锅炉排污的意义一方面在于通过底部排污排出炉水中的泥渣,而表面连续排污主要是为了排除随着炉水蒸发而累积的可溶性固体含量。当然,很多小型锅炉会通过底部排污起到兼而有之的作用。
TDS 测 量
不 同 的 锅 炉, 开 始 发 泡 时 实 际 的 可 溶 固 体 浓 度 也 不 一 样。 可 溶 固 体 量 的 测 量 方 法 有: 化 学 方 法; 用 比 重 计 精 确 的 测 量 密 度; 或 用 电 导 仪 测 量 锅 炉 水 的 电 导 率。
相 对 密 度 方 法
水 的 相 对 密 度 与 其 溶 解 固 体 量 有 关。 对 原 水、 锅 炉 给 水 和 凝 结 水, 其 相 对 密 度 与 纯 水 非 常 接 近, 用 比 重 计 很 难 获 得 满 意 的 测 量。 然 而, 对 锅 炉 水, 则 可 以 用 比 重 计 来 近 似 的 测 量 可 溶 固 体 量。 因 为 对 锅 炉 水, 在 15.5℃ 时, 相 对 密 度 每 增 加 0.0001, 相 当 于 约 110ppm。 需 要 仔 细 的 使 用 一 个 高 灵 敏 度 的 比 重 计, 以 获 得 满 意 的 TDS 测 量。 通 常, 步 骤 如 下:
将 冷 却 了 的 锅 炉 水 样 过 滤, 滤 去 悬 浮 固 体, 以 免 出 现 错 误 读 数。
冷 却 至 15.5 °C。
加 入 几 滴 湿 润 剂 防 止 气 泡 附 着 在 比 重 计 上。
将 比 重 计 轻 轻 的 放 入 水 样 中, 小 心 的 转 动 以 去 掉 气 泡。
读 出 相 对 密 度 值。
按 下 面 的 公 式 计 算 TDS ppm:
TDS = (15.5°C 时 的 相 对 密 度 - 1) x 1.1 x 106
或 由 表 中 直 接 读 出 TDS 值。
电 导 率 方 法
比 重 计 是 一 种 精 密 仪 器, 容 易 被 损 坏, 因 而 为 了 获 得 准 确 的 读 数, 必 须 定 期 用 蒸 馏 水 进 行 检 验。
同 时, 比 重 计 也 是 一 种 相 对 更 老 式 的 方 法, 而 电 导 率 方 法 更 简 单, 同 时 可 以 准 确 的 测 量 电 导 率。
使 用 一 个 带 温 度 补 偿 的 电 导 仪 就 可 以 简 单 快 速 的 获 得 水 样 的 TDS。
图 中 所 示 的 电 导 仪 适 用 温 度 达 45℃。 因 此 可 以 用 于 测 量 冷 却 的 锅 炉 水 样 的 电 导 率。
电 导测试 仪
TDS 值 的 其 它 表 示 方 法
下 表 给 出 了 TDS 的 转 换 方 法:
Baume 度 和 Twaddle 度 是 比 重 计 的 刻 度。
总 可 溶 固 体 量 25 oC 时 典 型 电 导 率 S/cm 相 对 密 度 15.5 oC Baume 度 Twaddle 度
Ppm 中 性 非 中 性
600 857 1200 1.0005 0.079 0.109
800 1143 1600 1.0007 0.105 0.145
1000 1429 2000 1.0009 0.132 0.182
1200 1714 2400 1.0011 0.158 0.218
1400 2000 2800 1.0013 0.184 0.255
1600 2286 3200 1.0015 0.221 0.291
1800 2571 3600 1.0016 0.237 0.327
2000 2857 4000 1.0018 0.263 0.364
2200 3143 4400 1.002 0.289 0.4
2400 3428 4800 1.0022 0.316 0.436
2600 3714 5200 1.0023 0.342 0.473
2800 4000 5600 1.0025 0.368 0.509
3000 4286 6000 1.0027 0.394 0.545
3200 4571 6400 1.0029 0.421 0.582
3400 4857 6800 1.0031 0.447 0.618
3600 5143 7200 1.0033 0.473 0.655
3800 5428 7600 1.0035 0.499 0.691
4000 5714 8000 1.0037 0.525 0.727
4200 6000 8400 1.0038 0.552 0.764
4400 6285 8800 1.004 0.578 0.8
4600 6571 9200 1.0042 0.604 0.836
