基于能源多级利用的高效定排乏汽回收技术研究

文_王树宇 葛黎明 钟江 苏根荣

桐乡泰爱斯环保能源有限公司

在当前环保形势日益严峻的大背景下，节能减排工作是企业生存发展的首要任务之一。工业锅炉或电站锅炉在运行过程中定期排污 、连续排污、本体疏水等措施会产生大量未被利用的具有低位热能的乏汽。锅炉排污和锅炉众多疏排水阀门不可避免存在一定程度的泄漏所产生的二次闪蒸汽，该闪蒸汽由于其品位较低、较差，无法进行梯级利用，基本上不加利用就对空排放，造成大量热能损失的同时也带来环境污染。乏汽的饱和焓值为2683kJ/kg，回收利用价值高，同时乏汽回收利用后还能减少蒸汽对锅炉钢架结构及周围的设备的腐蚀，有利于净化厂区的环境，实现清洁生产，并可消灭原设备上冒白汽现象，现场不再有二次蒸汽的排放。与此同时，也消除了厂区设备腐蚀、热污染和二次汽排放发出的噪音，以及减少温室气体排放。

1 设备概况及存在的问题

1.1 设备概况

某企业定排扩容器接收3 台220t/h 高温超高压循环流化床锅炉连续排污、定期排污、紧急放水、本体疏水,以及1#、2#机高加危及疏水的排放。机组的相关参数如表1。

表1 机组部分参数表

根据供热量测算，锅炉正常排污量为9.2t/h，连排扩容器进入除氧器的闪蒸汽量约为3.89t/h，并以5.31t/h 流量将158℃饱和水排入定排扩容器，同时在定排扩容器排汽口产生0.58t/h 的闪蒸汽量。其他还有排污阀泄漏及相关疏水进入定排扩容器所产生的闪蒸汽量。根据定排排汽管管径DN450 和排汽流速3m/s 测算，定排扩容器排汽口的闪蒸汽量约为1.5t/h。综合上述因素，在非定期排污及紧急放水等特殊时期，定排排汽口的闪蒸汽量约为1.5t/h。

1.2 存在问题

定排扩容器排汽口长期存在冒白汽现象，浪费了大量的水蒸汽和热能，增加了运行成本的同时，而且对锅炉8m 层钢架结构及周围设备也造成了严重腐蚀。为解决此问题，某企业成立了专门课题组，对定排扩容器乏汽高效回收及能源的多级利用进行技术研究。

2 取得的研究成果

课题组开发了一套定排扩容器乏汽高效回收及能源的多级利用的余热回收系统，该系统由四个单元组成，即高效汽水混合系统、贮水系统、安全保障系统和自动控制系统。

①高效汽水混合系统：在保证蒸汽排放安全通道的前提下，采用自主研发的高效混合技术，该系统将冷源水与排汽在高效乏汽回收系统内混合成均匀热水。②贮水系统：高效汽水混合系统下方的水箱为与泵组组成贮水系统。③安全保障系统：设置在乏汽回收装置内的水封安全装置及塔头与定排排汽管等径的对空排空管是保证回收系统安全的关键设备，保证乏汽回收系统对容器无任何安全隐患，克服了机械阀门卡涩可能造成安全隐患。独特结构件包含常压排放和高位溢流的功能，完全保障了在正常工作状态及进汽异常、冷源来水异常、突然停电等各种非正常工况对原生产系统的正常运行不产生影响。④自动控制系统：整套系统采用PLC 控制，可接入电厂的DCS 系统。

2.1 实施方案

增设一套乏汽回收装置，定排扩容器排汽可无压送至乏汽回收装置，在乏汽回收装置内与低温除盐水混合换热，低温除盐水升温后汇聚在高效汽水混合系统下方的的水箱内，高温水泵将高温除盐水送至水水表面式换热器，加热来自锅炉冷渣机冷却水回水母管的除盐水（年平均温度20℃，最高40℃），再次升温后的除盐水送至锅炉冷渣机冷却水的回水母管。

乏汽回收装置水箱内送出的高温除盐水经水水表面式换热器换热降温后返回系统内作为二次蒸汽吸收水重复使用。乏汽凝结水储存在水箱内，当水箱内水位高于设定值时，通过排水泵自动向外排水至正常水位。此时化验排水水质如果符合锅炉给水要求，则将其排入水水表面式换热器出口的除盐水管道进入冷渣机冷却水的回水母管，若此时化验的排水水质不符合锅炉给水要求，则排入工业水系统进行再次利用。

2.3 创新成果

利用乏汽回收装置的无压冷凝换热能力，加快了定排扩容器的工质闪蒸速度，可以使定排扩容能力在现在基础上有所提高；乏汽回收装置的优化设计，变工况性能优良，在最大设计范围内任何乏汽量的回收效率不变，在最优性价比情况下，可最大限度地回收定期排污及紧急放水等特殊时期所产生的闪蒸汽量，并在乏汽量大于设计量时能保持系统正常安全运行。安全保障系统维护工作量很小，不需要任何安全阀、压力控制装置，安全性高。

设备结构简单、占地面积小、无噪音、操作方便，PLC 控制，可接入原有DCS 系统；整个装置密封性好，无跑冒滴漏现象；加热效率高，节能效果明显。同时，智能化程度高，确保原生产装置稳定、正常运行，不论冷水系统是否突然中断，以及仪表、电气系统出现任何问题，都不会影响定排扩容器等设备的正常运行。此外，系统全自动智能运行，实现无人值守管理；不增加任何操作，正常不需要进行调正，全自动运行。

2.4 产生的效益

2.4.1 直接经济效益

项目投运后按经过换热器的除盐水平均流量大约为55t/h，温升15℃来算，折合标准煤大约0.12t/h，年运行时间按8000h 计算，折合年节约标准煤约960t，每年可产生经济效益约81.6 万元。

按定排扩容器排汽口的闪蒸汽量约为1.5t/h 计算，年可回收乏汽量约为12000t，回收凝结水量约为12000t。此凝结水化验合格（各项指标均达标），我们将其作为除盐水的补充，每年产生经济效益可达约9.84 万元。

扣除项目投运后产生的电耗、设备维护等一些其他费用，此项目年产生利润总额可达到71.92万元。实现企业能源回收再利用，从而实现降低生产成本，增加了可观的经济效益。

2.4.2 间接经济效益

设备投运后，锅炉定排扩容器排汽口的乏汽实现全部回收利用，消灭了原来设备上冒白气的现象，现场不再有二次蒸汽的排放，消除了厂区设备腐蚀、热污染和二次汽排放发出噪音，同时减少温室气体排放。

3 结语

某企业定排扩容器乏汽进行回收改造后，避免了闪蒸汽的排放，进而消除了热污染和二次汽排放的噪音。同时，吸收利用了定排乏汽中的热量，实现了热能循环再利用，并将锅炉乏汽收集加热除盐水，避免了水蒸汽和热量的浪费损失，防止了钢架及周边设备的腐蚀，节约了生产成本。根据国家目前的产业政策，节能环保将是一项长期的工作，市场竞争也会越来越激烈，因此对于同类型机组的乏汽回收企业来说，改造方案具有积极的借鉴意义。

图1 乏汽回收工艺流程图