某食品企业冷凝水回收利用改造及节能效益分析赵志军

某食品企业冷凝水回收利用改造及节能效益分析赵志军

赵志军

北京顺鑫天宇建设工程有限公司北京100000

摘要：本文介绍了利用冷凝水回收装置对某食品企业生产排放的冷凝水进行回收利用，为企业节约能源的同时也给企业节约了生产成本，为企业带来了可观的经济效益。

关键词：冷凝水；回收利用；节省；效益

一、项目概况

本项目为某公司冷凝水回收改造，该公司现有调味品车间、生食车间、熟食车间、锅炉房、制冷机房等单体车间厂房，在日常生产中产生大量蒸汽及冷凝水，未及时回收利用，造成生产成本的增加及能源的浪费，为有效利用该部分能源，经与设备厂家及使用单位共同讨论，制定了冷凝水回收方案并实施了改造。

二、改造方案及效益分析

1、现场数据描述

公司技术人员在使用方某食品公司相关部门负责人的协助下于2016年1月7日共同对该食品公司调味品车间生产用蒸煮罐及其他生产用水、用汽设备以及生食加工车间、熟食加工车间生产用水、用汽设备，锅炉房供暖设备、水箱、热交换器，制冷机房设备等进行了现场数据收集，部分数据整理如下：

目前该公司调味车间这部分蒸煮罐及其他设备产生的大量凝结水直接就地外排没有回收利用，造成大量能源的浪费，同时也造成生产成本的增加。经与使用方及冷凝水设备厂家多次沟通，对排放的冷凝水采用闭式回收系统回收，回收的冷凝水一部分用于车间内部清洗设备、冲洗地面用、华东产品原料，一部分回收至锅炉房回水箱，经软化处理合格后用于锅炉补水。冷凝水分两个压力等级回收，7公斤冷水量最大量7.9t/h，3公斤冷凝水最大量8t/h。

2、方案设计

2.1编制依据

1、某食品有限公司调味品车间各工序用汽参数及凝结水排放现状。

2、某食品有限公司生产工艺要求，采用闭式回收系统。

3、某节能环保技术有限公司科技成果节水节煤行业积累的多年成功经验。

2.2编制原则

(1)闭式凝结水回收系统的设计在不影响该食品生产工艺的前提下进行。

(2)根据该企业目前的实际情况，该凝结水回收项目必须符合国家有关节能的政策和要求，满足中国食品行业有关节能的规定，达到节能的目的。

(3)采用成熟、先进的技术，以保证凝结水回收项目实施运行后，起到节能作用，达到节能目的。

(4)尽量利用该公司厂区现有条件，提高现有装置的利用率，减少投资，同时尽量降低运行费用。

(5)项目实施不改变生产厂区的布局，仅增加必要的回收装置和冷凝会管线。

(6)该方案按调味品车间最大可回收冷凝水量进行设计。闭式回收系统采用先进可靠的PLC控制模式使得整个热力凝结水系统平稳、安全、自动运行。

2.3工艺选择

北京一家公司自主研发的JF-CW闭式凝结水回收系统，主要由主机本体、控制系统、安全装置、加压水泵、辅助技术部件及配套阀门仪表电气元件组成。主机本体由压力容器和内置余压利用装置、汽蚀消除器、除污器等专利部件构成。其核心技术是不回避汽蚀问题，而是根据微过冷和动态两相流原理，显著减少运行水泵的水掺汽及汽化现象，让水泵始终处于输送单相水的工况，有效避免水泵汽蚀。

JF-SZ高效汽水分离系统采用了重量分离及矢量分离技术，高温冷凝水切向进入，通过双通道导向槽旋转进入分离罐，汽水分离更充分，分离效果得到显著改善。分离后的水相进入分离罐底部水箱靠自压进入闭式回收系统的回收罐，汽相通过顶部干燥段后并入低压蒸汽管网再利用，余汽干度≥95%。

水泵汽蚀消除原理：通过导流技术保证高温凝结水在水泵入口前处于平稳的层流状态，尽可能减少水流的压损；同时消除冷凝水进入水泵入口处的剩余旋转，避免局部负压区的形成有效降低汽化。其次，通过余压利用技术，即当水流通过导流装置之后将动压充分转化为水流的静压，有利地提高了水泵的有效汽蚀余量。再者，回收主体设备到水泵之间的管道的优化设计，做到尽可能减少弯头，增加管道流通截面积，达到减少水流压力损失的目的。通过上述三项优化设计，使得水流在水泵叶轮前具有足够的过冷度（欠焓），保证水泵的有效汽蚀余量大于其必须汽蚀余量，有效缓解了水泵的汽蚀现象。

2.4具体设计

1）调味品车间的十二个夹套煮罐的冷凝水及采暖冷凝水采用一套闭式回收罐，选择型号规格为：JF-CW8，额定处理量为8t/h，采用PLC控制加压水泵起停，稳定回收器液位。考虑防冻，设备布置在调味品车间内。

2）布置一套型号规格为JF-CW12的闭式回收系统回收调味品车间干燥塔、蒸汽盘管烘干机、熟化混合罐及螺旋蒸煮机的冷凝水。同时给JF-CW12配套一台高效汽水分离器，型号规格为：JF-SZ800。干燥塔冷凝水单独一路进汽水分离器，蒸汽盘管烘干机、熟化混合罐及螺旋蒸煮机通过一根总管另进汽水分离器。汽水分离器顶部余汽出口并入调味车间0.2MPa管网（在汽水分离器压力P≥0.25MPa时可将顶部出口阀分度开启将余汽并入0.2MPa蒸汽管网，当汽水分离器压力P＜0.25MPa时顶部出口阀关闭）。分离后的水相靠自压进入回收器JF-CW12，此套系统同样布置在室内。

