浅议电站锅炉集中供热蒸汽凝结水回收循环利用

摘要：甘肃稀土新材料股份有限公司动力车间2台35t/h中压循环流化床锅炉配套2台汽轮机B33.43/0.785、2臺发电机QF32，年发电2100万KWh ，年供蒸汽34万吨。电站锅炉机组背压蒸汽主要以生产、生活集中供热为主，凝结水因公司生产布局和工艺的特殊性，用汽点分散、地势高差悬殊，不宜回收，化工用汽设备间接换热凝结水有时被污染，水质不稳定。凝结水回收技术设备不成熟，回收方式不易确定，余热能否有效利用，凝结水循环利用能否稳定达标作为锅炉补水等存在疑虑，并且投资大、风险高。2015年甘肃稀土新材料股份有限公司动力车间蒸汽凝结水系统节能技术改造项目成功实施，系统运行节能效果良好，凝结水高效循环利用，借此探讨推广蒸汽凝结水的回收、余热利用、处理后的循环利用技术，达到节能减排目的。

关键词：电厂凝结水；循环利用；节能减排

1 蒸汽凝结水回收改造循环利用的必要性

甘肃稀土新材料股份有限公司使用蒸汽用途分为蒸汽采暖、热水采暖、工艺间接换热（如搪瓷槽、板式换热器）、直接加热料液四个方面，存在问题：

1.1 疏水系统泄漏严重

多数用汽设备没有疏水阀、个别疏水阀选型不合理、疏水阀质量不高，检修不及时，不能发挥疏水阀的作用，导致大量的蒸汽没有发生相变就从加热设备中排出，造成蒸汽浪费；同时，泄漏蒸汽进入凝结水系统，使凝结水管网的压力升高，加大了凝结水回收的难度。

1.2 凝结水和余热没有被利用

生产区凝结水虽然大部分回到凝结水回收站，但由于没有凝结水处理设施和余热利用设施，凝结水基本被直排，显热没有得到充分利用，造成很大的浪费。

1.3 凝结水的闪蒸汽没有利用

大多数用汽设备产生的凝结水温度高于90℃，常压放散后会产生闪蒸汽，与疏水系统泄漏的新鲜蒸汽一起排放，造成热能和水的浪费。

正是由于存在以上问题，导致大量的蒸汽和凝结水排放。造成蒸汽利用效率不高，水资源浪费严重，节能潜力巨大。

2 蒸汽凝结水回收改造和循环利用的可行性与实施方案

2.1 完善疏水系统

疏水的作用就是要连续的把蒸汽系统中的凝结水、空气和二氧化碳等不凝性气体排出到系统之外，同时防止蒸汽泄漏。解决疏水的方法是对各用汽点末端安装疏水阀，选用机械型倒吊桶式疏水阀。我公司在蒸汽凝结水回收改造中加装99个疏水阀。疏水系统完善以后，大大减少蒸汽泄漏，为凝结水的回收利用创造条件。疏水系统完善以后，保守计算可以节约蒸汽10%，年减少蒸汽量约3.4万吨。

2.2 完善凝结水回收系统

2.2.1 凝结水回收站

背压回收凝结水，管道末端设回水罐，建造4座凝结水回收站。（a）高新区新增1套10t/h撬装电泵机组含闪蒸汽回收冷凝器，凝结水通过新增管道至动力车间。（b）机修区新增1套5t/h的撬装电泵机组内设闪蒸汽回收冷凝器，冷源为办公楼热水采暖后的回水。凝结水经电泵机组加压后回收至动力车间。（c）生产车间新增2台低汽蚀余量泵，新增变频控制系统和电导监测系统，凝结水经加压后回收至动力车间。（d）蒸汽采暖、工艺换热总回收站设1套60t/h撬装电泵机组和闪蒸汽回收冷凝器。闪蒸汽冷源从公司上水总管线引支管进行冷却。凝结水首先通过疏水阀后背压回收至回收站撬装电泵机组，经电泵机组加压回收至动力车间换热处理总站。

