工業鍋爐冷凝水回收凈化技術研究

節約能源是我國實現可持續發展戰略的重要組成部分，已成為我國一項基本國策。國家發改委發布的節能中長期專項規劃中，已將燃煤工業鍋爐改造列為“十一五”十大重點節能改造工程之首，并制定了工程示范實施方案，要求2010年通過技術改造和建立科學的管理和運行機制，將燃煤工業鍋爐運行效率提高到70%當前，我國工業鍋爐能耗方面主要存在設備結構陳舊、自動化控制水平低，燃煤質量差、能耗管理水平低、水質管理力度不夠、能量回收利用率不高、輔機、控制系統設備效率偏低、節能產品市場混亂、司爐人員經濟運行操作水平偏低等問題，每年約多耗1/3的燃料。燃料浪費嚴重，節能潛力十分巨大。由于使用鍋爐蒸汽的企業眾多，涉及行業范圍極廣，各單位的管理水平、技術能力、經濟效益和生產規模相差很大，導致蒸汽利用效率和冷凝水回收率普遍很低。初步估算表明，我國蒸汽供熱系統的節能潛力約為8000萬噸標準煤。

　　1工業鍋爐冷凝水節能凈化技術應用現狀目前，國內大多數工業鍋爐冷凝水節能凈化技術應用存在以下四種情況：一是鍋爐設計時，沒有考慮設計蒸汽冷凝水回收裝置；二是蒸汽冷凝水回收裝置會增加設備一次性投入，業主不愿意；三是有回收裝置的，但因沒有采取相應的水質凈化措施，導致冷凝水鐵含量在4~10mg/L之間，無法回收利用；四是不能充分合理地利用高溫冷凝水，無法克服嚴重的氣蝕問題。有的開放式冷凝水回收泵常因汽蝕發生而不能使用，熱損失達20%以上。即使勉強用開放式方法回收，閃蒸降溫的損失也十分嚴重。

　　近年來冷凝水的閉式回收技術得到了越來越多的重視，相關的產品和設備不斷涌現，但從整體來看，回收技術仍處于初級的分散發展的階段，尤其對水質凈化和防腐的研究很少，更未見有全面的系統性應用報道。廣州地區5000多臺工業鍋爐中，具備成熟的冷凝水回收條件的鍋爐約占2/3，但到目前為止采用了完善的冷凝水回收凈化技術的幾乎沒有，冷凝水回收市場潛力巨大。

　　2工業鍋爐冷凝水節能凈化技術的節能原理蒸汽的熱能由顯熱和潛熱兩部分組成，通常用汽設備只利用蒸汽的潛熱和少量的顯熱，釋放潛熱和少量的顯熱后的蒸汽還原成高溫的冷凝水，冷凝水是飽和的高溫軟化水，其熱能價值占蒸汽熱能價值的25%左右，而且也是潔凈的蒸餾水，適合重新作為鍋爐給水。工業鍋爐冷凝水回收是提高鍋爐熱效率、降低能耗的一個重要途徑之一。蒸汽在各用汽設備中放出汽化潛熱后，變為近乎同溫同壓下的飽和冷凝水，冷凝水所具有的熱量可達蒸汽全熱量的20%~30%，且壓力、溫度越高，冷凝水具有的熱量就越多，占蒸汽總熱量的比例也就越大。

　　3工業鍋爐冷凝水節能凈化技術研究針對上述四種應用情況，擬通過研究、開發密閉式冷凝水回收一體化裝置，集熱量回收、水質凈化和系統防腐于一體，使得經過此裝置處理后的冷凝水，不僅熱量得到了很好的利用，而且水質達到GB/T1576 -2008工業鍋爐水質的要求，可直接作為給水輸送進入鍋爐，消除目前一些冷凝水回收裝置在節能的同時增加鍋爐的結垢速率和帶入鍋爐腐蝕性雜質的問題，從根本上解決工業鍋爐冷凝水回收存在的問題，達到降低鍋爐能耗的目的。

