谢红军 王春林 刘红伟 张明
长庆油田分公司第一采气厂 内蒙古 鄂尔多斯 017000
摘要：闭式凝结水回水系统有效解决了开式凝结水回水系统的缺点，但具体运行过程中仍存在一些问题：凝结水回水（补充软水后）温度偏高；回水器闪蒸汽虽经引射器抽吸进入回水管路，但由于回水温度偏高，引射蒸汽热量不能完全吸收利用，部分在除氧器内又闪蒸出来，造成能量损失。本文针对以上问题，进行了原因分析，提出相应的工艺改造思路，论证了可行性，并估算了经济效益。
关键词：凝结水回水 闪蒸汽 换热 效益
一 凝结水回水温度偏高原因分析及解决思路
（一）原因分析
两套净化装置再沸器分别设有约14m3的凝结水分离器，表压力均是0.2MPa，（对应饱和水温度132.9℃）。出水口安装调节阀，开度根据罐内液位可调节，阀门的开度增大，调节阀前后压力差缩小，反之增大。
凝结水回水系统管路阻力损失为调节阀阻力损失，凝结水直管道及各处弯头阻力损失之和。凝结水在流动过程中由于摩擦阻力使其压力降低（转变为内能）。处于饱和状态的凝结水，一旦出现压降，就会有部分蒸汽汽化，使凝结水温度降低，同时导致汽液两相流动，产生湍动和漩涡，增大管路阻力损失。装置区凝结水管路安装闪蒸罐，能够良好地疏导管路中的闪蒸汽，降低管路阻力损失。
从能量守恒上讲，整个凝结水回水系统，热量损失主要消耗在管路闪蒸罐闪蒸汽和保温层辐射热量，没有其它用能设备。133℃凝结水回到凝结水回水器,进口温度为125℃(对应0.10MPa工况) ，至使回水温度在补软水后仍偏高。
（二）解决思路
除氧器在温度在100℃－105℃之间即可达到良好的除氧效果。凝结水回水补充软水后进除氧器温度仍在117℃。117℃凝结水降为105℃除氧水需要放出大量的热能，这部分热量以闪蒸汽的形式消耗。
如果将这部分热量在进入凝结水回水器前有效利用，便能够减少凝结水的闪蒸量，达到节能降耗的目的。具体措施为寻找低温位热源，与凝结水进行换热。将目标锁定在采暖水与公寓楼洗浴水上。即通过换热器，使凝结水回水冬季与采暖水换热，其余时间与洗浴水换热，有效利用额外热量。
二 热量核算
（一）闪蒸汽损耗量计算
采用闭式凝结水回水系统后，凝结水热量损失主要集中在除氧器闪蒸汽消耗上。
1.基本数据：12月份锅炉供水量40.00t/h,蒸发量38.16 t/h，差值1.84 t/h（均为平均值）。
凝结水回水器工作温度117℃，压力0.12KPa除氧器工作温度为105℃，压力22KPa。117℃时凝结水焓值为491.64 KJ/Kg，105℃水的焓值436.68 KJ/Kg,汽化潜热为2247.06 KJ/Kg。
2. 闪蒸量计算：凝结水回水进入除氧器，两个状态液体焓差值54.96 kJ/kg（491.64－436.68＝54.96），即1kg凝结水进入除氧器，将有54.96 kJ的热量要释放出来，同时，1kg凝结水将有0.0245kg饱和水成为闪蒸汽。由锅炉供水量40.00t/h,反算进入除氧器的凝结水回水量为41.00 t/h，除氧器闪蒸汽量为1.00 t/h.