2.2.2 采暖系统

公司办公楼采暖原汽暖改为水暖。将公司办公楼原蒸汽采暖改为水暖，采暖循环水先与回收至动力车间的凝结水换热，温度达不到95℃时，由管式换热汽蒸汽加热。该采暖换热主要利用凝结水的余热，减少蒸汽加热。

2.2.3 凝结水处理

凝结水有很高的经济价值，包括新鲜水、除盐水和热值三部分。蒸汽凝结水的再利用最好途径是进入锅炉作为补充水使用，以取得最大的节能效益。因此，本次改造对蒸汽凝结水进行除铁、过滤，达标符合锅炉给水标准，保证锅炉机组的安全运行。

在蒸汽凝结水回收改造中，新增1套凝结水精处理除铁装置和回收电泵机组。回收到动力车间的凝结水，经四级换热降温后，进凝结水精处理除铁装置进行精密除铁。精处理后的凝结水设有水质监控设施，包括电导仪、铁表、PH计。运行模式为：电导率和铁均合格时，直接进除盐水箱；铁合格而电导率不合格时，精处理后的凝结水进中间水箱后再进混床处理；铁不合格时，精处理后的凝结水进化水反渗透二级水处理系统；凝结水PH值低时，加氨系统自动加氨调节凝结水PH值。

通过上述工艺流程的处理，可将凝结水中的含铁量降至50μg/L 以下，解决凝结水存在的含铁值超标的问题。

2.2.4 凝结水除铁装置

包括除铁过滤器、铺料箱、铺料泵、稳流泵及其它系统。两台60h/h除鐵过滤器一开一备，保证系统连续运行。

2.2.5 电导监测/显示/自动切换系统

在可能产生凝结水污染的搪瓷槽出口，设有凝结水电导监测/显示/自动切换系统，当凝结水电导率值超过正常值时，电导率控制/显示箱报警并通过电控阀自动切换直排。

3 节能量计算

3.1 凝结水余热利用

凝结水回收后全部汇集在总换热和水处理站进行四级余热利用和除铁加氨水处理。余热利用工艺过程是凝结水先与采暖水进行一级换热，采暖水温可升至74℃左右，回水温度可从90℃降至70℃；凝结水二级换热，加热锅炉除氧水，水温从30℃升至62℃左右，减少锅炉给水热力除氧蒸汽耗量，回水温度降至45℃左右；凝结水三级换热是加热化学制水反渗透进水，反渗透进水温度可从常温加热至25～30℃，提高反渗透产水率，回水温度降至30℃左右；四级换热是凝结水与设备冷却循环水换热，回水温度降至25℃左右，满足后序除铁装置和混床制水温度条件。从2015年10月建成运行至2017年2月，凝结水温度可从90℃降至低于25℃，凝结水的余热得到了有效的利用，减少各工艺的蒸汽耗量。

3.2 凝结水闪蒸汽的利用

凝结水回收罐闪蒸汽通过管式换热器进行冷却，冷源为工业总供水。闪蒸汽的余热被有效利用，最明显的效果是：以前各凝结水回收站闪蒸汽带压排出，烟雾缭绕，蒸汽浪费很大。通过改造，各回收站回收罐直排管无闪蒸汽排出。

3.3 凝结水的利用

降温后的回水进行除铁处理，正常含铁在10ug/L以下，远远低于中压锅炉给水含铁标准50ug/L。除铁后的凝结水，电导率≤10us/cm，达不到锅炉给水标准，但凝结水电导率小于反渗透出水电导率20us/cm，水质优于反渗透出水水质。凝结水进化水工艺二级处理系统的中间水箱，经混床的二级处理，达到锅炉给水要求。通过以上工艺的衔接，一方面节水、节电、降低劳动强度；另一方面延长反渗透膜、混床树脂、保安过滤器滤芯的使用周期，大大降低维修更换费用，产生综合效益。

