 Q' m5 c) E- S　　3、潮湿的环境加重了金属设备的腐蚀，电气设备老化，形成间接损失。 2 R+ s: l; I4 ^& S6 p4 r# ]% q( n) ^" t
　　4、回收系统为动态两相流，经常形成水击，使设备和管道产生剧烈的震动，存在安全隐患。 . y% F, E$ `- e- W
　　5、回收的凝结水再次被溶解空气中的氧气，二氧化碳等杂质，增加后处理费用。将高品质的凝结水按低品位的水用本身就是一种浪费。   F+ }9 e! S; a
　　B、闭式回收系统
3 C. I; y$ D1 O1 n% @/ I* X　　1、北京君发节能环保技术有限公司闭式凝结水回收成套装置在全国几百家企业中得到良好的应用，为企业带来经济效益和环境效益。其原理是：是依据动态两相流和微过冷原理，消除了水泵汽蚀的诱因，成功的解决了水泵输送高温凝结水发生汽蚀的问题。能够提高疏水器背压，无二次闪蒸汽及疏水漏汽的排放，使蒸汽冷凝水所包含的热能充分回收。消除凝结水加压泵的汽蚀，改善疏水工况，确保疏水畅通，延长回水系统使用寿命。 3 s0 z4 L$ r# e. k9 H! a
　　2、闭式回收凝结水系统的技术特点: , y* O& n/ E' v, z! f! P! }. G
　　①、对乏汽和凝结水进行闭式回收后，降低了企业的生产成本，提高企业的市场竞争力和企业净利润。
$ E' N! ?  t7 f9 q) x  f5 x　　②、对乏汽和凝结水进行回收后，彻底消除因排放凝结水和闪蒸二次汽造成的热污染，无白色的蒸汽飘浮在厂区的上空，避免了热污染，美化了厂区环境，达到清洁生产。
5 N6 j9 e) h% Y( g% l3 l　　③、在用户正常生产工艺条件下对乏汽和凝结水进行完全闭式回收。 * p$ R& B2 d, ~) }" N
　　④、凝结水不会被空气中的氧气再污染，可以直接利用节约除氧用水。 " G0 x: @0 K9 o' T3 a' q6 I2 l
　　⑤、 凝结水泵在输送高温凝结水的状态下不发生汽蚀，能将凝结水送入指定地点。 & F' ^0 Y# ^5 h' _2 R- c9 j
　　⑥、系统平衡稳定，凝结水回收装置全自动化连续运行。
. U* K1 l9 o) g　　三、根据凝结水自身的价值，有必要对冷凝水实施闭式回收。
0 F7 b, J) y, ~( {7 e+ L　　蒸汽冷凝水是饱和的高温软化水，其热能价值占蒸汽热能价值的20%左右，若直接排放而不做回收利用，无论在水资源还是在热能资源上都是极大浪费。 # n' p! p% g6 J5 |% i
　　冷凝水的性质:
: W/ T' c5 d/ b; r3 `　　凝结水的价值=原水价值+软化价值+除氧价值+脱盐价值+热量价+环境价值
: V+ c6 h$ a- E* g' |　　蒸汽的热能由显热和潜热两部分组成，通常用汽设备只利用蒸汽的潜热，释放潜热后的蒸汽还原成同温的饱和水,即拥有显热的冷凝水。   v' i8 a5 B; ?$ s# L
     饱和冷凝水在蒸汽压力0.1-0.9MPa下占蒸汽热能的 15.6%-26.7%。使用蒸汽压力越高，排放的冷凝水热能价值越高。理论上冷凝水是较好的脱盐水，品质好于锅炉给水。
& ~4 f. C2 \) a4 W: L- j　　四、经济效益和环保效益
  N& G/ F& e8 ]. R2 l) O9 z　　实践证明，采用君发闭式凝结水回收技术能够产生显著的经济效益和环保效益，具体表现在：
9 i, |- ]8 Q3 L; u5 w4 B2 A　　第一，大大减少了凝结水的闪蒸损失，从而使其本身的热量得到比较充分的利用。据统计，将凝结水和闪蒸汽所含的热量完全回收，与将其完全排弃相比可节约锅炉燃料12-28％；与降温回收相比可节约锅炉燃料6%-22%。
' H, C7 h. [$ l5 l, o; x$ Y  E& [第二，水的循环利用率高达90%以上，有效地节约了水资源，同时凝结水与空气的隔离状态使得这部分锅炉给水能够保持优良的品质，相应地降低了对锅炉给水进行软化及除氧的处理费用。
6 S- i2 R0 ~* g0 @　　第三，从根本上避免了腐蚀性气体重新溶入锅炉给水，极大地缓解了对热设备及管网的腐蚀，延长了设备和管网的使用寿命。 ( Y1 ]3 l% b- J( |
　　第四，大幅减少了锅炉的排污率（一般与凝结水的回收率一致），在一定程度上增加了锅炉单位时间的产汽量，提高了锅炉出力。 % I% z( h, h5 A, n
　　第五，减少了由于跑、冒、滴、漏而产生的热污染和噪声，改善了工人的工作环境。
* t, d, a- w2 S. }/ N7 V2 R% g% D　　第六，烟尘飞灰、SO2、CO2、NOx等有害气体排放总量以及炉渣排放量可减少15-30%，可显著降低对周边环境造成的污染和破坏。  , ~% u. r8 F5 B+ w8 H' P
　　基于上述优势，北京君发公司该项技术已经在全国二十几个行业得到大规模地推广应用，产生的经济以及社会效益是不可估量的。根据北京君发资料显示，某开发区热力厂拥有五台35吨蒸汽锅炉，总容量175吨/时，用蒸汽单位有近百家。该热力中心采用北京君发闭式凝结水回收技术，在全区内实现了凝结水的闭式回收，使凝结水平均回收温度提高到90℃，凝结水回收率提高到85%以上，年节约用水量5.55万吨, 节约燃煤约2000吨, 直接和间接经济效益达400余万元。同时，由于煤消耗量的减少，也相应降低了烟气的排放量，减少了锅炉的排污和炉渣的产生，每年可以减少炉渣排放 142.57吨，降低烟气排放1400万立方米，烟尘飞灰、SO2、NO2分别减少排放95.3吨、17.11吨、5.69吨。达到了节能减排，文明生产的目的。  6 e2 f* @' ], k% k4 i" A0 n: Y
　　五、结论 * W2 u6 \: n+ q6 C4 ~; c
　　北京君发公司专业研究蒸汽系统能量优化，余热、余能和水回收利用，拥有多项专利技术产品，应用北京君发公司闭式高温凝结水回收技术将为企业带来较好经济效益和环保效益。我们有理由相信，随着国家“节能减排，可持续发展”战略的深入实施和人们环境保护意识的不断加强，该项技术必将得到更加广泛的应用与发展，其经济价值和环保意义将越来越明显地体现出来，将为中国可持续发展做出更大的贡献。