4800 6857 9600 1.0044 0.63 0.873
5000 7143 10000 1.0046 0.656 0.909
5200 7428 10400 1.0048 0.682 0.945
5400 7714 10800 1.005 0.708 0.982
5600 8000 11200 1.0052 0.734 1.018
5800 8285 11600 1.0053 0.761 1.055
6000 8571 12000 1.0055 0.787 1.091
TDS 单 位 的 转 换
决 定 锅 炉 水 TDS 值
瓦特节能的“锅炉给水处理手册”指出传 统 的 火 管 锅 炉,TDS 的 正 常 工 作 范 围 在 2,000 ppm( 很 小 型 的 锅 炉) 至 3,500 ppm( 大 锅 炉)。 只 要 锅 炉 运 行 在 近 设 计 压 力 下, 蒸 汽 负 荷 不 是 特 别 严 厉, 锅 炉 水 的 状 态 控 制 正 确, 则 通 过 锅 炉 排 污 来 维 持 TDS 值 将 确 保 向 用 汽 设 备 供 应 理 想 的 清 洁 干 燥 的 蒸 汽。
随 着 锅 炉 不 断 的 产 生 蒸 汽, 锅 炉 中 的 可 溶 固 体 越 来 越 浓, 蒸 汽 汽 泡 变 得 更 稳 定, 当 其 到 达 锅 炉 水 面 时 不 会 破 裂。 根 据 锅 炉 的 压 力、 大 小 和 蒸 汽 负 荷 的 不 同, 存 在 这 样 的 一 个 点, 此 时 锅 炉 内 一 定 的 蒸 汽 空 间 充 满 汽 泡, 造 成 泡 沫 被 携 带 进 入 主 蒸 汽 管。
显 然 这 是 很 糟 的 情 形, 不 仅 离 开 锅 炉 的 蒸 汽 过 湿, 而 且 蒸 汽 中 携 带 的 锅 炉 水 含 有 很 高 浓 度 的 可 溶 固 体 和 悬 浮 固 体, 将 污 染 控 制 阀、 换 热 器 和 蒸 汽 疏 水 阀。
锅 炉 中 杂 质 堆 积
尽 管 发 泡 的 原 因 可 能 是 悬 浮 固 体 过 高、 碱 性 过 大 或 由 于 油 脂 的 污 染, 但 最 常 见 的 原 因 则 是 可 溶 固 体 含 量 过 高( 只 要 其 它 因 素 被 正 确 控 制)。 因 此 正 确 控 制 锅 炉 水 的 TDS 值 及 其 它 的 发 泡 因 素 将 能 确 保 发 泡 和 携 带 的 危 险 减 至 最 小。
不 同 的 锅 炉 出 现 发 泡 时 的 实 际 TDS 值 也 不 同。
下表提 供 了 一 个 不 同 锅 炉 的 最 大 允 许 TDS 的 指 导 值。 超 过 这 些 值, 就 可 能 会 出 现 问 题。
锅 炉 型 号 最 大 允 许 TDS (ppm)
兰 开 夏 锅 炉 10,000
双 路 回 火 管 锅 炉 4,500
三 路 回 火 管 锅 炉 3,000 - 3,500
低 压 水 管 锅 炉 2,000 - 3,000
中 压 水 管 锅 炉 1,500
盘 管 锅 炉 和 蒸 汽 发 生 器 2,000
对 不 同 锅 炉 的 TDS 值, 请 与 锅 炉 制 造 商 联 系。
锅 炉 的 典 型 TDS 值
计 算 排 污 量
瓦特节能的“锅炉给水处理手册”给出了需 要 下 述 信 息 来 计 算 排 污 量:
锅 炉 水 需 要 的 TDS 值 ppm 。
给 水 的 TDS 值 ppm。 从 水 处 理 记 录 或 从 给 水 水 样 中 测 量 电 导 率 可 以 获 得 一 个 平 均 值。
对 锅 炉 水 的 TDS 值, 电 导 率 (S/cm) x 0.7 = TDS ppm ( 25°C)。
注 意:从 锅 炉 给 水 管 或 从 给 水 槽 中 取 样, 不 能 从 补 给 水 中 取 样。
锅 炉 的 蒸 发 量 通 常 以 kg/h 度 量。 在 选 择 排 污 系 统 时, 最 重 要 的 一 个 参 数 就 是 锅 炉 满 负 荷 时 的 最 大 蒸 发 量。
在 已 知 上 述 信 息 后, 就 可 以 计 算 排 污 量(Blowdown Rate):
其 中
F = 给 水 的 TDS ppm
B = 锅 炉 需 要 的 TDS ppm
S = 锅 炉 蒸 发 量 kg/h。
排 污 量 的 单 位 为 kg/h。
举 例
一 台 蒸 发 量 为 10,000 kg/h 的 锅 炉, 工 作 压 力 10 bar g, 锅 炉 最 大 允 许 的 TDS 为 2500 ppm。
锅 炉 给 水 TDS = 250 ppm
= 1111 kg/h.