　　3.1工業鍋爐冷凝水回收系統的腐蝕類型理論上，冷凝水是純凈的蒸餾水，最適合重新作為工業鍋爐給水。但是由于工業鍋爐的給水是軟化水，而且除氧工藝不完善，導致了工業鍋爐蒸汽冷凝水pH值偏低、氧含量偏高，從而導致氧腐蝕和酸腐蝕嚴重，這是冷凝水污染程度大小的主要原因。此外，換熱設備頻繁的蒸汽供停，產生熱應力拉伸而導致設備泄漏以及回收管網的不嚴密，造成混入不純物質或不凝氣也導致冷凝水雜質含量偏高，污染嚴重。

　　3.2工業鍋爐冷凝水回收系統的防腐因此，只有采取良好防腐措施以消除目前一些冷凝水回收裝置在節能的同時但增加鍋爐的結垢速率和帶入鍋爐腐蝕性雜質的問題，才能真正達到節能、節水、環保的目的。

　　本系統防腐的關鍵在于冷凝水回收凈化的過程始終在閉式系統中進行，不與空氣接觸，而且回收過程水質得到凈化，系統得到防腐，因而要依據科學的理論進行回收系統的合理設計和研究選擇合適的凈化防腐技術。同時，作為一項完整的系統工程，冷凝水閉式回收凈化系統不僅需要有能力解決水擊、泵汽蝕、高低壓共網、水質保證等問題的專有回收設備，還需要鍋爐、熱設備、疏水裝置、收集裝置、管網、水處理裝置、控制系統等各環節的有效匹配，才能最大限度地發揮系統的效率和優勢。

　　基于上述內容，整個研究分為三個步驟：一是設計整個回收凈化裝置；二是凈化回收凈化裝置制造和初步試驗；三是凈化回收凈化裝置現場應用試驗。

　　3.3回收凈化裝置的基本構成和技術性能指標3.3.1裝置主要部件裝置主要包括：儲存裝置、驅動裝置、加速裝置和水質凈化裝置。儲存裝置，是由相互連通的真空罐及儲存罐組成。驅動裝置包含吸入管路，作用是由馬達驅動泵將儲存裝置內的冷凝水經由射流頭流入泵，包含回流管路，作用是將前述經由泵流出的一部分冷凝水導回射流頭內。加速裝置中包含有噴射器，噴射器的一端與前述儲存裝置的真空管連接，另一端與導管連接，用噴射器使冷凝水產生高速水流回流入前述的儲存罐內時使加速裝置產生吸力，吸取真空罐內的冷凝水進入儲存罐內，且當儲存罐內的冷凝水到達一定量時，利用液位控制器關閉進入噴射器的水流，將經由驅動裝置流出的冷凝水轉而導向回收系統內，進行回收利用。

　　3.3.2裝置安裝系統圖該回收凈化裝置在鍋爐蒸汽系統的安裝示意圖如下所示。

　　間收用汽設備ft-密閉式鍋爐冷凝水回收凈化裝置在鍋爐系統安裝示意。3.3裝置除鐵和調節水質效杲在某鍋爐使用單位現場對裝置的凈化除鐵效果進行了試驗，具體情況如下。該鍋爐為10噸臥式燃油鍋爐（型號WNS10要用于系統加熱，冷凝后由于系統管路腐蝕，鐵含量高達8.64mg/L以上而無法回收。安裝該裝置后，鐵含量變化曲線如下所示。

　　結水鐵雜變化曲線鐵含量變化曲線本研究的過濾除鐵采用微孔布袋過濾技術。

　　該技術集磁力過濾和微孔過濾為一體，進水首先經過由磁力棒組成的磁力場，冷凝水中的具有磁性的鐵的腐蝕產物被磁力吸附到磁力棒上，然后冷凝水再經過微孔濾袋，進一步過濾。與繞線濾元管狀微孔過濾器不同，冷凝水在微孔濾袋自里向外流動，而繞線濾元管狀微孔過濾器是從外向里。微孔濾袋的規格由10卜25卜50卜100 250等規格，分別代表能去除10、25、50 100250等以上的懸浮物。當濾袋或磁力棒需清洗時，設備停止運行，然后打開設備卸下濾袋或磁力棒人工清洗。

　　3.3.4裝置的主要技術參數裝置的主要技術參數如下：3.3.5裝置的出水水質經過現場多臺試驗得出數據，研究成果回收凈化裝置出水水質如下表1所示，表明裝置的出水水質完全滿足GB/T1576 -2008工業鍋爐水質的要求。

