20101017冷凝水回收和锅炉给水节能技术.docVIP

冷凝水回收與鍋爐給水節能技術 斯派瑞莎克公司 經理　詹洸 前言 ? 　　由於能源短缺與油價高漲，如何有效追回在能源轉換和能源利用後所散失的熱能，是目前工廠最迫切需要，也是節約能源的關鍵所在。回收熱能與節省燃油的最佳途徑之一，就是有效回收再利用蒸汽使用後的冷凝水與再生蒸汽。根據實際的統計分析，前述措施是節省燃油，降低生產成本，最快速且顯而易見的方法。 ? 　　理想的鍋爐設計，在儘量不改變現有製程的原則下，達到最佳效果。因此為減少蒸汽袪水器的背壓，同時增加排水量，一般都會設法將背壓控制在較低壓，以利冷凝水順利經由蒸汽袪水器排出。然而冷凝水經由蒸汽袪水器排出後，壓力並不大，因此大多無法克服其所需揚程，直接打回鍋爐房。是以必須設計安裝泵浦，藉由額外動力，將冷凝水排放至鍋爐房或其他較遠的地方。本文即在探討如何經由回收再利用蒸汽使用後之冷凝水與二次蒸汽，以達到節約能源與降低成本的目的。 ? 有效控制鍋爐內之爐水總固型物濃度 ? 　　鍋爐因爐水持續蒸發，產生蒸汽而將爐水中不純物遺留下來。待沉澱物增加，爐水濃縮後，易結水垢導致爐管破裂，與起發泡沫造成汽水騰帶現象，進而污染整個蒸汽系統。因此鍋爐水必須經常有效排放，以降低並保持鍋爐爐水的濃度。 ? 　　鍋爐排放一般可分為間歇性與連續性2種。間歇性排放屬底部排放，主要是排除沉積於鍋爐底部的鍋泥。當總固形物值超過標準值時，鍋爐水必須進行排放，將水面下較濃之鍋爐水排出。如須增加其排放量，則可同時降低鍋爐水濃度。然此種排放並無法適當控制其排放量，過多會導致鍋爐壓力驟降，造成能源浪費；排放量過少，則爐水濃度值依然超過標準值。 ? 　　連續排放屬表面排放，能將浮游在鍋爐水表面的有機物與油脂排去，但鍋爐底部的鍋泥仍須經由底部排出。換言之，當鍋爐在運轉時，只靠底部排放不僅會使壓力驟降易發生危險，且無法穩定控制爐水濃度值，而連續性排放卻能有效改善此一現象。故此2種排放如能相互配合，將可把鍋爐爐水濃度值穩定控制在標準值之下。 ? 　　至於鍋爐之排放量，若以給水總固形物值、冷凝水回收量、鍋爐水之設定值，將可概算出其排量如下： ? 有效利用與回收再生蒸汽與冷凝水 ? 　　由於冷凝水乃蒸餾後之純水，回收再利用之經濟價值極高，可立即減少對鍋爐補水前處理與藥劑添加量，乃最有效之回收再利用。而蒸汽在熱交換後，經袪水器所排放出之高溫冷凝水與再生蒸汽帶有大量熱焓。若回收用於加熱鍋爐補給水槽，除可提升鍋爐產汽效率，更可有效減少水中含氧量。當鍋爐補給水溫越高，水中含氧量隨即減少，可大量減少使用鍋爐脫氧劑。 ? 鍋爐爐水溫度及其中含氧量之對照表 ? 　　冷凝水從高壓環境排放至大氣壓力後，會釋放出部分熱焓，並由其他冷凝水吸收成為再生蒸汽，其體積比大致為85:15，但能量比卻高達50:50。然多數業主即使知道需回收冷凝水，卻往往忽略真正具有大量熱焓的還有所釋放出之再生蒸汽。若能將這部分之熱能全數回收，才能有效節省熱能散失。 ? 二次蒸汽的生成 ? 　　假設蒸汽主管使用壓力為17 barg（1 barg等於1.02kg/cm2），至設備前減壓至8 barg使用，此時設備使用後所生成之冷凝水溫度約為175℃，並經蒸汽袪水器排出。然而在1大氣壓力下，每公斤冷凝水溫度最多只有100℃。因此在不同壓力條件下，會造成不同溫度變化，使每公斤冷凝水熱含量從743 KJ迅速降到419 KJ。由能量不滅原理得知，前述的能量差會立即釋放出。當冷凝水吸收了這些能量，重新再蒸發生成蒸汽，即是所謂的二次蒸汽，約佔冷凝水的10-15%。茲將二次蒸汽回收的優點條列如下：如下列公式計算： ? ? 1. 給水溫度提高，水中含氧量減少，可避免鍋爐、設備及管線鏽蝕。同時因空氣減少，可增加熱傳導速度，提高機器效率。 ? 2. 給水溫度提高，減少鍋爐氣鼓溫度差，可避免鋼板熱脹冷縮與應力的不平衡，延長鍋爐壽命。 ? 3. 給水與爐內水溫差小，鍋爐給水時，蒸汽壓力穩定。 ? 4. 給水溫度升高，增加鍋爐蒸發量，較能應付鍋爐負荷的變化，減少備用鍋爐使用機會。 ? 5. 由表1得知，給水溫度升高能減少單位蒸汽生成所需熱能的需求量，直接節省燃油消耗，提高鍋爐效率。 ? 表1 鍋爐內每公斤水生成蒸汽所需熱能量（KJ） ? 蒸汽袪水器 ? 　　蒸汽在利用過後，以及熱交換或管路保溫時，輸送過程均會產生水份。然熱交換設備中如有空氣或水膜，都會嚴重降低熱交換效率。是以如果選擇袪水器尺寸或操作不當，皆會造成袪水器故障，嚴重浪費蒸汽消耗能源。表2即舉例說明袪水器在各種尺寸所消耗蒸汽量。若以24小時（360天/年）運轉的系統，蒸氣壓力6 barg，口徑25 mm的袪水器，假設洩漏之蒸氣量為每年554,400