蒸汽管網凝結水閉式回收裝置原理及應用研究

摘 " " "要： 現階段，我國大部分蒸汽管網系統運行過程中都會產生大量的凝結水，不僅會導致大量熱量能源的浪費，同時也不利于環境生態保護工作的開展推行。為有效探究蒸汽管網凝結水高效利用手段，本文以實際工程項目為案例進行分析，首先探究我國蒸汽管網運行現狀，隨后對閉式回收裝置的運行原理進行分析，以此探究凝結水閉式回收裝置的具體應用情況，并對應用效果進行分析，以供參考。

關 "鍵 "詞：蒸汽管網；凝結水；閉式回收裝置；原理分析

中圖分類號：TQ××052 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（20202023）0×4-00000609-0×

4

現代化社會發展建設過程中，人們對于生態環保需求越來越嚴格，在各行業生產過程中更注重節能減排以及低碳環保理念的應用。對工業生產企業而言，應用蒸汽管網閉式回收裝置能夠大幅度減少蒸汽、凝結水等泄漏情況，以此提高企業生產效率與質量，幫助企業降低生產投入成本，實現經濟效益的有效提升。

1 "蒸汽管網運行現狀分析

我國現行蒸汽管網在實際運行過程中主要存在以下兩項問題：首先，蒸汽泄漏問題相對比較嚴重。蒸汽管網在運行過程中，約有60%的疏水閥處于明顯漏氣狀態，與標準規定之間差距較大，其中約有30%的疏水閥出現嚴重漏氣現象[1]。由于疏水閥裝置質量不達標造成的蒸汽泄漏量約為1.5億噸/年，相當于2 100萬噸標準煤產生的能量。其次，蒸汽管網運行過程中存在大量凝結水未能徹底回收或者未回收的現象，經過疏水閥裝置流出的凝結水中具有的熱量大約為新蒸汽總量的20%，與此同時，后續泄漏出的疏水、凝結水、蒸汽以及二次汽等具有的熱量同樣不容小覷，大約占據新蒸汽總量的5%[2-4]。因此能夠發現，我國現有蒸汽管網運行還存在較為明顯的問題，基于對其優化設計，從生態環保角度加強裝置應用效果，對行業發展具有十分重要的作用。

2 "蒸汽管網凝結水閉式回收裝置的原理

2.1 "水泵氣蝕問題

想要實現閉式回收裝置的有效運行，首先需要解決水泵汽蝕問題，如果水泵汽蝕問題沒有得到良好解決，則難以保證高溫凝結水能夠有效回收到鍋爐裝置中記性重新利用。對市場中常見的水泵系統進行分析能夠發現，“凝結水自動泵”、“凝結水回收泵”以及“射流裝置”等系統運行的合理思想都是避開水泵汽蝕問題，在實際運行過程中主要利用射流技術或者新蒸汽等手段[5-6]。但是，這些手段的本質依然屬于開式回收，并不能夠實現閉式回收的作用與效果。

2.2 "閉式回收裝置解決氣蝕問題

傳統思想理念認為，高位水箱與水泵入口之間的垂直高度差值越大，防止汽蝕問題對水泵裝置造成的影響效果越明顯。但是，從實際運行情況角度分析，在靜態狀態下高位水頭存在，在動態狀態下靜壓水頭會自動消失。可在落實管外層任意位置進行壓力表裝置安裝，此時檢測出的壓制數值均為負數，詳細情況如下圖1所示。

處于負壓范圍的高溫凝結水會在短時間內迅速汽化，進而生成大量的氣泡，具體如下圖2所示。

氣泡進入水泵后會發生破裂現象，水流支點周圍的沖擊頻率能夠給達到2～3萬次/min，在相對狹窄的范圍內壓力值能夠達到幾十兆帕，極大的破壞力會對葉輪結構進行強烈的沖擊，進而導致葉輪結構出現損壞問題，并且在汽蝕過程中會產生尖銳刺耳的噪音以及劇烈的震動。

如果將下水管的直徑進行適當增加，則會顯著降低高溫水的汽化率；如果將下水管的直徑數值設計為水泵入口管徑的20倍以上，在水泵裝置啟動時下降管并不會發生負壓變化，此時仍保持水靜壓狀態，以此避免汽蝕現象發生。因此，可設計體積巨大的下降管與利用專業設計的集中管代替高位水箱，將電泵系統直接安裝到罐體下方，以此形成能夠有效避免水泵汽蝕問題發生的良好系統產品。

為保證水泵的進口處存有不小于2 m的正壓水頭，需要在集水罐內安裝自動調壓系統，基于U型管以及多級水封的原理，調壓系統內部設計若干個單向壓力閥裝置，閥的壓力基于余壓進行單獨設計。在保證系統水源能夠正常使用的條件下，對閥壓進行適當增強，不僅有利于容器內部二次汽的再次凝結，同時能夠使得二次壓施壓給水面，以此保證水泵具有適當的水壓頭[7]。此外，該設計能夠形成良好的閉式系統，保證系統與管道內部不會存有空氣和氧氣，防止發生銹蝕問題。

