浅谈工业供热蒸汽凝结水回收改造

王云鹏，张东华，张世岩，崔彬彬，赵瑞杰

（新乡中益发电有限公司，河南 长垣 453400）

发电公司2×660MW 超超临界燃煤机组原设计主要为某市区冬季居民采暖供热，近年来，随着市区规划，周边已形成工业园区，用热企业越来越多，目前供汽量已达35t/h。园区企业将蒸汽热量利用后，蒸汽凝结水一般不作他用，成为厂区废水，因环保管控，不能外排，需要出资送往附近的污水处理厂处理，加大了企业的排污成本，也增加了污水处理的工作量，造成了企业及社会资源的浪费。此水质纯属工业蒸汽凝结水，水温约85℃，无污染，经水质分析，其品质要高于发电公司原水水质，若能回收加以利用，不仅能减少发电公司水资源的费用，还能回收部分热量，减少燃煤成本。为此，发电公司选择一墙之隔的卫材公司作为试点，将其工业蒸汽凝结水加以回收。

1 设备简介

发电公司2×660MW 燃煤超超临界机组锅炉采用东方锅炉有限公司生产的DG2060/26.15-II2 型锅炉，生产过程中需补充除盐水。公司原水有两路水源，主要水源为城市中水，备用水源为市区水厂提供的黄河水。原水进入厂区后引入机加池，经石灰软化、沉淀澄清，溢流至双室过滤器去除悬浮物等杂质，出水合格后进入清水箱，清水箱清水用于制除盐水、循环水补充水、过滤器反洗用水和系统的自用水，制除盐水时，需经过活性炭过滤器、超滤、反渗透、除碳器、阴床、阳床、混床等处理。

2 凝结水水质分析

（1）相关水质数据对比。经发电公司化验专业多次化验，卫材公司工业蒸汽凝结水水温约85℃，水质基本稳定，水质指标与相关水质对比如表1。

表1 工业蒸汽凝结水与相关水质对比

（2）从表1 可以看出，卫材公司工业蒸汽凝结水指标与反渗透出口指标接近且优于反渗透出水。

3 凝结水回收部位的选择

发电公司原水经预处理后，一般用于制除盐水、循环水补充水、脱硫工艺水箱补水。由表1 可知，卫材公司工业蒸汽凝结水水质良好，与反渗透出口指标接近且优于反渗透出水，若将此凝结水回收至反渗透出口将能节省不少预处理环节，但考虑到此水来源于厂外，水质的可靠性不能保证，若水质波动将影响后面的除盐水水质。若回收至循环水系统或脱硫工艺水系统，则热量无法利用。考虑到制除盐水时对水温有要求，低于25℃需要加热，于是将此凝结水回收至清水箱，一方面，用此工业凝结水热量加热原水；另一方面，回收此凝结水。

4 凝结水回收方案

卫材公司是一家生产一次性医疗器械、卫生材料及敷料产品的专业厂家，与发电公司一墙之隔，工业蒸汽用量约10t/h，是目前工业园区最大的工业蒸汽用户，为此选择此公司为试点，对其工业蒸汽凝结水进行回收改造。卫材公司自建蒸汽凝结水输送系统，并负责运行及维护，将蒸汽凝结水输送至发电公司围墙处，发电公司负责围墙内的设备安装及运行维护，蒸汽凝结水无偿回收，双方均不发生费用。综合安全与经济两方面考虑，发电公司将蒸汽凝结水回收至清水箱，与原水一起经处理后制成除盐水，这样既能回收凝结水量，也能利用凝结水加热原水，回收凝结水热量。系统的引入方式是利用从前废弃的一路原水加热蒸汽管道，此管道本是从前从通往卫材公司的蒸汽管道上接出，直接进入清水箱加热原水，后因投运蒸汽时对卫材公司的生产影响较大，几乎不用，这样就可将这路管道再利用，以节省费用。

5 回收方案实施

2021 年3 月，双方开始筹划、设计、制订方案，2021 年6 月，顺利竣工，卫材公司将蒸汽凝结水回收管道建设完工。公司将原废弃原水加热蒸汽管道简单改造后，具备蒸汽凝结水回收再利用能力，经调试后系统运行正常，2021 年7 月底，凝结水回收流量表安装完成，8 月1 日开始回收水量统计，至9 月10 日共回收卫材公司凝结水1170 吨，平均回收29.3 吨/天，未达到预期，分析其原因系卫材公司管理不善，未及时供水，经与对方沟通，对方安排专人负责，9 月10 日至9 月18 日回收凝结水508 吨，平均每天回收63.5 吨，之后观察基本能维持在此值以上。

6 反渗透水质制水成本分析

6.1 原水预处理直接成本

发电公司黄河水价格1.6 元/吨。2021 年1 ～8 月，预处理加药费用1131485 元，预处理原水5431383 吨，即预处理原水加药费用0.21 元/吨。预处理系统总装机容量约为1439.5kW/h，正常运转功率约为550kW/h，由于部分设备不是连续运行，每天实际总耗电量约4527.5kW，平均每小时耗电量188.65kW。2021 年1 ～8 月，预处理原水5431383 吨，平均每小时预处理原水约931 吨，按当前电价0.4534 元/kWh 计算，预处理原水的电费是：188.65×0.4534÷931=0.11 元/吨。综上所述，预处理原水直接成本是：1.6+0.21+0.11 ＝1.92（元/吨）。

