生产中蒸汽尾气及冷凝水回收循环利用

梁高远 陈灿驹 邱程建

[摘    要]中药提取是中药生产企业必不可少的生产工艺环节，提取工艺通常包括水提/醇提、过滤、浓缩、醇沉、收膏、真空干燥、粉碎、及乙醇回收等工序，其中大部分工序都需要使用蒸汽和热水。蒸汽所产生的尾气与冷凝水、闪蒸汽造成热能与资源大量的浪费，同时还污染了环境。有效回收利用尾气残余热能与冷凝水成为企业节约成本的重要问题。

[关键词]回收方式;最大化利用;残余热量

[中图分类号]X781.2;TQ114.15 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]The extraction of traditional Chinese medicine is an essential process in the production of traditional Chinese medicine enterprises. The extraction process usually includes water extraction / alcohol extraction， filtration， concentration， alcohol precipitation， paste collection， vacuum drying， crushing， ethanol recovery and other processes， most of which require the use of steam and hot water. The exhaust gas， condensed water and flash steam produced by using steam not only waste a lot of heat energy and resources， but also pollute the environment. How to effectively recycle the residual heat energy and condensate of tail gas has become an important issue for enterprises to save costs.

[Keywords]recovery method， maximum utilization;residual heat

1 现场讨论与技术实现

1.1 开式回收系统

开式回收时在水温降至75 ℃左右，采用高压泵对热水进行回收，但是由于生产过程中用掉的是蒸汽的热量，而并非是把全部的热能都用掉，蒸汽将热量用于生产线之后，冷凝水直接回收至锅炉。因为冷凝水经由疏水阀直接排至大气中，大气压和锅炉内的压力差一般是在5～8 kg，冷凝水在5～8 kg的压力下突然降到大气压下，冷凝水迅速降温，热量大量释放到空气中。这时闪蒸蒸汽便大量释放。而闪蒸蒸汽大约占整个热量的50%，也就是说，闪蒸蒸汽造成的热量损失几乎是整个残留热能的一半。其次热能损失在疏水阀上，一般生产时使用的疏水阀都是压片式，其疏水的状态都是汽夹液，从中带出来的蒸汽，又会造成20%左右的热能损失。因此，开式回收系统对热能的回收率可能只有10%左右，其能源回收率是相当低的。

1.2 封闭式回收系统

封闭式回收系统则完全与大气隔离，在全闭路装置中，依靠加压装置将废蒸汽和高温冷凝水进行压缩，再将高于锅炉蒸发压力的汽水混合物直接压进锅筒，扩容后形成二次蒸汽再进行利用，如此循环。这样不但直接减少了蒸汽冷凝水的跑、冒、漏、滴的热损失和热污染，还能取得一系列可观的节能效益。

经过对两种回收系统的透彻分析，项目结合现场生产设备设计及车间布局，最终确定以封闭式回收系统为主，结合开放式蒸汽回收系统之优点，对将设备使用之后的尾气及冷凝水通过回收系统回收，最大程度地利用蒸汽的热量与水资源。为最大程度的保障回收冷凝水的洁净度问题，全套系统所有的管道均采用304不锈钢材质，阀门均采用304不锈钢卫生球阀，确保了所回收冷凝水不受污染，回收水的洁净度得到有效保障。而且，使用高规格材料也进一步提高了整个回收系统的耐用性和使用寿命。为了进一步保存回收热量，对所有的回收管道都加装了保温棉，同时将回收管道安装在蒸汽管道旁边，利用蒸汽管道输送时所散发的热量进行二次保温，有效地减少了在回收过程热量的损失。施工时，将管道进行地下施工布管，利用水平落差解决管道积水问题。目前项目已完成改造，在正式使用中取得直接的效益。项目在实际运用过程中，应结合实际生产需求不断积累数据，对新的技术难点进行深度剖析，总结经验不断提高，项目成果值得进一步推广应用。

企业在生产制造的过程中需要利用锅炉来帮助生产，在使用蒸汽生产的过程中，由于只使用蒸汽进行热能交换加热功能，因此蒸汽使用之后产生了大量的蒸汽冷凝水。但这些蒸汽冷凝水本身残留了可观的热能，如果能将其有效的回收利用，不仅可以将残留的热能回收用于锅炉给水的初始加热，降低锅炉的能耗，同时节省了大量的过滤补充水以及给水软化处理的处理费用。所以，锅炉冷凝水回收利用是一项必要、也是必须做好的节能技术工作。

广东太安堂药业股份有限公司东山湖生产基地主要加工生产中成药，对中药进行消毒、浓缩、提取，生产过程需要用到大量蒸汽。随着产能的增加和新增设备的引进，蒸汽使用量大幅度提升，锅炉用油、用水成为巨大的成本开支。如何在保证生产的前提下，最大程度为公司节省成本成为重要问题。据观察，此问题在所有中药生产公司中都是属于“痼疾”，蒸汽闪蒸显现、冷凝水直接排放、蒸汽热能浪費等都是有待解决的问题。

