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烟草企业凝结水回收系统设计要点

来源:北京德奥能源技术有限公司 作者:超管 时间:2020/10/31 17:27:58 浏览:394 << 返回

摘要:本文对烟草企业凝结水回收系统的特点进行了概述性质的论述,并对设计过程中常用技术方案进行了探讨。

关键词:卷烟厂;蒸汽;凝结水回

目前,国家大力提倡工业企业“节能”、“减排”,合理高效地利用能源,在烟草行业中,凝结水作为一种高热值的软水资源,如何合理的回收利用成为众多企业关注的重要课题。

一、烟草企业供蒸汽系统特点

烟草生产加工企业,包括卷烟厂和复烤厂在生产工艺中有若干需要对烟叶、烟丝、烟梗进行加热、加湿处理的工段,蒸汽作为一种安全、可靠的热源形式被广泛应用与烟草生产行业,例如:卷烟厂中有加料机、叶丝膨胀单元、滚筒烘丝机、叶丝气流干燥机等设备;复烤厂中有真空回潮机、滚筒式热风润叶机、烟片复烤机、烟梗复烤机等设备。

在烟草行业工艺生产过程中,除了用于直接与物流接触的环节以外,其他用于间接加热物料的环节,滚筒烘丝机、叶丝气流干燥机、滚筒式热风润叶机等设备对于温度的稳定性要求较高。

从某种程度上说,烟草行业供汽系统的关键环节其实是凝结水疏水系统的顺畅、可靠。

二、凝结水回收的必要性

烟厂工艺所需饱和蒸汽的压力一般为0.8MPa以上,工艺设备换热器出口的凝结水余压一般为0.3-0.4MPa,对应蒸汽的饱和温度为140℃以上,疏水阀后一般为汽液双相流形式。可见其比其他场合如采暖换热器生成的凝结水具有更高的热值,且不含硬度,是优质的可回收利用的资源,如果不加以利用,则同等耗量的锅炉补水还是需要经过软化处理,在制备过程中又需要消耗一定设备和运行管理成本。

对于国内高纬度地区的烟草企业,空调和采暖负荷在冬季会超过工艺耗蒸汽量,虽然用于空调和采暖的蒸汽在换热汽内经过充分换热,凝结水出口温度最低可降到80℃以下,但是考虑到其残余热值和软水处理成本,回收利用凝结水的效益也是相当可观。

由此可见,凝结水的回收利用对降低企业的供热成本,节约燃料等方面具有重要的意义。

三、凝结水回收常用技术方案

1.开式回收和闭式回收

根据凝结水回收系统中凝水收集设备是否与大气联通,回收系统一般分为两种方式:开式回收和闭式回收。

开式回收系统是把凝结水回收到一个与大气联通的集水罐(箱)内,再通过泵将凝结水压送到锅炉房的软水箱或者直接进入锅炉的除氧器使用,这种系统的优点是系统背压小(可认为背压是0)、设备简单、运行可靠、操作方便、初投资较小。其缺点是,(1)如果凝结水热值较高,则二次闪蒸汽带走大量的热,经济效益较差,(2)而且由于凝结水系统直接与大气联通,凝结水系统中的溶解氧浓度高,在高温下会对设备和管道产生严重的氧腐蚀,影响系统的安全、稳定运行。

闭式凝结水回收系统是保证整个凝结水回收系统的所有管路和设备都处于与大气隔绝状态,保持一定正压,系统所回收凝结水的热量大部分通过回收设备和管路直接回收至锅炉房,用于锅炉补水,由于整个系统处于封闭状态,水质质量能够保证,减少腐蚀,延长设备和管路的使用寿命。

2“上”回收和“下”回收

对于烟草企业生产厂房凝结水管道的布置一般有两种方式,管路从设备疏水点处翻高架空敷设,称之为“上”回收;管路的布置低于设备疏水点的标高,且一路向下自流进入凝结水回收设备,称之为“下”回收。

