废汽热能再利用回收器研制与应用

摘要 废汽热能再利用研制的开发课题，是河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂自选的科研课题。本文介绍了废汽热能再利用回收器的研制与开发过程，并对项目实施情况进行了详细的论述。

关键词 废汽；再利用；回收器

中图分类号X7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）121-0143-02

1背景及意义

许昌卷烟厂采用的是开式凝结水回收系统。由制丝、空调加热加湿各用汽点产生的凝结水通过凝结水管道回流到动力中心地下室的开式凝结水箱。在回收使用过程中，含有大量热能的凝结水从管道进入水箱，随着压力下降，产生大量的二次闪蒸蒸汽。蒸汽的热能由显热和潜热两部分组成，系统回收的凝结水只含有显热部分，相对于潜热热值很小，大部分热量随二次蒸汽排入大气，造成能源的浪费，也造成了热污染。在凝结水回流量较大时，闪蒸蒸汽排放不畅，在凝结水箱产生蒸汽压力，部分闪蒸蒸汽通过检修孔从凝结水箱蒸发出来，造成地下室空气湿度变大甚至饱和，产生滴水，对地下室动力柜、设备等构成了严重的威胁，也引起了地下室屋顶、墙面涂料的脱落。

2 现状调查及分析

许昌卷烟厂动力车间作为动力保障部门，负责为全厂生产生活提供稳定的动力输出以及环境控制，同时肩负着全厂减排节能的重要任务，现在许昌卷烟厂年产60万箱卷烟，每年消耗大约7290吨蒸汽的标煤。在生产生活用汽上，产生大量的蒸汽凝结水，水汽混合温度105℃，蕴含着大量的热能，根据有关资料可知，蒸汽凝结水所含的热量是总蒸汽热量的10-20%。也就是说，许昌卷烟厂可利用的废汽蒸汽热能至少有729吨的标准煤。

3 制定改进方案

我们从热能回收效率、设计复杂性压力、安全性环境、服务方便性等因素综合考虑，最终决定在废汽排出管位置制作安装废汽热能收集器，通过收集器内部的自来水喷头冷却回收热能。自来水与热能交换后，可满足厂区职工下班后洗浴用的热水。

4 项目实施

4.1 项目实施工作

项目实施过程包括项目调研、项目设计、制作、组装及调试、试运行等环节。

4.1.1 项目调研

1）通过考察发现，蒸汽凝结水热能的回收情况，一种是有锅炉的厂把凝结水的热能对锅炉的软化水进行加热，使锅炉给水温度加热到50°左右，大大节约了蒸汽耗用量。但这种情况没有完全利用凝结水的热能，当把锅炉给水加热到50°时，凝结水的温度至少还有60°，还有一部分热能没有利用，这种凝结水热能利用不彻底，还有利用的空间。另一种是工业废汽直接排放到大气中，没有进行利用。通过考察分析也更加坚定了通过自主研发手段来研制废汽热能回收器的决心。

2）查阅资料，收集各项参数指标，针对蒸汽凝结水的热量进行估算，并且查阅相关技术文件，掌握了研究开发工业废汽热能回收器的第一手资料，研究制定了工业废汽热能回收器的研发方案。

4.1.2 设计和制作

1）设计制作废汽热能回收器箱体：箱体制作中主要考虑两个方面，一是设置检修孔、排水孔、排污孔。二是箱体材料采用3mm钢板。目的是在水汽热交换过程中，产生轻微振动，以便使箱体内壁产生的水垢落下，方便定期维护集中进行清垢。

2）箱体支撑架、进水主管道的设计安装

为了回收器的整体平衡、稳固，我们焊接出一个牢固的底架。并在底架上铺设管道。考虑到吸收交换过程中的用水量，我们决定选用公称直径DN20的管道作为主管道，座外切面各引出三根DN15的喷管。并且在主管道及喷头进出水处安装阀门，以便于使用及维修。

3）设计安装螺旋喷头：螺旋喷头是热能回收器上重要的组件。依靠管道加压泵提供的压力，从螺旋喷头上把自来水雾化，使水汽交换面积最大化，提高水汽交换的效果，达到完全交换的目的。

①确定喷头数量及位置：我们初步构想了3套方案，一是在回收器内部安装1个螺旋喷头，喷头方向逆向或正向；二是在回收器内部安装2个螺旋喷头，喷头方向逆向或正向；三是在回收器内部安装3个螺旋喷头，喷头方向逆向或正向。经过分析，从节水和热能回收效果两方面进行考虑，采用第三套方案，即在回收器内安装三个螺旋喷头。

②确定喷头安装位置：为了保证热能交换效果，防止热能分散，我们设计了三种螺旋喷头的排列方式：A、水平排列式；B、竖直排列式；C、水平竖直排列式，经过分析，采用A水平排列式。

4）安装加压泵、电磁阀、温控器：为了保证热能回收效果，要求螺旋喷头要有合适的出水压力。在使用中发现自来水压力偏低，大量热能没有得到回收。经过讨论，决定增加一台加压泵。回收器在使用过程中，由于热能排放的不稳定，操作人员要频繁的开关电磁阀，使水汽交换达到热能充分回收。为了操作方便，在支路管道上加装电磁阀、温控阀，使温控器根据出水温度的高低控制电磁阀自动开关。

5效果验证

通过对该项目近一年的研究开发、试验改进、测试和在行业内试应用的结果表明，效果非常明显，完成了预定目标。并用该热能回收器回收废汽热能，我们试验记录的数据见表4。

由此表我们可以看出，通过实验温度指标、回收量、回收率都达到预期目标。

6效益分析

6.1 经济效益

“废汽热能再利用回收器”投入运行每天回收的热能把100米3自来水加热到60℃，合9.75*106千卡的热量。每月2.2*108大卡的热量。折合标准煤31吨，一年回收的热量大约370吨标准煤。折合蒸汽2590吨，每吨210元，每年节约 54.4万元。

6.2 社会效益

1）通过本项目的实施，有效提高了能源利用能力。有效地提高了生产组织能力、节能保障能力、成本控制和设备运行能力，为打造一流的卷烟生产基地增添活力。

2）通过本项目的实施和推广，为企业员工营造了以技术改造、技术创新来推动企业发展的良好氛围，为企业发展奠定了坚实基础。

参考文献

[1]丛书泉.蒸汽余热回收利用装置及其控制方式.中国统计出版社，2013.

[2]陈镏盛.蒸汽回收利用实力浅谈.中国电子商务出版社，2008.