藥廠蒸汽凝結水池中的余熱回收利用

李少巖

摘 要：凝結水是蒸汽系統傳熱過程中產生的副產品，它是在蒸汽輸送過程中由于不可避免的散熱形成的，或在加熱設備和工藝設備中由于蒸汽向被加熱物資傳熱后降溫形成的。雖然蒸汽在凝結過程中有價值的潛熱被釋放，但凝結水還是有較高可利用價值的熱水，是一個潛力很大余熱資源，充分回收利用好余熱資源，對企業節能減排工作有著非常重要的意義。藥廠凝結水回收池中的熱水，主要來自生產設備、空調系統、采暖系統、熱水系統、鍋爐排污等五個方面。文章著重論述藥廠在凝結水余熱回收利用上，通過在室外凝結水池中安裝不銹鋼管式換熱器，利用凝結水余熱提升采暖與熱水系統的回水溫度，間接減少鍋爐天然氣、電力、用水使用量的經驗介紹，供國內藥廠借鑒參考。

關鍵詞：凝結水；管式換熱器；回水溫度；天然氣；節能減排；余熱利用

中圖分類號：TU832 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）35-0057-02

Abstract： Condensate is a by-product of heat transfer in steam system. It is formed in the process of steam transportation due to inevitable heat dissipation， or in the heating equipment and process equipment due to the steam to be heated materials after cooling. Although the valuable latent heat of steam is released in the condensation process， the condensate still has a high value of hot water， and is a potential waste heat resource， which can be fully recovered and utilized. It is of great significance to the energy saving and emission reduction work of enterprises. The hot water in condensate recovery pool of pharmaceutical factory mainly comes from five aspects： production equipment， air conditioning system， heating system， hot water system and boiler blowdown. This paper mainly discusses the recovery and utilization of waste heat of condensate water in pharmaceutical plant. By installing stainless steel tube heat exchanger in outdoor condensing pool， the temperature of return water of heating and hot water system can be raised using the waste heat of condensate water. This paper introduces the experience of indirectly reducing the consumption of natural gas， electric power and water in boiler， which can be used for reference by domestic pharmaceutical factories.

Keywords： condensate； tubular heat exchanger； backwater temperature； natural gas； energy saving and emission reduction； waste heat utilization

1 工藝流程

采暖與熱水回水

↓

蒸汽→凝結水→凝結水池→管式換熱器→降溫凝結水排放。

↓

升溫后采暖與熱水回水

詳見工藝流程圖（圖1）。

2 技術方案

2.1 系統效益

（1）節能：冷凝是高溫氣體物質由于溫度降低而凝結成為非氣體狀態（通常是液體）的過程。凝結水是一種高溫水，當蒸汽釋放其潛熱轉變為凝結水狀態，大約還有25%的總熱量保留在凝結水中，如果把凝結水排放掉，所失去的熱必須通過燃燒更多的燃料加熱低溫的補充水來彌補。蒸汽凝結水中通常在100度以下，工廠生產用熱水與冬季供暖系統熱水溫度通常在40-50之間，凝水中含有大量可利用熱能，充分吸收利用后可提高采暖與熱水循環系統中的回水溫度，減少蒸汽使用量，從而間接節約天然氣耗量、用水量、蒸汽用量、電能。

（2）環保：鍋爐燃燒的煙氣中含有NOX、SOX、VCOX等有害氣體，對鍋爐燃料的節約就意味著降低了溫室氣體及有害氣體的排放，降低了企業的年度廢氣排放總量，為改善地區的社會空氣質量起到促進作用。另外超過40℃以上的凝結水是不能排放到公共排水系統中的，高溫水破壞生態環境，損壞排水管道。

2.2 技術特點

（1）本項目設計制造的管式換熱器，使用衛生級304不銹鋼管制作，不腐蝕、不結垢，現場氬弧焊接制造安裝，結合現場實際情況，采用蛇形布置方式。其延展性與柔韌性強于普通304無縫不銹鋼管及碳鋼管，使用過程中不易產生裂紋、運行安全可靠。

