浅谈降低锅炉运行用水成本

赵烁

【摘 要】随着经济的发展，各企业对环保节能越来越重视，逐渐减少污染降低成本成为各大化工企业研究的主要课题之一。本文以某大型原油储备库的蒸汽锅炉为例，浅析冷凝水回收利用的特点，用实例讲述蒸汽锅炉冷凝水回收利用的工艺改造过程，并用真实数据来验证了冷凝水回收的效益。

【关键词】蒸汽锅炉；冷凝水；回收利用

0 引言

锅炉是油库生产运行中的主要耗能设备之一，其中以蒸汽锅炉和热水锅炉最为常见。蒸汽锅炉用途十分广泛，在大型油库生产中常用于生活取暖及储罐、输油管线等的冬季伴热保温。锅炉蒸汽冷凝水是指蒸汽锅炉产生的热蒸汽在释放热量后冷凝结成的水，冷凝水一般为蒸馏水，纯净度较高，酸碱度适中，硬度较低，是一种优良的蒸汽锅炉用水资源。所以冷凝水的重复回收利用具有非常可观的经济、环境及劳动成本效益。但很多蒸汽锅炉在安装设计时并没有考虑冷凝水的回收，由于蒸汽用途多样性致使冷凝水品质易受污染、蒸汽管线较长等多种原因，使得冷凝水的回收利用存在一定难度。并且蒸汽管线一般为铸铁、铸钢管线，这样凝结水中铁离子含量一般较高，造成凝结水质量下降，而且会造成锅炉炉管等部件的加速腐蚀，影响蒸汽锅炉的正常运行和使用寿命，因此一般都将品质良好的蒸汽凝结水白白的排放掉了。大型原油储备库为了节约燃油及水量，针对冷凝水的排放情况，将蒸汽通过换热器变成的冷凝水，回收再利用。通过工艺技术改造，达到降本节能的目的。

1 冷凝水回收再利用的目的及意义

原油储备库储生活区生产岗位的冬季取暖用水，来自于锅炉产生的蒸汽通过交换器对循环水进行加热产生的热水。蒸汽在热交换过程中产生大量的冷凝水，原设计冷凝水进入补水箱用作循环水补水，而暖水系统是密闭循环系统，水损失较小，基本不需要补水，导致以前处理冷凝水的方法主要是排放，所以造成大量水资源的浪费。

冷凝水的在酸碱度、硬度及纯净度等锅炉用水指标上远高于普通软化水，是优质的蒸汽锅炉用水。如果蒸汽冷凝水可以有效利用，会明显的减少软化水的使用量，大幅降低蒸汽的生产成本；并且由于冷凝水温度一般高于普通软化水，所以冷凝水再次进入蒸汽锅炉产生蒸汽所需的热量也会大幅降低，这样就会有效降低蒸汽锅炉燃料的使用量，同样也就减少了烟尘颗粒、二氧化硫、二氧化碳等有害物质的排放量，是锅炉供热过程中节能节水的有效措施。

2 蒸汽冷凝水回收系统的特点

蒸汽冷凝水回收系统一般可分为开式回收系统和闭式回收系统两大类。

2.1 开式冷凝水回收系统

开式冷凝水回收系统是一种具有较长使用历史的蒸汽锅炉冷凝水回收方式。在蒸汽冷凝水的回收和重复利用过程中，蒸汽回收管道的一端是敞開的，储存冷凝水的集水箱和大气是连通的。

该回收系统下的冷凝水的压力较低，通过自身的压力无法自行到达蒸汽锅炉炉膛内，一般需要利用冷凝水循环泵将冷凝水加压注入蒸汽锅炉炉膛内。开始冷凝水回收系统具有回收工艺、设备简单，操作方便，投资小等特点。但因为整个回收系统是直接暴露于空气之下的，空气中的氧气在回收过程中容易溶解于冷凝水中，造成冷凝水氧含量超标，无法达到锅炉用水的指标要求。降低冷凝水回收率，且浪费热能，影响经济效益。