給水罐內的水位將下降到底部時，靜態水面會發生降水漏斗現象，在二次汽進入水泵時仍會出現汽蝕問題。對試驗情況進行觀察分析，利用阿基米德螺線方程作為基礎理論，利用不銹鋼材質做成多層導流體，水位下降變化時會導致系統自動鎖閉上部導流結構，以此保證水位變化時不會發生汽蝕現象。通過整個罐體結構能夠發現，自動調壓裝置有效維持了集體罐內的壓力，凝結水在二次汽以及重力的作用下，經過汽蝕消除裝置進入水泵中，從而有效解決了負壓狀態下高溫水汽蝕的問題。

3 "蒸汽管網凝結水閉式回收裝置具體應用分析

3.1 "項目概述

某石化企業的煉油區建設于1950年代，在企業運營發展過程中由于缺少系統完善的整體發展規劃以及統一設計，且企業投資數額相對較小，管網系統中還存在一些問題需要解決。體量較大的蒸汽管網運行過程中產生了大量的蒸汽凝結水，為有效解決凝結水處理問題，該企業采用主線管主動式操作模式，但是在實際應用中會造成安全問題與污染問題，影響企業發展建設，為有效解決這一問題，該企業決定使用閉式回收裝置進行系統改革創新，以此提高企業整體發展效果。

3.2 "閉式回收系統布置

原有生產系統中，設置300萬噸的重催裝置作為該石化企業生產系統中的余熱產期裝置，在正常情況下能夠實現150-～160 t/h的余熱輸出量，其中包括低壓蒸汽130-～140 t/h，中壓蒸汽10-～20 t/h。但是，該系統實際運行生產出的蒸汽品質相對較低，中壓蒸汽最低溫度在230 ℃左右，與飽和蒸汽溫度相接近，且低壓蒸汽溫度同樣低于標準參數[8]。為解決這一問題，在廠區東北角、西北角位置安裝一臺氣動凝結水排出裝置，在中低壓蒸汽交匯處兩側各安裝一臺裝置，在乏汽帶水嚴重區域安裝兩臺裝置，以此實現對系統運行的合理控制。

3.3 "技術定標

2臺凝結水排汽加壓裝置以及6臺啟動排凝裝置安裝完畢后，進行現場調試。為保證裝置系統投入使用的良好效果，進行定量綜合評價，該裝置系統投入試運行一段時間后，對其中具有代表性的4臺排凝裝置以及2臺凝結水排汽加壓裝置進行定標驗收，以此采集到相關數據信息。

中壓蒸汽流進低壓蒸汽的量的計算公式如下：

低壓蒸汽總流出量-低壓蒸汽總進入量=4 891-1 365=3 562 kg/h

本次蒸汽排凝回收裝置定標數量為74條，其中，運行排凝回收系統的定標數量為51條，停用的系統數量為23條，整體投用率達到68.9%。

通過定標計算，該系統運行51條線路時的低壓蒸汽的回收量能夠達到11.74 t/h，可回收凝結水量達到4.1 t/h，具體情況如下表1所示。

蒸汽管網排凝回收系統的實際回收能力的計算公式如下：

凝結水：4.1 t/h÷68.92%=24.23 t/h

低壓蒸汽：11.74 t/h÷68.92%=17.04 t/h

通過上述表中數據能夠發現，凝結水與回收蒸汽產生量最多的位置為314，其主要原因是該點位處的排凝點數量眾多。而914處的排凝點數量較少，能夠生成的凝結水與蒸汽的量也相對較小。同時能夠得出結論，環境溫度與蒸汽壓力等參數值越低，能夠回收的凝結水與蒸汽量越多。

4 "蒸汽管網凝結水閉式回收裝置應用效果

4.1 "有效解決安全隱患

該石化企業原本運行系統使用放空式排凝模式，而改進后為集管式排凝，大口徑的集水管能夠充分在運行過程中將凝結水進行全面管控，隨后經過疏水器進行排除處理。將蒸汽管網中的凝結水有效排出，能夠大幅度消除水擊問題帶來的安全隱患，以此保證蒸汽系統能夠正常穩定運行[9]。經過回收裝置系統的改進，該項目在實際運行過程中并未發生過水擊問題，且未再收到關于蒸汽帶水或者蒸汽低溫的相關投訴，大幅度提高了用戶的使用體驗。

