煙草企業凝結水回收系統設計要點

摘要：本文對煙草企業凝結水回收系統的特點進行了概述性質的論述，并對設計過程中常用技術方案進行了探討。

關鍵詞：卷煙廠；蒸汽；凝結水回收

目前，國家大力提倡工業企業“節能”、“減排”，合理高效地利用能源，在煙草行業中，凝結水作為一種高熱值的軟水資源，如何合理的回收利用成為眾多企業關注的重要課題。

一、煙草企業供蒸汽系統特點

煙草生產加工企業，包括卷煙廠和復烤廠在生產工藝中有若干需要對煙葉、煙絲、煙梗進行加熱、加濕處理的工段，蒸汽作為一種安全、可靠的熱源形式被廣泛應用與煙草生產行業，例如：卷煙廠中有加料機、葉絲膨脹單元、滾筒烘絲機、葉絲氣流干燥機等設備；復烤廠中有真空回潮機、滾筒式熱風潤葉機、煙片復烤機、煙梗復烤機等設備。

在煙草行業工藝生產過程中，除了用于直接與物流接觸的環節以外，其他用于間接加熱物料的環節，滾筒烘絲機、葉絲氣流干燥機、滾筒式熱風潤葉機等設備對于溫度的穩定性要求較高。

從某種程度上說，煙草行業供汽系統的關鍵環節其實是凝結水疏水系統的順暢、可靠。

二、凝結水回收的必要性

煙廠工藝所需飽和蒸汽的壓力一般為0.8MPa以上，工藝設備換熱器出口的凝結水余壓一般為0.3-0.4MPa，對應蒸汽的飽和溫度為140℃以上，疏水閥后一般為汽液雙相流形式。可見其比其他場合如采暖換熱器生成的凝結水具有更高的熱值，且不含硬度，是優質的可回收利用的資源，如果不加以利用，則同等耗量的鍋爐補水還是需要經過軟化處理，在制備過程中又需要消耗一定設備和運行管理成本。

對于國內高緯度地區的煙草企業，空調和采暖負荷在冬季會超過工藝耗蒸汽量，雖然用于空調和采暖的蒸汽在換熱汽內經過充分換熱，凝結水出口溫度最低可降到80℃以下，但是考慮到其殘余熱值和軟水處理成本，回收利用凝結水的效益也是相當可觀。

由此可見，凝結水的回收利用對降低企業的供熱成本，節約燃料等方面具有重要的意義。

三、凝結水回收常用技術方案

1.開式回收和閉式回收

根據凝結水回收系統中凝水收集設備是否與大氣聯通，回收系統一般分為兩種方式：開式回收和閉式回收。

開式回收系統是把凝結水回收到一個與大氣聯通的集水罐（箱）內，再通過泵將凝結水壓送到鍋爐房的軟水箱或者直接進入鍋爐的除氧器使用，這種系統的優點是系統背壓小（可認為背壓是0）、設備簡單、運行可靠、操作方便、初投資較小。其缺點是，（1）如果凝結水熱值較高，則二次閃蒸汽帶走大量的熱，經濟效益較差，（2）而且由于凝結水系統直接與大氣聯通，凝結水系統中的溶解氧濃度高，在高溫下會對設備和管道產生嚴重的氧腐蝕，影響系統的安全、穩定運行。

閉式凝結水回收系統是保證整個凝結水回收系統的所有管路和設備都處于與大氣隔絕狀態，保持一定正壓，系統所回收凝結水的熱量大部分通過回收設備和管路直接回收至鍋爐房，用于鍋爐補水，由于整個系統處于封閉狀態，水質質量能夠保證，減少腐蝕，延長設備和管路的使用壽命。

2“上”回收和“下”回收

對于煙草企業生產廠房凝結水管道的布置一般有兩種方式，管路從設備疏水點處翻高架空敷設，稱之為“上”回收；管路的布置低于設備疏水點的標高，且一路向下自流進入凝結水回收設備，稱之為“下”回收。

“下”回收管路系統由于不存在管路的翻高，減小了疏水設備的背壓，有利于設備疏水的順暢，疏水效果可靠，但是由于需要管道系統低于疏水點的位置，往往需要在車間內進行埋地或者采用管溝敷設，如果埋地敷設則不利于管道系統的檢修，采用管溝敷設則勢必會增加土建成本【1】，而且目前煙草行業的更行換代頻率較高，“下”回收對于生產工藝調整后點位的變化適應性較差，所以目前煙草企業凝結水宜采用“上”回收。