2 项目预期目标

围绕蒸汽使用之后排放尾气及蒸汽使用时产生的冷凝水的问题，基地的1#楼主要对中药进行消毒灭菌、研磨，4#楼主要对中药进行浓缩、提取，5#楼主要针对麒麟丸的全自动生产。三个车间都是蒸汽使用“大户”，然而三个车间呈直角排列，以4#楼为中心点，距1#楼为120 m距离，距5#楼30 m距离，车间之间过长的距离无法做到冷凝水的直接回收。锅炉与车间的距离长达300 m，怎么快速有效地回收车间生产时产生的蒸汽冷凝水，保障回收的冷凝水热能的损失最小。通过项目快速集中回收车间蒸汽冷凝水，解决三个车间生产时产生的尾气热能及冷凝水资源浪费，集中回收在保温水箱中的蒸汽冷凝水，第一时间利用高温真空水泵输送至锅炉进行使用。一方面为企业节约生产成本，另一方面做到节能减排保护环境。

3 设计方案及实施

如图1所示，1#楼、4#楼、5#楼蒸汽尾气在4#楼蒸汽回收房汇总在一起，经过52 m2冷凝器冷却处理后到保温水箱中，保温水箱的放空口增加5 m2冷凝器，闪蒸汽经二次冷凝后回到保温储水箱中。解决了冷凝水闭式回收系统倍压问题和开式系统的闪蒸问题。

因车间有使用高温水的工艺需求，所以用自来水对冷凝器进行冷却，自来水经过冷凝器换热后到车间高温用水使用点，冷凝器冷却水管道出口安装自立式温控阀，可根据冷凝器温度的高低自动调节冷却水大小，实现了冷却水随蒸汽冷凝水的排放量自动开关和调节控制，并且实现冷凝器冷却水的出口水温恒定，更方便车间使用。此方案将冷凝水热量及时的回收使用，提高换热效率，降低冷凝水的温度，减少热量损失，并且减少高温冷凝水对水泵和回收系统的高温汽蚀，降低对设备的磨损，延长设备的使用寿命。

保温水箱采用不锈钢材质，经80负2.1 m埋地和60 m明敷管道与锅炉房闭式冷凝水回收机（图2）相连。

如图2所示，闭式冷凝水回收机有内置喷射虹吸装置，循环水泵高压冷凝水为工作介质产生真空，将冷凝水抽到凝结水罐中，凝结水储罐中有液位控制器，有启泵点、停泵点，液位到达起泵水泵对回收的高温冷凝水进行分配，具体逻辑控制如下：当1#锅炉未满水时，自动对其进行补冲回收高温冷凝水，当1#锅炉满水时，自动关闭对1#锅炉高位冷凝水阀门，自动对2#锅炉进行补充高温冷凝水，一旦三台锅炉都满水，高温冷凝水自动输送到锅炉保温水箱。

当高温冷凝水的补充量小于锅炉蒸发量而使锅炉水位下降，锅炉水位下降到软水泵启动点，启动锅炉软水高压泵，抽取保温水箱的水对锅炉进行补水。故高温冷凝水优先补充进锅炉，使热量充分利用。同时为了最大程度保障回收冷凝水的温度，将原有的软水箱分为两个，大水箱为软水补水箱，小水箱为实时补水保温水箱，锅炉全部满水后高温回收冷凝水进入保温水箱储存，锅炉启动时利用换热循环泵和锅炉尾气的管式换热器对保温水箱的水进行循环加热，使锅炉的补水正常情况下始终为高温水，并起到除氧作用。当保温水箱的水位下降到低水位时，大小水箱之间的气动阀自动打开，由大水箱对保温水箱补水，到高水位时关闭，上面预留回收的高温冷凝水所需要的容量。使保温水箱的水始终保持着最大程度的热量为锅炉提供补水。两个水箱间增加手动阀门，作为应急时使用，并且大水箱的容量必需滿足三台锅炉安全用水所需要的容量。

此套方案的设计与实施，避免了传统回收方法的遗留问题。解决了开式冷凝水回收系统出现的闪蒸现象与闭式冷凝水回收系统的倍压缺陷，即结合了开式回收系统与闭式回收系统的优点，避免了两者的缺点，最大程度地将热量和冷凝水充分的利用。此方案经实施确有效果，值得进一步推广。

4 项目实现效益

公式：用水量÷用油量=燃油比

项目实施前一年使用情况：

用油量：685.6 m?

用水量：9 451 t

燃比：1∶13.79

改善之后使用情况：

用油量：206.8 m?

用水量：1 373 t

回收水量：2 087.3 t

燃比：1∶16.73

用水量回收率：60.32%

项目实施后效率提升：21.32%

以项目实施前一年使用情况为蓝本，可节约成本：

水：9 451 t×60.32%=5 700.8 t×5元/t=28 504元

油：685.6 m?×21.32%=146.17m?×5 000/m?=730 850元

共计一年大约可节约成本：759 354元

以投入与节约成本对比来看，项目可为企业节约大量成本，同时为企业的节能减排做出强有力的贡献，此项目值得进一步推广。

5 结束语

技术的革新、工艺的改进往往都是来自灵光一闪的想法。只有经过大胆设想、小心求证才能对其进行行之有效的改造。感谢公司为我们提供此次机会，让我们得已将脑中想法实现，并成功实施为公司生产节省成本。

参考文献

[1] 佚名.用高温冷凝水回收装置回收蒸汽冷凝水[J].维纶通讯，1991（4）：47-48.

[2] 侯启龙.探究工厂蒸汽尾气冷凝水回收供暖换热系统[J].化工管理，2019（27）：196-197..

[3] 刘桂霞，李晓峰.二期工业用蒸汽冷凝水回收方案[J].江西化工，2008（3）：114-116.