锅 炉 水 取 样
锅 炉 水 取 样 并 测 量 其 TDS 值 的 方 法 如 下 所 述:
从 锅 炉 中 取 样 时, 最 重 要 的 是 确 保 水 样 的 代 表 性。 通 常 不 推 荐 从 水 位 仪 或 外 部 控 制 室 中 取 样, 因 为 这 里 面 的 水 相 对 比 较 纯 净, 蒸 汽 不 断 的 在 外 部 控 制 室 中 冷 凝。 同 样, 从 靠 近 锅 炉 给 水 的 接 口 处 取 样 也 可 能 会 给 出 错 误 的 读 数。
现 在, 绝 大 多 数 的 锅 炉 制 造 商 都 安 装 了 TDS 排 污 的 接 口-- 这 样, 就 可 以 从 此 处 获 得 水 样。
取 样 器
如 果 锅 炉 水 简 单 的 从 锅 炉 中 取 出, 由 于 压 力 下 降, 一 部 分 水 将 闪 蒸 为 二 次 蒸 汽。 这 样 取 样 是 危 险 的, 同 时, 也 给 随 后 的 分 析 带 来 错 误, 因 为 存 在 二 次 蒸 汽 的 损 失。 因 此, 需 要 冷 的 水 样 来 进 行 分 析。 同 时 取 样 器 可 以 节 省 时 间 从 而 可 以 多 次 测 量。 事 实 上, 一 个 取 样 器 就 是 一 个 小 的 换 热 器, 使 用 冷 却 水 来 冷 却 锅 炉 水。
瓦特锅炉水专用取 样 器
使 用 电 导 率 方 法 决 定 锅 炉 TDS 值
瓦特节能的“锅炉给水处理手册”指出水 的 电 导 率 取 决 于 水 中 溶 解 固 体 的 类 型 和 数 量。 由 于 酸 碱 对 电 导 率 有 很 大 的 影 响, 因 而 在 测 量 水 样 的 电 导 率 前 必 须 中 和 水 样。
向 冷 却 的 水 样(<25°C)中 滴 入 几 滴 酚 酞 试 剂。
如 果 水 样 为 碱 性, 则 水 样 将 呈 紫 色。
逐 滴 加 入 醋 酸 ( 5%) 来 中 和 水 样, 直 至 紫 色 消 失。
则 TDS ppm 可 近 似 获 得:
TDS (ppm) = ( 电 导 率 S/cm) x 0.7
注 意: 该 关 系 仅 适 用 于 中 性 水 样, 温 度 为 25°C。
自 动 TDS 控 制
锅 炉 中 TDS 的 值 可 以 通 过 人 工 或 自 动 控 制。 后 者 更 常 见。
自 动 TDS 控 制 的 优 点 有:
劳 力 的 节 约。
锅 炉 TDS 值 的 良 好 控 制。
排 污 回 收 系 统( 如 安 装) 的 能 量 节 约。
下 面 将 详 细 的 描 述 排 污 量 减 少 可 获 得 的 节 约:
如 果 现 有 的 排 污 是 从 锅 炉 底 部 进 行 手 动 排 污, 则 可 以 从 过 去 的 水 处 理 记 录 中 获 得 锅 炉 一 周 内 TDS 变 化 的 信 息。 这 样, 可 以 获 得 一 个 TDS 的 平 均 值。 其 中, 实 际 TDS 的 最 大 值 小 于 允 许 的 最 大 值。 如 果 实 际 TDS 的 最 大 值 高 于 最 大 允 许 值, 则 TDS 平 均 值 必 须 向 下 浮 动, 因 为 TDS 最 大 允 许 值 不 应 被 超 过。
下图显 示 的 TDS 平 均 值 是 一 个 手 动 底 排 污 系 统。 当 最 大 允 许 TDS 值 为 3000ppm 时, 平 均 TDS 值 仅 为 2000ppm。 这 样, 实 际 排 污 量 远 大 于 需 要 的 排 污 量。
计 算 排 污 量
平 均 TDS = 2,000 ppm
给 水 TDS = 3,00 ppm
排 污 量 = 300 x 100% / (2,000 – 300)
= 17.6%
手 动 系 统
安 装 自 动 TDS 控 制 系 统, 锅 炉 水 的 平 均 TDS 值 可 维 持 在 几 乎 与 最 大 允 许 TDS 值 相 等, 如 下 所 示。
锅 炉 水 的 平 均 TDS 值 提 高 了。