3.闪蒸气热量损耗计算：
1.00 t/h闪蒸气消耗热量为：
Q闪＝1.00×103×2247.06＝2.25×106 kJ/h
（二）采暖水吸收热量计算
采暖水相关工艺数据：板式换热器高温侧蒸汽0.20MPa，采暖水回水温度60℃，供暖温度为80℃，汇水器表压为0.30 MPa，接点压力表表压为0.28MPa (两表压力虽波动，但差压不变) 。在以上工况下计算采暖系统相关数据。采暖水流量89.44m3/h，采暖水交换热量7.31×106KJ/h。
（三）洗浴水吸收热量
公寓楼洗浴水系统采用蒸汽热与新鲜水通过热交换机组换热工作。其相关数据如下:新鲜水进水温度10℃,换热后温度80℃。每日使用量20t。热交换机组蒸汽压力0.55MPa。经计算，洗浴水每日消耗蒸汽2.42t,吸收热量5.86×106KJ。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采暖期结束后凝结水回水额外热量为1.96×106KJ/h左右，每日启动管道循环水泵3小时，即可满足洗浴用热需求。
三 工艺改造思路
1.改造思路
计算情况表明，闪蒸热量无法满足采暖水所需热量，凝结水回水不能取代蒸汽与采暖水换热。但可在板式换热器旁增加换热器，与板式换热器共同工作，通过调节板式换热器蒸汽用量和新增换热器壳程出口流量，控制采暖水最终供热温度。
2.工艺改造方案
（1）采暖水换热工艺改造：若两台换热器串联使用，采暖水将全部通过新增换热器和板式换热器，压降下降过快，补水泵工作频率增大，导致板式换热器更多对补水泵补充软水换热而非大量采暖水，不利于凝结水降温，宜采用并联流程，通过调整旁通，控制新增换热器出口温度。
（2）洗浴水换热工艺改造:采暖系统停运后（板式换热器停用），洗浴水与凝结水换热，由于距离较远，可借助部分采暖管线进行输送。
四 工艺改造可行性分析
(一)采暖水换热改造
工艺改造应不影响除氧器和采暖系统正常运行。因此新增换热器参数应该满足以下要求：
1. 凝结水温度要求：改造后，凝结水换热后的温度应保证其进入除氧器与软水混合后温度在105℃。在凝结水回水量37.06 t/h（蒸汽量为38.16，损耗率为2.88％），温度128℃，软水补充量3.94 t/h，温度20℃工况下，新增换热器出口凝结水温度应不小于112℃。可通过现场旁通调节采暖水流量控制。
2. 壳程压降要求：现有回水器压力在0.100MPa,改造后回水器工作压力将在0.022MPa,存在78KPa差压。也就是说，只要凝结水经新增换热器压壳程降小于78KPa，不需要外加动力就顺利回到回水器。
另外，由于管程同样存在压降损失，会使采暖水阻力损失加大。但这部分损失可通过调整接点压力表参数，由采暖补水泵加压补充。
(二)洗浴水换热改造
由于洗浴水具有间歇性（一般是早晚换热好后，热水储存使用），早晚换热量大，从而使得换热器及管道循环泵的启运具有间歇性。
另外，由于采用新鲜水直接与凝结水换热，换热器容易结垢，需采取措施处理。
五经济效益估算
（一）采暖水换热经济效益估算
1.节约蒸汽经济效益
将89.44m3/h采暖水由60℃升温至80℃，需消耗热量7.31×106KJ/h，消耗蒸汽3.02t/h。采用凝结水换热后，节约热量2.25×106 kJ/h，节约蒸汽0.93t/h。按照每年采暖5个月计算，一年节约蒸汽3382.2t,每吨蒸汽成本成本价50元计算,年度节约生产成本16.91万元。
2.节约软水经济效益
采用凝结水换热后，除氧器闪蒸汽量减少1.00 t/h，一年节约软水3600t,每吨软水成本价10元计算，年度节约成本3.60万元。
3.节约燃料气经济效益
按照1吨蒸汽需71.85（统计值）方燃料气计算，工艺改造后年节约天然气24.03万方。1方燃料气0.70元计算，年收益可增加17.01万元。
采暖水换热工艺改造后年创效益37.52万元。
（二）洗浴水换热经济效益估算
洗浴水换热后日节约蒸汽2.45t,按照每年7个月计算，年节约蒸汽514.08t,每吨蒸汽50元成本计算，年节约成本2.54万元，节约燃料气2.56万方，收益增加2.56万元。洗浴水改造年多收益5.10万元。
六结论
采用凝结水与采暖水、洗浴水换热工艺，可有效提高热力系统能源利用率，解决凝结水回水不顺畅问题，达到了节能降耗的目的，并能够取得可观经济效益。
参考文献：
1.陈敏恒等.化工原理.化学工业出版社，1999年：55－153
论文作者:谢红军 王春林 刘红伟,张明
论文发表刊物:《知识－力量》2017年12月上
论文发表时间:2018/3/29
标签：凝结水论文; 回水论文; 闪蒸论文; 采暖论文; 换热论文; 蒸汽论文; 热量论文; 《知识－力量》2017年12月上论文;