2.2 闭式冷凝水回收系统

闭式冷凝水回收系统是集水箱及所有管道均采用密闭工艺，与空气基本彻底隔绝，整个系统都处于恒定的正压下。由于该系统处于密闭环境中，不与空气接触，所以冷凝水的热损失较小，降低锅炉燃料的使用量。同时，冷凝水不与空气接触，水的氧含量低，降低冷凝水再次脱氧产生的费用。闭式冷凝水回收系统的经济效益好，但初期投资较大，并且操作也不是很便利。

3 冷凝水回收系统的改造

3.1 冷凝水回收系统改造前的调研

为了有效防止蒸汽冷凝水中的铁离子含量增高而引起的蒸汽锅炉炉膛及炉管结垢和金属腐蚀，我们在前期做了大量调研工作，从提高蒸汽冷凝水的质量入手，减少冷凝水中的O2和CO2的含量，从而减少冷凝水酸碱度变化造成的回收管道腐蚀，从而减少管道中铁离子的形成，保证冷凝水的指标合格。加化学除氧剂，减少蒸汽中的CO2，降低给水中碳酸盐碱度；采用密闭式回收，彻底消除外界空气中的O2和CO2进入到回收系统；控制回收PH值，锅炉在炉膛内部水环境PH>7运行时，可以有效减少金属腐蚀和炉膛、炉管的结垢，还可以缓冲冷凝水PH的影响。

3.2 回收工艺的改造

通过热交换器实现换热，将锅炉里的水进行充分的加热，锅炉的上升管位于炉膛内吸收热量，管中的水有一部分汽化成蒸汽，形成汽水混合物，由于密度减小向上流动，经分气缸进入汽水换热器置换出蒸汽，补水箱中冷凝水经冷凝水回收装置充分对其所具有的热能进行利用，通过回收和处理这些冷凝水，使其成为锅炉补水，这些温度较低、密度较大的水由炉墙外不受热的下降管经除氧后流入锅炉，完成一次完整的循环回路。为换热器建立冷凝水回收系统，铺设回收DN32管线50余米，设置一个回收泵，安装液位自动控制装置，实现自动运行，冷凝水直接进入锅炉除氧水箱。

在补水箱上加浮球液位计，水箱满后，浮球液位计的接点导通，启动水泵抽水，在水泵的控制电路上加时间继电器，根据水箱大小和水泵的排量，用时间继电器控制泵的运行时间，从而控制补水箱的水位。 3.3 回收的效果

为了精确计量此冷凝水回收工艺产生的效益，我们在回水泵后管线上加装了流量计用以统计节约的水量。经实际测算，锅炉运行六个月期间根据流量计统计共计节水4500余吨，净水价格按5.5元/吨计算，这样通过该工艺的应用每年就可以节省用水成本24750元。由于冷凝水进入含氧水箱，省去了过滤、去除氯离子等步骤，在省去了大量人工的同时，省去了为过滤钠罐的加盐量，折合费用在6000元以上。这样总计通过回水工艺的投用每年至少可以节约锅炉运行成本30000元的同时给员工们减轻了劳动强度，可谓是一举两得。

燃料用量对比：经过热交换后蒸冷凝水温度经测试为58℃，新鲜水的温度为11℃.这本分热量90%回收，经过换算18吨冷凝水将提供3.63×10^9J热量，这部分热量就需要燃烧77.8Kg燃油，一个月将节约燃油2.334吨。

4 结论

蒸汽冷凝水是一种洁净度较高、含氧量低、硬度低等高质量蒸汽锅炉用水水源，且一般冷凝水较普通软化水具有较高的热值和盐水价值。将来，蒸汽冷凝水的回收也会越来越受到企业的重视，蒸汽冷凝水的回收不仅可以降低锅炉用水软化、除氧等流程产生的费用，还可以降低锅炉燃料的使用量和企业排污产生的费用以及环境污染，符合国家对于企业环境保护的基本要求方针。若所有石油石化企业都采用闭式回收系统，肯定会显著提高整个热力系统的经济效益。在能源、环境保护压力日益增大的今天，研究和探讨回收蒸汽锅炉冷凝水具有很强的经济效益潜力，有利于最大限度的实现冷凝水的使用价值。

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[责任编辑：张涛]