通 过 计 算, 可 以 简 单 的 得 到 由 于 排 污 浪 费 的 燃 料。
计 算 排 污 量
平 均 TDS =2,900 ppm
给 水 TDS =300 ppm
排 污 量 = 300 x 100% / (2,900 – 300)
= 11.5%
瓦特节能的“锅炉给水处理手册”指出 每 节 约 1% 的 排 污, 燃 料 的 节 约 百 分 数 如 下:
锅 炉 压 力 % 节 约 燃 料
bar g 每 1% 排 污 节 约
7 0.19%
10 0.21%
17 0.25%
25 0.28%
减 少 排 污 节 约 的 燃 料
控 制 排 污 量
控 制 锅 炉 排 污 量 的 方 法 有 很 多, 但 首 先 必 须 考 虑 的 是 我 们 确 切 的 目 标。 事 实 上, 我 们 希 望 作 两 件 事:
控 制 流 量
一 旦 我 们 已 经 计 算 出 锅 炉 所 需 的 排 污 量, 则 我 们 必 须 提 供 一 种 控 制 流 量 的 方 法。
已 知 排 污 量 的 大 小。
已 知 锅 炉 压 力。
在 正 常 情 况 下, 设 备 下 游 的 压 力 小 于 0.5 bar g。
使 用 这 些 参 数, 就 可 以 计 算 用 于 完 成 这 项 工 作 的 孔 板 大 小。 然 而, 我 们 选 择 的 控 制 设 备 还 必 须 处 理 另 一 个 问 题。
图 22 孔 板
控 制 压 降
从 锅 炉 中 排 出 的 水 温 度 为 饱 和 温 度, 而 通 过 孔 板 的 压 降 接 近 于 锅 炉 中 的 压 力, 这 也 就 意 味 着 将 有 相 对 一 部 分 的 水 闪 蒸 为 二 次 蒸 汽, 而 其 容 积 将 增 大 1000 倍。
蒸 汽 的 运 动 速 度 比 水 快, 由 于 没 有 足 够 的 时 间 来 分 离 蒸 汽 和 水, 水 滴 将 被 迫 随 蒸 汽 高 速 运 动, 对 孔 板 造 成 冲 蚀-- 通 常 被 称 为 拉 丝。 其 结 果 是 孔 板 变 大, 更 多 的 水 被 排 出, 能 量 被 浪 费。
压 力 越 高, 二 次 蒸 汽 的 问 题 越 明 显。 这 也 是 将 普 通 阀 座 的 阀 压 降 限 制 在 10 bar g 以 内 的 一 个 原 因。
同 时 必 须 记 住, 从 锅 炉 中 排 出 的 水 是 很 脏 的, 可 能 会 堵 塞 小 的 孔 板。 一 个 解 决 的 方 法 是 采 用 更 大 孔 的 阀 但 开 的 时 间 短。
同 时, 孔 板 是 不 能 调 节 的, 因 此 只 能 用 于 某 一 特 定 的 设 备。 当 蒸 发 量 增 大 时, 孔 板 将 不 能 排 出 足 够 的 污 水, 引 起 锅 炉 中 TDS 值 的 增 大, 造 成 汽 水 共 腾 和 携 带。 相 应 的, 当 蒸 汽 量 下 降, 排 污 量 就 过 大, 造 成 能 量 的 损 失。
锅 炉 内 电 导 率 测 量
对 自 动 排 污 控 制 系 统, 必 须 从 锅 炉 中 或 排 污 管 中 测 量 锅 炉 水 的 电 导 率。 显 然, 与 从 取 样 器 中 获 得 后 冷 却 并 中 和( pH= 7) 的 水 相 比, 此 时 的 情 况 是 不 同 的。 主 要 的 影 响 在 于 高 温 和 高 pH 值。
温 度 的 增 大 将 引 起 电 导 率 的 增 大。 对 锅 炉 水, 温 度 每 升 高 1℃, 电 导 率 增 大 约 2%( 相 对 于 25℃)。 这 可 表 示 为:
T = 25 [1 + (T - 25)]
其 中:
T = 电 导 率, 温 度 T, S/cm
25 = 电 导 率, 温 度 25℃,S/cm
= 温 度 系 数,( 0.02/°C 或 2%/°C〕
T = 温 度, °C
一 锅 炉 水 样 在 温 度 25℃, 非 中 性 时, 电 导 率 为 5,000 S/cm。 则 在 10 bar g 压 力 饱 和 温 度 时 的 电 导 率 是 多 少?