3.4 节能计算

3.4.1 节约蒸汽量

通过凝结水改造前2014年与改造后20152016年度同期比较（两年公司产品产量和产品结构变化不大），公司生产用汽量的比较，同比蒸汽减少量可视为节约量，估算节约蒸汽为15%。改造前，2014年全年用汽量340000吨，改造后年节约蒸汽： 340000×15%=51000（吨）。0.5MPa、220℃过热蒸汽对应的焓值为2898KJ/Kg，标准煤热值为29260KJ/Kg，折合节标准煤为：

51000×2898/29260=5051.2（tce/a）。

3.4.2 冷凝水能量回收

回收率确定：2014年11月至2015年5月底，蒸汽用量286252吨，凝结水回收量为251902吨，凝结水回收率88%。年回收凝结水：改造前，2014年全年全年用气量340000吨，改造后回收利用凝结水：340000×88%=299200（吨）。凝结水回收后经过换热水温由90℃降为15℃，90℃水对应的焓值377.45 KJ/Kg ，15℃水对应的焓，63.554 KJ/Kg。年节能折合标准煤为：

299200×（377.4563.554）/29260 =3210（tce/a）。

3.4.3 回收闪蒸汽余热利用的节能

闪蒸汽10%，蒸汽利用率50%，闪蒸汽凝结水的回收率为70%，100℃蒸汽变成100℃冷凝水回收能量对应的节标准煤量：水的汽化潜热为22572KJ/Kg。

299200×10%×50%×70%×2257.2/29260=807.8（tce/a）。

100℃冷凝水变成15℃冷凝水，回收能量对应的节标准煤量：299200×10%×50%×70%×（418.7663.554）/29260=127（tce/a）。

4）凝结水回收的节能量计算。凝结水经过处理后，返回锅炉循环使用.除氧水综合能耗为：0.00657（tce/t），则年节能量折合标准煤为：299200×0.00657=1965.7（tce/a）——（等价值）。

5）新增能源消耗计算：凝结水回收总装机容量为142.2kW，设备工作容量为104.7kW，每年所消耗的电量为52.77万kWh。电力折标系数按3.35tce/万kWh计算，则新增能耗折合标准煤：52.77×3.35=176.78（tce/a）

6）节能量为总节能量扣除本身新增能源消耗，约为10985吨标煤。

7）节能效益。通过蒸汽凝结水系统节能技术改造，间接加热设备节约蒸汽约51000吨，蒸汽价格按100 元/吨蒸汽，降低成本510万元/年。回收凝结水约299200 吨，折算价格11.64元/吨凝结水，节约成本348.2万元/年，凝结水系统年运行总成本29.92万元/年，本项目年节能效益约为828.28万元。总投资1380万元，回收期为1.66年。

4 结语

本文通过对甘肃稀土新材料股份有限公司动力车间年供生产生活蒸汽34万吨冷凝水的回收、余热利用、回收综合处理后作为锅炉补水的循环利用的付诸实施，不仅节水、节能、经济效益显著，而且还可减少反渗透+混床二级除盐水制水成本，延长设备的使用周期，降低岗位员工劳动强度，减少二级除盐水的废水和凝结水排放对环境的废水污染和热污染。目前，我国在用锅炉达50多万台，每天生产蒸汽百万吨，如果能充分回收凝結水加以循环利用，必将获得可观的效益。对于当下，国家对环保要求严，抓得紧，经济调结构，去产能，企业面临的压力不轻。贵公司蒸汽凝结水的回收循环利用成功实践说明，凝结水回收工艺技术是成熟的，设备是先进的，只要根据本企业的用汽特點，借鉴其他企业成功经验，因地制宜的设计布局凝结水回收利用处理系统，蒸汽凝结水完全可以循环利用，将为本企业节能减排工作的推进产生巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]周振起.吸收式热泵回收电厂余热预热凝结水的可行性研究[J].流体机械.2010，12：7376.

[2]李慧君，王晓峰，刘聪，郭江龙.热泵回收电厂循环水余热预热凝结水的经济性分析[J].汽轮机技术.2016，05：377379.

[3]冯永华，徐文忠，孙始财.火电厂循环冷却水废热回收利用问题研究[J].节能，2007，03：1719.

作者简介：张国雄，工程师，主要从事能源与动力系统方面的管理和研究工作。