4.2 "降低環境污染影響

經過排凝優化改進處理后，放空式排凝模式造成的噪聲污染問題得到了有效消除，每年能夠節約的熱能浪費量約為3.51*×108 MJ，同時向工業污水系統排放的凝結水量縮減了3.3萬噸左右，大幅度降低了企業生產運行對周圍生態環境系統的污染與破壞，進一步提高了企業的生態效益，實現了生態環境的保護效果。

4.3 "提高節能節水效果

對汽動排凝基礎原理進行分析能夠發現，本次改造建設工程在實際應用中具有零泄漏的良好效果，在實施后全部排凝管線的蒸汽直通問題得到全面消除，實現對泄漏蒸汽的全面回收利用，具有十分良好的節能效果。節能效果體現：通過表中數據能夠得知，每小時回收的蒸汽量為11.75 t/h，每年回收的蒸汽量產生的熱量大約為10 217噸標煤產生的熱量。年度回收凝結水量大約為506噸標煤產生的余熱。兩項求和計算折算成標煤大約為10 723噸[10]。除此之外，該系統的應用能夠大幅度節約水資源，每小時回收的凝結水量約為4.1 t，每年能夠回收的凝結水量在3.28萬噸左右。

5 "結 論（結束語）

通過實力案例分析能夠得出結論，蒸汽管網運行過程中使用凝結水閉式回收裝置能夠有效提高企業生產效果，能夠有效消除水擊問題對系統運行的影響作用，保證系統安全穩定運行，在大幅度降低系統運行能源消耗量的同時，實現了節約能源的生態環保效果，保證企業生產效益與生態效益的同步發展。

參考文獻：

［1］郭軍平，陳軻. 某星級酒店洗衣機房蒸汽凝結水回收系統介紹[J]. 建設監理， 2020（S01）：14-17.

［2］李園園， 鄭雨蘭， 楊少東. 乏燃料處理廠蒸汽凝結水回收利用分析[J]. 能源與節能， 2020（1）：2-3.

［3］俎萌萌， 王冬梅， 劉志輝. 蒸汽管路凝結水排放系統：， CN 211371936U [P]. 2020.

［4］鄭東升. 卷煙廠制絲凝結水回收系統的問題分析與處理[J]. 設備管理與維修， 2020（13）：2-3.

［5］聶玉強，陳永根，黃仕偉.蒸汽管網凝結水閉式回收裝置原理及應用[J]. 熱能動力工程，2002（02）：204-206+219.

［6］王晶.蒸汽凝結水無動力回收系統的研究[D].北京：中國石油大學（北京），2022.

［7］聞才，沈翔. 核電站廠區蒸汽管網凝結水排放研究[J]. 遼寧化工，2019，48（08）：789-791.

［8］馬圣.蒸汽凝結水閉式回收技術的應用[J]. 安徽化工， 2017， 43 （02）： 91-93.

［9］邵應平.蒸汽管線凝液回收系統解決方案[J].山西化工， 2016， 36 （05）： 77-80.

［10］連偉.包鋼蒸汽管網治理與節能研究[J].冶金動力，2015（08）：42-47.

Research on the principle and application of closed condensate recovery device for steam pipe network

ZHOU Da-ping1，2

（1. Liaoning Talent Dispatch Co.， Ltd， Liaoning Shenyang 110000，China；

2. Shenyang Branch of China Kunlun Contracting amp; Engineering Corporation， Liaoning Shenyang 110000，China）

Abstract： " At this stage， a large amount of condensed water will be generated during the operation of most steam pipe network systems in my country， which will not only lead to the waste of a large amount of heat and energy， but also is not conducive to the implementation of environmental protection work. In order to effectively explore the efficient utilization of condensate water in the steam pipe network， this paper analyzes the actual engineering project as a case. First， it explores the operation status of my country's steam pipe network， and then analyzes the operation principle of the closed recovery device. The specific application of the recycling device， and the application effect is analyzed for reference.

Key words： "Steam pipe network; condensate; Closed recovery device;Principle analysis

Research on Principle and Application of Closed Condensate

Recovery Device for Steam Pipe Networks

ZHOU Da-ping1，2

（1. Liaoning Talent Dispatch Co.， Ltd.， Shenyang Liaoning 110000， China;

2. Shenyang Branch of China Kunlun Contracting amp; Engineering Corporation， Shenyang Liaoning 110000， China）

Abstract： " At this stage， a large amount of condensed water is generated during the operation of most steam pipe network systems in China， which will not only lead to the waste of a large amount of heat and energy， but also is not conducive to the implementation of environmental protection work. In order to effectively explore the efficient utilization of condensate water in the steam pipe network， the actual engineering project as a case was analyzed. First， the operation status of my country's steam pipe network was explored， and then the operation principle of the closed recovery device was analyzed. The specific application of the recycling device was discussed as well as the application effect.

Key words： "Steam pipe network; Condensate; Closed recovery device; Principle analysis