饱 和 温 度 = 184°C
T = 5,000 (1 + 0.02 (184 - 25))
= 20,900 S/cm
这 表 明, 在 排 污 控 制 器 中 必 须 考 虑 温 度 的 影 响-- 采 用 自 动 温 度 补 偿 或 假 定 压 力 为 常 数。 锅 炉 压 力 小 的 波 动 对 TDS 的 影 响 不 大, 但 当 锅 炉 运 行 压 力 范 围 变 化 很 大 时, 为 了 获 得 准 确 的 TDS 值, 必 须 采 用 自 动 温 度 补 偿。
电 导 率 与 电 阻 的 转 换
电 解 常 数
为 了 测 量 液 体 的 电 导 率, 需 要 使 用 感 应 器, 它 有 一 个 电 解 常 数。 电 解 常 数 的 值 由 感 应 器 的 物 理 涂 层 和 液 体 的 导 电 回 路 决 定。
电 导 率 和 电 阻 的 关 系 可 由 电 解 常 数 表 示 如 下:
其 中: R = 电 阻 Ohm
K = 电 解 常 数 ( cm-1)
= 电 导 率 S/cm
感 应 器 探 头 伸 入 锅 炉 的 长 度 越 长, 电 解 常 数 越 大。 在 校 准 控 制 器 时, 必 须 考 虑 电 解 常 数 的 不 同。
在 前 例 中, 锅 炉 水 的 电 导 率 为 20,900 S/cm。 在 电 解 常 数 为 0.3 时, 控 制 器 测 量 的 电 阻 为 多 少?
电 阻 R = 14.4 Ohm
锅 炉 水 的 电 导 率 通 过 感 应 器 转 换 为 电 阻, 但 并 不 能 用 一 个 简 单 的 直 流 电 阻 计 测 量。 如 果 感 应 器 电 源 为 直 流 电 源, 由 于 水 的 电 解, 在 感 应 器 表 面 会 形 成 微 小 的 氢 或 氧 的 气 泡。 这 被 称 为 电 解 极 化, 会 使 测 量 的 电 阻 值 偏 高。
因 此 必 须 使 用 交 流 电 源 来 测 量 感 应 器 的 电 阻。 这 也 是 应 用 在 排 污 控 制 器 的 方 法。 为 了 避 免 在 锅 炉 水 的 电 导 率 高 时 出 现 极 化 现 象, 需 要 使 用 相 对 高 的 频 率( 如 1000Hz)。
从 锅 炉 排 污 中 回 收 热 量
注 意:1 kJ/s = 1 kW。
排 污 中 的 能 量
使 用 第 33 页 的 例 子, 我 们 可 以 计 算 排 污 中 的 能 量。
锅 炉 压 力 = 10 bar g.
锅 炉 蒸 发 量 = 10,000 kg/h.
锅 炉 最 大 允 许 TDS = 2500 ppm
给 水 TDS = 250 ppm
计 算 出 的 排 污 量 = 1111 kg/h
为 了 获 得 用 kW 表 示 的 能 量, 需 要:
排 污 量 kg/s = 1,111 / 3,600 = 0.31 kg/s
显 热 能 hf* 在 压 力 为 10 bar g 时 = 782 kJ/kg
排 污 能 量 = 0.31 kg/s x 782 kJ/kg = 241 kW
这 些 能 量 如 果 用 于 欧 洲 西 北 部 的 室 内 加 热, 其 室 内 中 央 加 热 系 统 的 平 均 能 耗 为 13KW。 因 此, 排 污 的 能 量 可 以 加 热 19 个 房 屋。
需 要 指 明 的 是, 上 述 计 算 并 未 考 虑 到 给 水 温 度 可 能 大 于 0℃。 假 定 给 水 温 度 为 10℃, 则 排 污 能 量 为 225KW。
二 次 蒸 汽
从 锅 炉 中 排 出 的 污 水 温 度 为 接 近 锅 炉 压 力 下 的 饱 和 温 度。 如 果 假 定 锅 炉 压 力 为 10 bar g, 则 温 度 为 184℃。 显 然 在 大 气 中 不 可 能 存 在 184℃ 的 水。 因 此 在 排 污 水 中 含 有 过 量 的 热 能。 根 据 自 然 界 中 能 量 守 恒 的 法 则, 能 量 既 不 能 产 生, 也 不 会 消 灭, 而 只 能 从 一 种 形 式 转 变 为 另 一 种 形 成。 因 此, 这 部 分 能 量 必 须 转 换 为 其 它 形 式 的 能 量。