“下”回收管路系统由于不存在管路的翻高,减小了疏水设备的背压,有利于设备疏水的顺畅,疏水效果可靠,但是由于需要管道系统低于疏水点的位置,往往需要在车间内进行埋地或者采用管沟敷设,如果埋地敷设则不利于管道系统的检修,采用管沟敷设则势必会增加土建成本【1】,而且目前烟草行业的更行换代频率较高,“下”回收对于生产工艺调整后点位的变化适应性较差,所以目前烟草企业凝结水宜采用“上”回收。

回收管路系统由于其对工艺调整的灵活适应性、管道检修替换的方便性等优势越来越成为企业技术改造的优选方案,但是采用“上”回收的管道布置方案必须避免管道系统的背压过大造成凝结水回收不畅影响工艺生产的问题,这就需要结合实际项目的特点制定合理的技术方案。

3.关键技术措施

a.防止水击

由于烟草工艺的特点,凝结水热值较高,管路中的闪蒸汽量较大,流通形式一般为汽液双相流,如果管路布置不合理,则容易造成凝结水管路的水击现象,影响系统安全运行,在设计过程中需要掌握如下原则:采用“下”回收时,适当增加管路规格,增加流通能力;如采用“上”回收方式,要做到“一次提升,逐级向下”的原则,即在设备凝结水出水口的阀(泵)后一次提升至合适的高度汇入主干管以后,主管道在回锅炉房的过程中,如果没有中间加压设备的话,要避免管路的再次翻高,这样能保证凝水能够顺畅回流,防止水在局部位置的集聚,被闪蒸汽持续冲击造成水击。

b.选择疏水阀

针对烟草企业采用闭式凝结水回收系统的特点,在采用闭式回收方式时,选择疏水阀要适当提高疏水阀选型时的背压参数,不能按照开式回收方式进行选型,否则会造成系统不能正常疏水,影响工艺生产。

c.管道材质

凝结水在回收过程中,由于属于汽液双相流的特性,在生产周期间歇的启停等操作,管道系统内较满管流的情况更容易泄漏进空气,在高温状态下,氧腐蚀情况比较严重,造成凝结水水质下降,如果不能采取有效措施防止此种情况的发生,则必然会造成凝结水后处理设备负担加重,影响适用寿命,严重时影响锅炉补水水质,对整个热力系统的正常运行造成影响,目前为杜绝此现象的发生,凝结水管道材质一般选用不锈钢材质。

4.常用辅件

a.气动凝结水加压泵

目前市场上有影响力的厂商如:阿姆斯壮、斯派莎克均有类似产品,采用蒸汽加压用于回收余压不足的凝结水,此种产品非常适合用于采用闭式“上”回收凝结水回收系统,能够根据管线内压力变化情况,自动实现疏水模式和泵送模式的转换,当凝水量较小时,能够起到普通疏水阀的功能,当水量较大时,能够触发进气阀打开,引入高压蒸汽泵送凝结水,在凝结水出口处对凝结水加压,且由于采用汽动加压方式,不会发生气蚀现象,不用配电,且该产品运行可靠,泄漏损坏率较低。

b.凝结水回收机组

由于凝结水回收后需加压提升至高位除氧器,如采用传统的凝结水箱(罐)外接电泵的设置,由于凝结水的高温特性,如考虑极端状况100℃的汽化压力为103.3KPa,则外加3-5米的汽蚀余量后则泵的吸入口需要与水箱(罐)液面有3-5米的高差【2】,在系统布置上很难实现,目前一般采用整体式凝结水回收器,罐、泵、控制系统集中配置,在设备内部消除气蚀,汽塞,结构紧凑,安装布置方便。

四.总结

烟草企业根据其工艺特点,凝结水回收优先采用闭式回收系统,闭式凝结水回收系统不仅需要很好的解决水击、气蚀等问题,还需要锅炉、换热设备、疏水装置、管网水处理装置、控制系统等各个环节有效匹配,才能更大限度地发挥闭式回收系统的优势。管路布置可根据具体项目的厂坪高差分布、建筑方案等特点酌情采用“上”回收或“下”回收的管路布置方式。

参考文献:

【1】《动力管道设计手册》编写组,动力管道设计手册,北京:机械工业出版社,2006.1:267

【2】贺平、孙刚 编著,供热工程(第3版),北京:中国建筑工业出版社,1993.11

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