（2）衛生級304不銹鋼管式換熱器換熱管壁薄，厚度為1.2-1.6毫米，比傳統碳鋼管（厚度≥4毫米）換熱器傳熱效率高、效果好、重量輕，施工期大大縮短，安裝現場沒有大量焊接的煙霧產生。

（3）衛生級304不銹鋼管式換熱器在安裝后進行壓力試驗，避免使用時出現泄漏現象。

（4）缺點：每米單位造價相對碳鋼管材價格較高，一次性投入費用較大。另外因凝結水池內溫度較高，管式換熱器只能安排在凝結水池建造和企業停產維修期間施工安裝，施工時間上受限制。

2.3 工藝流程圖（如圖1）

3 節能回收效益計算

3.1 管式換熱器安裝改造（前、后）采暖用蒸汽量統計及節能率選取（如表1）

3.2 換熱器設計安裝與節能計算

長春祈健生物地下蒸汽凝結水池（7.2立方）設計安裝2套不銹鋼管式換熱器，參照目前公司使用的采暖與熱水兩個汽水管板換熱器的換熱面積，按其三倍面積選取設計。設計換熱器換熱面積分別為50平方米（DN80）與30平方米（DN50），分別用于生產區采暖系統與熱水系統回水管道加熱。由于蒸汽凝結水池埋設于地下，加上地面1米多的浮土，因此水池底部多在自然地面3米以下，為防止換熱器堵塞最低點及地面以上設置排污閥。在水池外部進出管道上安裝溫度表、壓力表、閥門及旁通管，便于觀察水溫、壓力情況和應急處理，如遇緊急情況關閉進出閥門，打開旁通閥，切斷換熱器與系統聯系，維持系統循環需求，保障采暖（或生產熱水）的正常運行。閥門選取采用快接卡盤式304不銹鋼球閥，以防止絲杠閥門長期不用發生不易關閉問題。采暖與熱水加熱來自本公司燃氣鍋爐供給的蒸汽，通過管（板）式換熱器方式獲得熱量。生產區采暖總面積（不含集中空調供暖區域）為2.6萬平方米，鍋爐房采暖換熱站安裝管板式汽水換熱器兩臺，單臺換熱面積16平方米，長春冬季供暖期為10月20日-4月10日， 供暖天數170天。冬季采暖用蒸汽耗用的天然氣占公司天然氣總耗量的12%以上，比重較大。生產區熱水系統供給，一部分是滿足生產洗刷用熱水，另一部分是滿足公司260名職工浴池用熱水需求，全年供給。用于熱水加熱的蒸汽，耗用的天然氣量占天然氣總耗量在6%以上。兩者耗用的天然氣量超過18%以上。按企業統計數據采暖和熱水年均合計總耗能量（2058噸蒸汽）的至少8%節能率估算，全年可節約天然氣17.5萬立方米×8%=1.4萬立方米/年、節約電力2066度/年、節約用水125噸/年，合計節約資金總額5.3萬元/年。

3.3 投資回報率

長春祈健生物廠區凝結水回收池安裝2臺不銹鋼管式換熱器，全部工程造價17.4萬元，不銹鋼管式節能換熱器設備使用3年后，節省的天然氣、電力、用水量費用即可收回全部投資。

4 環境保護與社會效應

長春祈健蒸汽凝結水池安裝換熱器后每年減少向大氣中排放污染物及能耗量統計：

煙塵：4kg/a

二氧化硫（SO2）：8.82kg/a

氮氧化物（NOX）：47.6kg/a。

廢氣排放量：14.34萬立方米/a

天然氣：1.4萬立方米/年

電：2066kWH

水：125噸/年

5 結束語

節能降耗，減少污染物與PM2.5向社會的排放，有利于社會環境質量提高。

長春祈健生物制品有限公司利用衛生級304不銹鋼管式換熱器效率高、耐腐蝕的特性，把凝結水池中的余熱回收利用，回收熱能用于采暖水與熱水系統，提升兩種水的回水溫度，間接減少了鍋爐天然氣的用量以及用水量、用電量。該項目為企業降低生產成本、提高利潤、減少能耗與污染物排放、提高現代化管理水平、躋身競爭激烈的國際市場，起到了非常大的促進作用。

參考文獻：

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