从 蒸 汽 表 中, 我 们 可 以 定 量 这 部 分 能 量:
水 在 10 bar g 时 的 显 热 = 782 kJ/kg (hf @ 10 bar g)
水 在 0.5 bar g 时 的 显 热 = 468 kJ/kg (hf @ 0.5 bar g)
过 剩 能 量 = 314 kJ/kg
因 为 这 部 分 能 量 不 能 存 在 于 水 中, 它 将 成 为 新 的 压 力 下 蒸 发 潜 热 的 一 部 分, 使 一 部 分 的 水 闪 蒸 为 二 次 蒸 汽。
*hf 是 水 在 饱 和 温 度 下 的 显 热, 可 从 蒸 汽 表 中 查 出。
二 次 蒸 汽 的 量 可 以 由 公 式 简 单 的 计 算, 或 者 由 图 表 中 读 数。
从 蒸 汽 表 中 查 出,0.5 bar g 时 蒸 汽 的 潜 热 (hfg) 为 2226 kJ/kg。
换 而 言 之, 当 压 力 从 10 bar g 降 至 0.5 bar g 时, 将 有 14.1% 的 排 污 水 转 变 为 二 次 蒸 汽。
现 在, 有 两 个 选 择:
将 二 次 蒸 汽 由 排 污 罐 直 排 大 气, 能 量 浪 费, 同 时 也 浪 费 了 二 次 蒸 汽 冷 凝 时 的 水。
控 制 二 次 蒸 汽, 利 用 能 量, 回 收 二 次 蒸 汽 凝 结 后 的 水。
知 道 二 次 蒸 汽 中 的 能 量 有 多 少 是 很 有 用 的。 这 可 以 由 蒸 汽 表 中 获 得:
二 次 蒸 汽 量 = 1111 kg/h x 14.1%
= 157 kg/h (0.0435 kg/s)
蒸 汽 能 量 = 2694 kJ/kg (hg @ 0.5 bar g)
二 次 蒸 汽 中 总 能 量 = 0.0435 kg/s x 2694 kJ/kg
= 117 kW
将 这 部 分 能 量 与 排 污 总 能 量 241 kW 相 比。
如 果 我 们 回 收 这 部 分 二 次 蒸 汽, 则 意 味 着 回 收 约 49% 的 排 污 能 量。
需 要 指 明 的 是, 上 述 计 算 并 未 考 虑 到 给 水 温 度 可 能 大 于 0℃。 假 定 给 水 温 度 为 10℃, 则 排 污 能 量 为 115KW。
如 何 回 收 和 利 用 二 次 蒸 汽
回 收 二 次 蒸 汽 的 途 径 是 用 闪 蒸 罐。 本 质 上, 闪 蒸 罐 只 是 提 供 了 这 样 一 个 容 器, 热 水 和 二 次 蒸 汽 在 其 中 实 现 低 速 分 离 并 被 分 别 送 入 不 同 的 设 备。
闪 蒸 罐 的 设 计 不 仅 必 须 考 虑 蒸 汽 和 水 的 分 离, 同 时 在 结 构 上 也 必 须 按 压 力 容 器 的 标 准 来 设 计, 如 BS5500 标 准。
这 是 设 计 的 标 准, 同 时 锅 炉 监 察 机 构 通 常 会 坚 持 要 求 压 力 容 器 的 标 准。
二 次 蒸 汽 的 最 佳 使 用 场 所 是 锅 炉 给 水 槽。 这 样 既 便 于 操 作, 又 可 以 很 好 的 利 用 热 量 和 水。
然 而, 工 程 师 们 必 须 考 虑 给 水 槽 的 温 度。 显 然, 如 果 回 热 系 统 造 成 给 水 槽 温 度 过 高, 则 将 二 次 蒸 汽 送 入 给 水 槽 是 不 可 行 的。 此 时 必 须 考 虑 其 它 方 案。
下图 是 一 个 回 热 系 统 安 装 草 图, 最 大 可 回 收 117KW 的 能 量。
二 次 蒸 汽 回 收 系 统
需 要 的 设 备
闪 蒸 罐
生 产 厂 商 应 有 闪 蒸 罐 的 选 型 表。 但 无 论 如 何, 闪 蒸 罐 顶 部 的 蒸 汽 速 度 不 能 超 过 3 m/s。