3）将JF-CW8回收罐中的水通过加压水泵（扬程H=30m）并入JF-CW12，再由JF-CW12配套的加压水泵（扬程H=30m）送至锅炉房锅炉给水箱。JF-CW12的液位通过PLC控制其底部加压水泵起停来稳定。

3、节能效益分析

3.1相对于开式回收，采用闭式回收的效益分析：

因调味品车间的生产是根据订单量的计划多少安排每日的生产量，所以对各工艺设备冷凝水温度只能通过其每日用汽压力统计表取平均值进行估算：

热力参数：十二个夹套煮罐疏水温度约110℃-120℃，8t/h；干燥塔、蒸汽盘管烘干机、熟化混合罐及螺旋蒸煮.机疏水温度130℃-140℃,约7.9t/h；则闭式回收平均凝结水疏水温度120℃-130℃，取中间值125℃，对应热焓值125Kcal/kg；125℃冷凝水的闪蒸率4.5%；若采用开始回收，平均疏水温90℃，对应热焓90Kcal/kg，疏水量15.9t/h计；0.7MPa蒸汽饱和热焓值662Kcal/kg。

公用工程：0.7MPa蒸汽价格170元/t,软化水价格按3元/t。

年运行6000个小时，则年节省蒸汽量Q：

Q=（125-90）×15.9×6000&pide;662=5043（t）；

年可节省购买蒸汽的成本为S：

S=5043×170=85.7（万元）；

若采用开式回收将会有大量的闪蒸余汽产生，使调味品车间产生严重的热污染腐蚀工艺设备。同时，高品质的冷凝水以闪蒸汽的形式浪费量设为W，软化水价格约为3元/吨，则因水损失造成的经济损失为：

15.9×4.5%（闪蒸率）×3×6000=1.3（万元）。

注：闪蒸是一种热力学现象，当高温水在低于其饱和压力环境下，将发生闪蒸现象，有大量的蒸汽产生，导致严重的热能浪费，这就是采用闭式回收系统的必要性所在；闪蒸率则是反映闪蒸强度的量，数值上等于因闪蒸浪费的水量占总水量的百分比，闪蒸率随水温的升高而增大。

所以采用闭式回收节煤节水潜力折算资金为87.0万元/年。

3.2、闭式回收年运行成本分析：

整个闭式回收系统全自动运行无人操作，不需增加人工费用等。

采用闭式回收每年节省蒸汽成本85.7万元，节水效益1.3万元，总潜在节能效益87.0万元。

4、经与专业设备厂家共同协商，该系统设备设施配置清单如下

5、技术分析

5.1技术成熟度

经考察多年来，选用的冷凝水设备公司技人员核心的科技队伍比较强，该技术队伍围绕蒸汽供热系统能量优化领域，研制出了闭式凝结水回收装置JF-CW；高效闪蒸器JF-SZ；多路共网器JF-GW；自力增压器JF-ZY等多项有自主知识产权的JF系列专利产品。广泛应用于石油、化工、制药、食品、造纸、橡胶、军工、民用采暖等用蒸汽作热源并间接换热的冷凝水及余热的闭式回收再利用。该技术在哈药六厂，齐鲁石化公司、石家庄化纤厂、大庆石油管理局、辽阳石化、青岛石化、武汉石化、茂名石化等石油石化企业得到应用。

大量的应用实践证明：经济效益和环境效益显著，鉴于此，我们认为其有能力完成对该食品公司的冷凝水回收改造。

5.2技术服务承诺

5.2.1技术服务

鉴于此次改造设计的部门和设备较多，一次性投资较大，使用方又是第一次接触，为不影响正常生产确保改造达到预期效果，经与冷凝水回收设备厂家多方面沟通，并按照使用方的要求及本次改造方案的设计要求，达成如下技术服务内容：

改造完成后系统运行前期：设备厂家免费为用户提供技术咨询；

改造完成后系统运行中期：各方配合，对使用方的现场进行回访实际考察，并提出相应的建议，双方进行讨论，并形成可行报告和实施方案，并技术指导安装和工程调试；

改造完成后系统运行后期：对所供成套设备（控制系统、压力容器等）产品保修期为一年，在保修期内，若有质量问题，技术人员在接到通知后12小时做出有效响应并在48小时内赶到现场解决问题。免费维修或更换有故障零配件，并建立用户档案，终身优惠维修。

5.2.2人员培训

在系统调试、投用过程中，由使用方召集相关人员，设备厂家及改造方对用户人员进行培训，并提供相关技术资料和《操作规程》；

前期：培训设备的基本知识和安装注意事项；

中期：由参与各方共同调试，设备方及安装单位为主，用户方为辅，同时培训人员的操作；

后期：提交相关技术资料和《操作规程》，并对用户人员进行最终培训。

三、结束语

本工程于2016年12月开始改造，2017年3月完成并实施运行，目前运行效果良好，未使用方节约了大量生产成本，得到了使用放的一致好评，系统操作运行简单，到目前为止未发生任何故障。

作者简介

赵志军，男，大学本科，工程师（1972.11）。