6.2 膜处理直接成本

2021 年1 ～8 月，预处理加药费用81264 元，共制除盐水302677 吨，即膜处理加药费用0.27 元/吨。膜处理系统总装机容量约为486KW/h，正常运转功率约为262.5kW/h，其中部分设备未连续运行，每天总耗电量约为2429.5kW，平均每小时耗电量101.23kW。2021 年1 月～8 月，共制除盐水302677 吨，平均每小时制除盐水51.9 吨。按当前电价0.4534 元/kWh 计算，膜处理电费是：101.23×0.4534÷51.9=0.884（元/吨）。综上所述，膜处理直接成本是0.27+0.884＝1.15（元/吨）。

6.3 反渗透水质制水间接成本

化学水处理室外构筑物共计19724380 元，每年折旧493110 元。预处理设备共计26852660 元，按15 年折旧计算，平均每年折旧1790177 元。其中制除盐水的设备折旧可按占原水比例计算，2020 年全年共进原水7631047 吨，制除盐水使用原水603358 吨，占原水比例7.91%，则制除盐水的原水预处理设备折旧费用为：7.91%×1790177 ＝141603（元/年）。膜处理系统设备费用6624886 元，按10 年折旧计算，平均每年折旧662489 元。膜处理设备维护费用按设备总价3%计算，平均每年为6624886×3%＝198746（元/年）。工人工资按15 人设置，人工费为每年1650000 元。按2020 年制除盐水314587 吨计算，反渗透产水间接成本为：（493110+141603+662489+198746+1650000）÷314587=10.00（元/吨）。

6.4 反渗透水质制水总成本

综上分析，反渗透水质制水总成本为原水预处理成本、膜处理成本及间接成本之和，即：1.92+1.15+10 ＝13.07（元/吨）。

7 凝结水回收经济效益分析

7.1 热量回收经济效益分析

发电公司化学原水处理的水温要求不低于25℃，水温低于25℃时需要投蒸汽加热，高于25℃时，则不需要投加热。公司原水有两种方式，即黄河水和城市中水，二者均为地表水，因此可取用日平均气温作为原水温度。卫材公司凝结水排水泵型号为IHG80-160，泵出口压力小于1.0MPa，回收水量按63.5t/天，水温85℃，标煤发热量取值29307kJ/kg，依据当地市气象局提供的2020 年月平均气温数据，计算每全年可回收的热量如表2。

表2 全年凝结水回收热量计算表

由表2 可知，全年可节省标煤量：180.86 吨，标煤单价按1074 元/吨计算，年回收热量价值19.42 万元。

7.2 凝结水量回收经济效益分析

从目前运行来看，卫材公司蒸汽凝结水回收基本能稳定在63.5 吨/天，按此计算，全年能回收蒸汽凝结水23177 吨。发电公司2020 年全年制除盐水314587吨，需要消耗原水603358 吨，即反渗透水质产出比例为52.14%。鉴于目前回收方式是从清水箱进入，约52.14%的水量将从反渗透产出成为除盐水，另有47.86%的水量将被排污经处理后用作循环水，所以年回收凝结水23177 吨中反渗透出水的水量为12084 吨，用作循环水的量为11093 吨。由前面计算可知，进入清水箱水质成本为1.92 元/吨，反渗透出水水质成本为13.07 元/吨，所以全年回收蒸汽凝结水量增加收入为：12084×13.07+11093×1.92 ＝17.92 万元。

7.3 卫材公司凝结水回收综合经济效益

综上分析，系统投运后每天能回收85℃的凝结水63.5 吨，年回收蒸汽凝结水量23177 吨，年回收热量价值19.42 万元，年加回收凝结水量价值17.92 万元，合计年增加经济收入37.34 万元。

8 结语

发电公司与市循环经济工业园区相邻，园区内的工业蒸汽均由发电公司供应，目前设计已经达到35 吨/小时。用户企业将蒸汽利用后，蒸汽凝结水将作为废水处理，既增加了城市污水排放量，也增加了企业的污水处理费用。将企业蒸汽凝结水回收利用，不仅能减少蒸汽用户的生产成本，还能增加发电公司额外收益，同时还能减少城市污水排放量，增加了社会效益。卫材公司※蒸汽凝结水回收是发电公司对周边蒸汽用户凝结水回收的一个试点，本次工程围墙外设备及系统由卫材公司自建，围墙内的系统是根据原有系统简单改造，回收的凝结水免费，不发生费用，整个工程对于发电公司而言只是在系统改造时花费约0.7 万元，系统投运后每年能免费增加效益约37.34 万元，经济效果明显。本次卫材公司工业蒸汽凝结水回收改造，对工业园区后续蒸汽凝结水回收有很好的示范作用，尤其是对发电公司目前拟建的脱硫废水零排放改造、脱硫石膏深加工两个项目中的蒸汽凝结水回收，提供了很好的节能减排思路。