蒸 汽 疏 水 阀, 用 于 闪 蒸 罐 疏 水
浮 球 疏 水 阀 最 理 想, 因 为 它 可 在 残 余 污 水 一 到 达 疏 水 阀 时 就 排 出。
记 住 闪 蒸 罐 在 低 压 下 工 作, 只 有 很 少 或 没 有 能 量 来 提 升 凝 结 水, 必 须 通 过 重 力 来 排 水。
也 因 此, 疏 水 阀 口 径 相 当 大。 其 优 点 是 疏 水 阀 不 容 易 被 污 水 中 的 杂 质 堵 塞。 有 些 用 户 喜 欢 在 疏 水 阀 前 安 装 过 滤 器, 此 时 过 滤 器 的 滤 帽 应 安 装 一 个 排 污 阀 以 简 化 维 修。
破 真 空 器
有 时 锅 炉 不 需 要 排 污。 此 时 闪 蒸 罐 中 的 蒸 汽 将 冷 凝 并 形 成 真 空。 如 果 真 空 不 被 破 坏, 则 锅 炉 给 水 槽 中 的 水 将 被 吸 入 管 路。 而 当 锅 炉 重 新 开 始 排 污 时, 这 部 分 水 将 沿 着 管 路 被 高 速 推 动, 从 而 造 成 水 锤。
还 有 一 个 可 能 是 虹 吸。 当 闪 蒸 罐 和 管 路 中 出 现 真 空 时, 可 能 会 从 给 水 槽 中 吸 水 并 由 浮 球 疏 水 阀 排 出。
蒸 汽 分 配 器
在 水 中 适 当 的 分 布 蒸 汽。
使 用 换 热 器 回 收 热 量
冷 却 残 余 污 水
我 们 已 经 看 到, 锅 炉 排 污 中 约 49% 的 能 量 能 够 用 闪 蒸 罐 及 相 应 设 备 来 回 收。 然 而, 在 残 余 排 污 中 的 能 量 也 可 以 回 收。
例 如, 如 果 闪 蒸 罐 工 作 压 力 为 0.5 bar g, 则 通 过 疏 水 阀 后 的 残 余 污 水 的 温 度 为 112℃。 显 然, 在 将 污 水 排 入 地 沟 前 还 可 以 回 收 更 多 的 热 量。 一 个 能 被 接 受 的 方 法 是 将 污 水 通 过 一 个 换 热 器 来 加 热 补 充 水。 这 样, 残 余 污 水 的 温 度 可 以 冷 却 至 20℃ 左 右。
继 续 看 前 例, 总 的 排 污 量 为 1111 kg/h, 其 中 157 kg/h 闪 蒸 为 二 次 蒸 汽, 还 有 954 kg/h 的 污 水 通 过 换 热 器。 0.5 bar g 时 的 饱 和 水 的 能 量 为 468 kJ/kg, 而 20°C 的 水 能 量 为 84 kJ/kg。 因 此 有 384 kJ/kg 的 能 量 可 用 来 加 热 补 充 水。
下 图 即 为 一 种 典 型 的 布 置。
用 换 热 器 回 收 热 量
设 计 考 虑
上图 所 示 的 这 种 布 置 的 问 题 是: 补 充 水 和 闪 蒸 罐 污 水 的 瞬 时 流 量 难 以 保 证。
因 此 一 个 更 好 的 方 案 如 下图所 示。 锅 炉 冷 水 槽 用 来 储 存 经 水 处 理 的 水。 一 个 恒 温 器 来 控 制 一 个 小 循 环 水 泵, 当 残 余 污 水 温 度 高 时, 水 泵 将 冷 水 泵 入 换 热 器 进 行 换 热。
我 们 已 经 知 道 这 样 可 以 回 收 的 能 量 为 384 kJ/kg, 考 虑 到 残 余 排 污 量 为 954 kg/h, 则 能 量 KW 为:
除 了 这 部 分 回 热 外, 我 们 已 经 从 二 次 蒸 汽 中 回 收 了 117KW 的 能 量, 两 者 相 加, 我 们 从 总 能 量 241KW 中 回 收 了 219KW 的 能 量, 即 总 能 量 的 91%。
带 冷 水 槽 的 回 热 系 统
换 热 器
板 式 换 热 器 因 其 结 构 紧 凑 及 易 于 维 修 而 适 用 于 此。
经 验 表 明, 板 式 换 热 器 中 高 流 速 和 紊 流 有 助 于 保 持 换 热 器 的 清 洁, 因 而 维 修 量 很 少。 如 需 清 洗, 则 只 需 打 开 换 热 器 清 洗 板 即 可。