回收管路系統由于其對工藝調整的靈活適應性、管道檢修替換的方便性等優勢越來越成為企業技術改造的優選方案，但是采用“上”回收的管道布置方案必須避免管道系統的背壓過大造成凝結水回收不暢影響工藝生產的問題，這就需要結合實際項目的特點制定合理的技術方案。

3.關鍵技術措施

a.防止水擊

由于煙草工藝的特點，凝結水熱值較高，管路中的閃蒸汽量較大，流通形式一般為汽液雙相流，如果管路布置不合理，則容易造成凝結水管路的水擊現象，影響系統安全運行，在設計過程中需要掌握如下原則：采用“下”回收時，適當增加管路規格，增加流通能力；如采用“上”回收方式，要做到“一次提升，逐級向下”的原則，即在設備凝結水出水口的閥（泵）后一次提升至合適的高度匯入主干管以后，主管道在回鍋爐房的過程中，如果沒有中間加壓設備的話，要避免管路的再次翻高，這樣能保證凝水能夠順暢回流，防止水在局部位置的集聚，被閃蒸汽持續沖擊造成水擊。

b.選擇疏水閥

針對煙草企業采用閉式凝結水回收系統的特點，在采用閉式回收方式時，選擇疏水閥要適當提高疏水閥選型時的背壓參數，不能按照開式回收方式進行選型，否則會造成系統不能正常疏水，影響工藝生產。

c.管道材質

凝結水在回收過程中，由于屬于汽液雙相流的特性，在生產周期間歇的啟停等操作，管道系統內較滿管流的情況更容易泄漏進空氣，在高溫狀態下，氧腐蝕情況比較嚴重，造成凝結水水質下降，如果不能采取有效措施防止此種情況的發生，則必然會造成凝結水后處理設備負擔加重，影響適用壽命，嚴重時影響鍋爐補水水質，對整個熱力系統的正常運行造成影響，目前為杜絕此現象的發生，凝結水管道材質一般選用不銹鋼材質。

4.常用輔件

a.氣動凝結水加壓泵

目前市場上有影響力的廠商如：阿姆斯壯、斯派莎克均有類似產品，采用蒸汽加壓用于回收余壓不足的凝結水，此種產品非常適合用于采用閉式“上”回收凝結水回收系統，能夠根據管線內壓力變化情況，自動實現疏水模式和泵送模式的轉換，當凝水量較小時，能夠起到普通疏水閥的功能，當水量較大時，能夠觸發進氣閥打開，引入高壓蒸汽泵送凝結水，在凝結水出口處對凝結水加壓，且由于采用汽動加壓方式，不會發生氣蝕現象，不用配電，且該產品運行可靠，泄漏損壞率較低。

b.凝結水回收機組

由于凝結水回收后需加壓提升至高位除氧器，如采用傳統的凝結水箱（罐）外接電泵的設置，由于凝結水的高溫特性，如考慮極端狀況100℃的汽化壓力為103.3KPa，則外加3-5米的汽蝕余量后則泵的吸入口需要與水箱（罐）液面有3-5米的高差【2】，在系統布置上很難實現，目前一般采用整體式凝結水回收器，罐、泵、控制系統集中配置，在設備內部消除氣蝕，汽塞，結構緊湊，安裝布置方便。

四.總結

煙草企業根據其工藝特點，凝結水回收優先采用閉式回收系統，閉式凝結水回收系統不僅需要很好的解決水擊、氣蝕等問題，還需要鍋爐、換熱設備、疏水裝置、管網水處理裝置、控制系統等各個環節有效匹配，才能更大限度地發揮閉式回收系統的優勢。管路布置可根據具體項目的廠坪高差分布、建筑方案等特點酌情采用“上”回收或“下”回收的管路布置方式。

參考文獻：

【1】《動力管道設計手冊》編寫組，動力管道設計手冊，北京：機械工業出版社，2006.1：267

【2】賀平、孫剛 編著，供熱工程（第3版），北京：中國建筑工業出版社，1993.11