冷凝水回收的好处|把丢弃的废热变为蒸汽节能的机制是什么

蒸汽使用完毕后产生的冷凝水(回水)中,仍残留着高温的热量(显热)。冷凝水回收是指不将这些温热的冷凝水直接排放,而是将其送回锅炉给水等处加以再利用的做法。给水温度升高之后,就能减少用于加热的燃料,同时还能减轻处理水以及排水处理的负担。将原本白白丢弃的废热转化为燃料的削减,正是冷凝水回收的核心优势所在。效果的大小会因蒸汽压力、冷凝水量以及回收方式的不同而变化,因此首先掌握自家蒸汽系统能够回收的热量,是开展工作的出发点。

本文要点

  • 蒸汽冷凝水中残留着显热,若直接排放,就会同时白白浪费热量、水以及排水处理的负担。
  • 将冷凝水送回锅炉给水以提高给水温度,就能减少用于加热的燃料。根据回收方式的不同,有时还能利用二次蒸汽(闪蒸汽)。
  • 效果会因压力、冷凝水量、管路条件而变化,因此先试算能够回收的热量,再决定采用哪种方式最为稳妥。

冷凝水回收将废热转化为节能的原理

蒸汽放出热量并凝结后,会变成与该温度相应的高温冷凝水。饱和压力越高,冷凝水的温度也越高,此时仍含有大量的显热。若将其作为冷水丢弃,就等于同时放弃了用燃料好不容易加热得来的热量,以及经过水处理的水这两者。

丢弃的是”热”与”水”两者

锅炉一旦将冷凝水排放掉,就要将相应量的冷补给水(自来水等)从常温重新加热,因而会额外消耗燃料。若将高温冷凝水送回给水,给水温度就会升高,从而减少变为蒸汽之前所需的加热量。与此同时,补给水量、水处理以及排水处理的负担也会随之减轻。冷凝水回收之所以被称为兼具”废热回收”与”节水”的措施,原因正在于此。

能够利用的热量因回收方式而异

回收方式大致可分为将冷凝水送回大气压罐的开放式,以及在保持压力的状态下送回的密闭(加压)式。开放式结构简单,但在压力下降时产生的闪蒸汽(二次蒸发蒸汽)容易逸散到大气中,相应部分的热量往往会被漏掉。密闭式能够在保持冷凝水压力和温度的状态下进行回收,还有余地将闪蒸汽用于低压用途,因此在条件合适时可以大幅提高能够回收的热量。究竟哪一种更为适合,会因到回收目的地的距离、高低差、背压、冷凝水量等条件而变化。

引进前应把握的判断标准与注意事项

冷凝水回收是效果显著的措施,但如果不确认现场条件就只是把管路接起来,可能达不到预期效果,或引发其他故障。在选定方式之前,先整理清楚若干条件是十分重要的。

注意冷凝水”难以回流”的条件

在通过温度调节阀来限制加热量的热交换器等设备中,低负荷时设备内的蒸汽压力会下降,可能会因抵不过回收管路的背压而无法将冷凝水推出(这种状态被称为滞流/Stall)。冷凝水一旦滞留在设备内部,可能会导致温度控制不稳定,或成为水锤和腐蚀的诱因。在这类条件下,除疏水阀之外,再组合使用机械泵(泵动式疏水阀),构成能够将冷凝水切实送往回收目的地的方案,是行之有效的做法。

在此需要注意的是,机械泵虽然无需使用电动机就能将冷凝水送出,但并非完全不需要动力。其运行会利用蒸汽或压缩空气作为动力(驱动源)。一方面,它即使在无法引电的场所也便于安装;另一方面,由于会消耗驱动用的流体,因此将这部分也纳入其中来评估回收效果,才符合实务要求。

首先试算”能够回收的热量”

回收效果取决于冷凝水的温度、量、回收率、燃料单价等因素,会因现场而有差异。不要仅凭期望值来决定方式,而要用数值把握实际能够回收多少热量和水,这才是出发点。在依据《节能法》(《关于能源使用合理化的法律》)制定的面向企业的判断标准中,废热的回收利用也被列为工厂节能的基本措施之一。若事先对自家蒸汽系统的回收量与成本削减额进行试算,就更便于做出投资决策并排定优先顺序。

此外,在冷凝水可能被产品或药品等污染的系统中,有时无法将其直接送回锅炉。建议按各个系统分别确认能否回收。

常见问题

Q1. 什么是冷凝水回收?

A1. 是指不将蒸汽使用完毕后产生的高温冷凝水(回水)排放,而是送回锅炉给水等处、以再利用热量和水的做法。可同时减少用于加热的燃料和水的用量。

Q2. 能够节能到什么程度?

A2. 效果会因冷凝水的温度、量、回收率以及燃料单价而变化,因此无法一概而论。若想了解大致情况,稳妥的做法是对自家蒸汽系统能够回收的热量与成本削减额进行试算。

Q3. 开放式和密闭式哪个更好?

A3. 一般而言,密闭(加压)式能够回收的热量更大,但其适用与否会因到回收目的地的距离、高低差、背压等条件而变化。应在整理清楚条件之后再进行选定。

Q4. 泵动式疏水阀是否不需要动力?

A4. 它不使用电动机,但运行时会以蒸汽或压缩空气作为动力。一方面,它在没有电源的场所也便于安装;另一方面,会消耗驱动用的流体。

Q5. 什么是滞流(Stall)?它与回收有关吗?

A5. 是指在低负荷等情况下,设备内的压力抵不过回收管路的背压,从而无法将冷凝水推出的状态。冷凝水一旦滞留,可能成为温度控制紊乱或腐蚀的诱因,因此要通过组合使用泵的回收方案来加以应对。

Q6. 具备哪些信息就可以进行研讨?

A6. 蒸汽的压力、冷凝水的量、到回收目的地的距离与高低差与背压、燃料的种类与单价等,都是参考依据。是否存在污染也关系到能否回收的判断。

总结

冷凝水回收是将原本丢弃的冷凝水显热送回锅炉给水以减少燃料,同时还能带来节水以及减轻排水处理负担的节能措施。效果会因压力、冷凝水量、回收方式、管路条件而变化,因此需要连同对低负荷时滞流等难以回流条件的应对一并纳入考虑来设计方案。首先试算能够回收的热量,再判断出适合自家的方式,是稳妥的推进办法。

如果您有诸如”想试算回收能让燃料费下降多少””无法判断是否发生了滞流””想从现有疏水阀切换为密闭回收””担心回收管路的背压或口径是否合适”等困扰,欢迎利用Yoshitake的技术咨询与选型咨询服务。我们会向您了解蒸汽压力、冷凝水量以及回收目的地的条件,为您提出契合现场的回收方式与设备选型建议。