清 洗 管 壳 式 则 需 要 将 之 整 个 拆 解。 通 常 管 路 本 身 无 法 拆 开 清 洗。
底 排 污
悬 浮 固 体
当 锅 炉 水 搅 动 时, 悬 浮 固 体 将 保 持 悬 浮 状 态。 但 一 旦 停 止 搅 动, 它 们 将 沉 淀 在 锅 炉 底 部。 如 不 清 除, 将 逐 渐 积 聚, 随 着 时 间 的 推 移, 会 阻 碍 锅 炉 火 管 的 传 热, 造 成 过 热 甚 至 停 机。 对 此, 各 机 构 推 荐 的 排 除 淤 泥 的 最 佳 方 法 都 是 在 锅 炉 底 部, 使 用 一 个 大 口 径 的 阀, 短 时 快 速 的 排 放。
因 此, 每 小 时 一 次 3 秒 的 排 污 比 仅 在 1 小 时 中 12 次 每 次 3 秒 而 其 它 时 间 不 排 污 更 好。
底 部 排 污 阀
可 以 想 象, 一 个 大 口 径 的 阀 突 然 打 开, 紧 随 其 后 的 是 锅 炉 压 力。 大 量 的 能 量 和 作 用 力 将 被 释 放。
对 多 锅 炉 组, 底 部 排 污 必 须 互 锁, 以 防 止 在 同 一 时 间 有 多 个 锅 炉 排 污-- 因 为 这 将 导 致 排 污 罐 超 负 荷。 这 可 以 简 单 的 用 定 时 器 来 完 成。
排 污 罐
与 排 污 坑 相 比, 排 污 罐 是 一 个 更 好 的 选 择。
排 污 罐 安 装
制 造 标 准
由 于 排 污 罐 属 于 压 力 容 器, 因 此 需 要 检 验 用 的 设 备, 如 检 验 门 和 排 污 口。
设 计 温 度 和 压 力
排 污 罐 的 设 计 压 力 为 锅 炉 最 大 工 作 压 力 的 至 少 25%。 设 计 温 度 至 少 为 排 污 罐 设 计 压 力 下 的 饱 和 温 度。
尺 寸
由 锅 炉 压 力 和 排 污 管 口 径 来 决 定。 但 排 空 管 必 须 足 够 大, 以 保 证 排 污 罐 内 的 压 力 不 超 过 0.35 bar g, 同 时, 溢 流 水 温 不 超 过 43℃。
操 作
排 污 罐 中 应 有 一 定 量 的 留 存 水, 水 量 应 至 少 为 排 污 量 的 两 倍。 排 污 罐 约 有 一 半 的 容 积 被 留 存 水 占 据, 余 下 的 为 空 气 空 间。
排 空
排 空 口 应 保 证 二 次 蒸 汽 安 全 的 排 出, 并 且 在 排 空 口 无 太 多 的 携 带 水。 排 空 管 应 尽 可 能 垂 直, 并 在 末 端 安 装 一 个 排 气 帽。
压 力 表 接 口
虽 然 没 有 要 求 必 须 安 装 压 力 表, 但 排 污 罐 必 须 有 安 装 压 力 表 的 接 口。 在 功 能 测 试 时 这 个 接 口 是 必 要 的。 同 时, 排 污 罐 是 按 压 力 容 器 的 标 准 制 造 的, 因 此 必 须 定 期 检 验, 检 验 员 将 要 求 作 压 力 测 试, 此 时, 必 须 有 一 个 压 力 表 接 口。
冷 却 系 统
如 果 排 污 罐 中 热 水 的 温 度 较 高 而 导 致 出 口 水 温 超 过 了 许 可 限 制 温 度, 则 应 安 装 冷 却 系 统。 最 佳 选 择 是 安 装 一 套 自 作 用 温 度 控 制 系 统, 温 度 设 定 在 30℃。 当 温 度 超 过 设 定 值 时, 温 控 阀 开, 冷 水 进 入 排 污 罐。
传 统 的 排 污 罐 采 用 切 向 入 口。 然 而, 这 会 使 排 污 罐 的 入 口 点 成 为 一 个 结 构 上 的 弱 点。
更 好 的 选 择 是 径 向 布 置 排 污 管, 并 在 排 污 罐 内 安 装 一 个 扩 散 器。 这 样 还 可 以 减 少 可 能 发 生 在 切 向 口 处 的 冲 蚀。