药厂蒸汽凝结水池中的余热回收利用

李少岩

摘 要：凝结水是蒸汽系统传热过程中产生的副产品，它是在蒸汽输送过程中由于不可避免的散热形成的，或在加热设备和工艺设备中由于蒸汽向被加热物资传热后降温形成的。虽然蒸汽在凝结过程中有价值的潜热被释放，但凝结水还是有较高可利用价值的热水，是一个潜力很大余热资源，充分回收利用好余热资源，对企业节能减排工作有着非常重要的意义。药厂凝结水回收池中的热水，主要来自生产设备、空调系统、采暖系统、热水系统、锅炉排污等五个方面。文章着重论述药厂在凝结水余热回收利用上，通过在室外凝结水池中安装不锈钢管式换热器，利用凝结水余热提升采暖与热水系统的回水温度，间接减少锅炉天然气、电力、用水使用量的经验介绍，供国内药厂借鉴参考。

关键词：凝结水；管式换热器；回水温度；天然气；节能减排；余热利用

中图分类号：TU832 文献标志码：A 文章编号：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

采暖与热水回水

↓

蒸汽→凝结水→凝结水池→管式换热器→降温凝结水排放。

↓

升温后采暖与热水回水

详见工艺流程图（图1）。

2 技术方案

2.1 系统效益

（1）节能：冷凝是高温气体物质由于温度降低而凝结成为非气体状态（通常是液体）的过程。凝结水是一种高温水，当蒸汽释放其潜热转变为凝结水状态，大约还有25%的总热量保留在凝结水中，如果把凝结水排放掉，所失去的热必须通过燃烧更多的燃料加热低温的补充水来弥补。蒸汽凝结水中通常在100度以下，工厂生产用热水与冬季供暖系统热水温度通常在40-50之间，凝水中含有大量可利用热能，充分吸收利用后可提高采暖与热水循环系统中的回水温度，减少蒸汽使用量，从而间接节约天然气耗量、用水量、蒸汽用量、电能。

（2）环保：锅炉燃烧的烟气中含有NOX、SOX、VCOX等有害气体，对锅炉燃料的节约就意味着降低了温室气体及有害气体的排放，降低了企业的年度废气排放总量，为改善地区的社会空气质量起到促进作用。另外超过40℃以上的凝结水是不能排放到公共排水系统中的，高温水破坏生态环境，损坏排水管道。

2.2 技术特点

（1）本项目设计制造的管式换热器，使用卫生级304不锈钢管制作，不腐蚀、不结垢，现场氩弧焊接制造安装，结合现场实际情况，采用蛇形布置方式。其延展性与柔韧性强于普通304无缝不锈钢管及碳钢管，使用过程中不易产生裂纹、运行安全可靠。

（2）卫生级304不锈钢管式换热器换热管壁薄，厚度为1.2-1.6毫米，比传统碳钢管（厚度≥4毫米）换热器传热效率高、效果好、重量轻，施工期大大缩短，安装现场没有大量焊接的烟雾产生。

（3）卫生级304不锈钢管式换热器在安装后进行压力试验，避免使用时出现泄漏现象。

（4）缺点：每米单位造价相对碳钢管材价格较高，一次性投入费用较大。另外因凝结水池内温度较高，管式换热器只能安排在凝结水池建造和企业停产维修期间施工安装，施工时间上受限制。

2.3 工艺流程图（如图1）

3 节能回收效益计算

3.1 管式换热器安装改造（前、后）采暖用蒸汽量统计及节能率选取（如表1）

3.2 换热器设计安装与节能计算

长春祈健生物地下蒸汽凝结水池（7.2立方）设计安装2套不锈钢管式换热器，参照目前公司使用的采暖与热水两个汽水管板换热器的换热面积，按其三倍面积选取设计。设计换热器换热面积分别为50平方米（DN80）与30平方米（DN50），分别用于生产区采暖系统与热水系统回水管道加热。由于蒸汽凝结水池埋设于地下，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，为防止换热器堵塞最低点及地面以上设置排污阀。在水池外部进出管道上安装温度表、压力表、阀门及旁通管，便于观察水温、压力情况和应急处理，如遇紧急情况关闭进出阀门，打开旁通阀，切断换热器与系统联系，维持系统循环需求，保障采暖（或生产热水）的正常运行。阀门选取采用快接卡盘式304不锈钢球阀，以防止丝杠阀门长期不用发生不易关闭问题。采暖与热水加热来自本公司燃气锅炉供给的蒸汽，通过管（板）式换热器方式获得热量。生产区采暖总面积（不含集中空调供暖区域）为2.6万平方米，锅炉房采暖换热站安装管板式汽水换热器两台，单台换热面积16平方米，长春冬季供暖期为10月20日-4月10日， 供暖天数170天。冬季采暖用蒸汽耗用的天然气占公司天然气总耗量的12%以上，比重较大。生产区热水系统供给，一部分是满足生产洗刷用热水，另一部分是满足公司260名职工浴池用热水需求，全年供给。用于热水加热的蒸汽，耗用的天然气量占天然气总耗量在6%以上。两者耗用的天然气量超过18%以上。按企业统计数据采暖和热水年均合计总耗能量（2058吨蒸汽）的至少8%节能率估算，全年可节约天然气17.5万立方米×8%=1.4万立方米/年、节约电力2066度/年、节约用水125吨/年，合计节约资金总额5.3万元/年。

3.3 投资回报率

长春祈健生物厂区凝结水回收池安装2台不锈钢管式换热器，全部工程造价17.4万元，不锈钢管式节能换热器设备使用3年后，节省的天然气、电力、用水量费用即可收回全部投资。

4 环境保护与社会效应

长春祈健蒸汽凝结水池安装换热器后每年减少向大气中排放污染物及能耗量统计：

烟尘：4kg/a

二氧化硫（SO2）：8.82kg/a

氮氧化物（NOX）：47.6kg/a。

废气排放量：14.34万立方米/a

天然气：1.4万立方米/年

电：2066kWH

水：125吨/年

5 结束语

节能降耗，减少污染物与PM2.5向社会的排放，有利于社会环境质量提高。

长春祈健生物制品有限公司利用卫生级304不锈钢管式换热器效率高、耐腐蚀的特性，把凝结水池中的余热回收利用，回收热能用于采暖水与热水系统，提升两种水的回水温度，间接减少了锅炉天然气的用量以及用水量、用电量。该项目为企业降低生产成本、提高利润、减少能耗与污染物排放、提高现代化管理水平、跻身竞争激烈的国际市场，起到了非常大的促进作用。

參考文献：

[1]国家标准.GB/T2589-2008.综合能耗计算通则[S].

[2]国家环境保护总局规划与财务司.环境统计报表填报指南[Z].2001.

[3]曾正明.常用材料速查数算手册[M].机械工业出版社，2002.