　　4項目研發關鍵技術及創新點研究開發出了集熱量回收、水質凈化和管路系統防腐于一體的高溫運行的工業鍋爐冷凝水回收凈化裝置。裝置具有很強的抗沖擊負荷能力，能耗、物耗水平極低，解決了目前冷凝水回收裝置（開式和閉式）存在的問題。

　　采用機械清除和藥劑成膜相結合冷凝水物理過程除雜質技術。從兩個渠道降低冷凝水回收系統的腐蝕問題，確�；厥盏乃�質純凈。研究度，在管路表面運行成膜，有效防止了管路的酸性開發的輔助添加藥劑能有效調節冷凝水的酸堿腐蝕和氧腐蝕。裝置專門設置了加藥點。

　　表1回收凈化裝置出水水質項目溶解氧（mg/L）數值研發出高精確控制系統，全自動運行。裝置配備回水水位、供水水位、超壓及超水位報警、自動不凝氣排放等全套PLC及變頻控制系統。

　　熱能回收充分、回收熱能的品質高和回收水質品質高。研究裝置回收所得的高溫冷凝水壓力接近用汽設備的蒸汽壓力，在相應的沸點下冷凝水的焓值較高。回收裝置不會因為壓力的下降引起焓值變化，產生大量二次汽。同時避免了因疏水閥泄漏所造成的新蒸汽損失（國標疏水閥允許3%的泄漏），回收熱效率較高。裝置運行壓力高，回收的冷凝水溫度高，避免了冷凝水溫度下降損失。

　　提高了鍋爐效率。冷凝水余熱的回收，用于鍋爐熱力除氧，減少熱力除氧器的新熱汽用量，減少了高品位蒸汽的消耗量。冷凝水直接回收到鍋爐內部，可以增加單位時間鍋爐的產汽量（提高鍋爐效率）。一般給水每上升6 C，就可以節省燃料1%.同時冷凝水回收有利于鍋爐排污量減少，降低排污熱損失，提高表觀鍋爐熱效率。

　　5與國內外同類產品的比較經廣東省科技技術情報研究所查新，結果表明目前集熱量回收、水質凈化和管路系統防腐于一體，國內未見與本研究相同的項目或成果的報道。本項目研究成果和目前最普遍的開放式以及密閉式系統比較，具有以下優點：Lh接第28頁9結論及建議根據煤質特性，嚴格控制入爐煤粒度，并保證顆粒分布特性符合要求，這樣有利于提高燃燒效率，降低飛灰含碳量和大渣可燃物。

　　根據煤質特性、床溫，合理調整一、二次風的配比，綜合考慮不致使排煙熱損失過度增大的前提下，適當減小一次風量、風壓；增加二次風量、風壓，提高二次風的穿透力。

　　在保證鍋爐蓄熱前提下降低床壓。隨著真正做到密閉式凈化回收效益，熱能回收充分，凈化水質徹底，回收水質完全滿足鍋爐給水要求；鍋爐給水溫度升高，水中的含氧量低，進入鍋爐鐵雜質極大減少，鍋爐結垢速率降低，蒸發速率升高，鍋爐熱效率提高顯著；回收進入鍋爐的水質純凈，既減少了鍋爐補給水用量和水處理設備的損耗，也提高了鍋爐受熱面的潔凈度，可以節省大量的水電費和煮爐、洗爐的費用；裝置完全自動控制，能防止管道積水，水錘和氣蝕現象的發生，不發生二次蒸汽污染和閃蒸，設備性能可靠。

　　6社會經濟效益和推廣應用前景有效利用冷凝水熱量，大幅減少鍋爐燃料費用；提高鍋爐水汽品質和減少鍋爐腐蝕、結垢速率；提高給水溫度，降低燃料消耗；降低給水溶解氧含量，減少氧腐蝕；有效防止管道積水、水錘現象等問題發生，確保設備正常使用壽命及生產產品的質量標準；大幅改善工作環境悶熱，噪音等情況。

　　床壓降低，爐膛密相區顆粒濃度也降低有助于增加二次風穿透深度，以降低飛灰含碳量。

　　隨著床溫升高，燃燒效率提高。在保證脫硫脫銷的前提下，可適當提升床溫至900C左右，以降低飛灰含碳量。

　　保證旋風分離器的分離效率，提高循環倍率。