漿紗機(jī)烘筒產(chǎn)生的凝結(jié)水標(biāo)準(zhǔn)大氣下溫度高達(dá)60℃～80℃，是品質(zhì)優(yōu)良的軟化水，具有很高的回收利用價(jià)值。一般紡織企業(yè)采用無壓直排技術(shù)，將烘筒凝結(jié)水全部直接排放到下水道，這既浪費(fèi)了能量，又污染了環(huán)境。本文就漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水余熱閉式回收技術(shù)進(jìn)行探討。

1余熱回收技術(shù)分析

目前，我國能源利用率僅為30%，其余大多以低溫蒸汽、低溫?zé)煔?、汽水混合物、輻射熱等工況不穩(wěn)定的中低溫余熱形式直接對空排放，既造成能源浪費(fèi)，又形成環(huán)境污染。余熱按溫度高低可分為三類：500℃以上的高溫余熱、200℃～500℃之間的中溫余熱以及200℃以下低溫余熱，其中350℃以下的余熱占總量的50%。目前，我國高溫余熱回收利用技術(shù)已經(jīng)成熟，并得到廣泛應(yīng)用;而中、低溫余熱回收技術(shù)尚在發(fā)展中。

1.1凝結(jié)水余熱回收方式

凝結(jié)水余熱回收系統(tǒng)按其是否與大氣直接相通可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩類。開式回收系統(tǒng)將用汽設(shè)備排放的蒸汽凝結(jié)水回收到敞口的集水箱或集水池中，由于集水器直接與大氣相通，蒸汽及凝結(jié)水因壓力減至常壓而閃蒸形成二次蒸汽后排入大氣，剩余凝結(jié)水溫度降至100℃以下。

為防止輸送水泵汽蝕而兌入冷水，實(shí)際回收凝結(jié)水溫度僅有70℃左右。由于空氣中的二氧化碳等氣體溶入凝結(jié)水，常造成管道腐蝕。與凝結(jié)水直接排放相比，仍有一定的節(jié)能效果。

閉式回收系統(tǒng)中凝結(jié)水在回收過程中不與大氣接觸，系統(tǒng)內(nèi)凝結(jié)水壓力始終高于大氣壓力，使凝結(jié)水溫度低于該壓力下的沸點(diǎn)，凝結(jié)水的熱能可以得到充分利用。而且閉式系統(tǒng)的凝結(jié)水能保持蒸汽原有品質(zhì)，沒有增加溶解氧量，是品質(zhì)良好的軟化水，減少了水處理的費(fèi)用，可直接用于鍋爐補(bǔ)水。

假設(shè)用汽設(shè)備內(nèi)蒸汽壓力為P1，凝結(jié)水集水箱內(nèi)壓力為P2，大氣壓力為P0，則P2越接近P1，節(jié)能效果越好;P2越接近P0，回收系統(tǒng)的密閉性越差，節(jié)能效果也越差;當(dāng)P2等于P0時(shí)，實(shí)際上就相當(dāng)于開式系統(tǒng)。閉式回收系統(tǒng)是目前凝結(jié)水回收的較好方式，日本普遍采用閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)，凝結(jié)水回收溫度高于100℃。

1.2漿紗機(jī)凝結(jié)水利用方式

漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水中CaCO3含量低于十萬分之一，濁度不高于2度，不含雜質(zhì)，為優(yōu)質(zhì)軟水;漿紗凝結(jié)水溫度在70℃～130℃，雖屬于低品位余熱，仍有較高的回收價(jià)值。目前，漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水的利用方式主要有以下利用方式。

利用方式1、換熱

余熱回收最主要的技術(shù)是換熱，所謂換熱就是在冷熱流體間進(jìn)行熱傳遞，又稱熱交換。凝結(jié)水余熱通過熱交換器加熱新鮮冷水實(shí)現(xiàn)余熱回收。通過換熱器回收漿紗機(jī)凝結(jié)水余熱是目前漿紗機(jī)凝結(jié)水余熱回收最主要的方式。烘筒凝結(jié)水溫度由100℃左右降低到68℃后排放，循環(huán)水溫度由18℃加熱到66℃后進(jìn)行利用?？梢姡瑩Q熱仍然有超過50%能量和100%的凝結(jié)水浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性差，效益不顯著。

2、鍋爐補(bǔ)水

近幾年，一些紡織企業(yè)已探索將烘筒凝結(jié)水作為鍋爐補(bǔ)水。主要辦法是用敞口的凝結(jié)水箱收集烘筒凝結(jié)水，水箱中凝結(jié)水閃蒸產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)排汽管排入大氣，凝結(jié)水則通過水泵送入鍋爐回用。這種方式屬于開式回收，只能回收部分顯熱，節(jié)能效果有限。漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水閉式回收技術(shù)目前尚未見報(bào)道。閉式回收系統(tǒng)既能充分回收凝結(jié)水余熱，又能全部回收凝結(jié)水，同時(shí)避免了凝結(jié)水的污染和水處理。因此采用閉式回收系統(tǒng)將烘筒冷凝水回收至鍋爐制成蒸汽的技術(shù)是一個(gè)值得研究的課題。

3、閃蒸

飽和凝結(jié)水因壓力降低而再次蒸發(fā)成蒸汽的現(xiàn)象稱為閃蒸。由于閃蒸能夠吸收凝結(jié)水的熱量，所以閃蒸技術(shù)也是凝結(jié)水余熱回收工藝之一。但由于漿紗烘筒凝結(jié)水閃蒸汽量相對較少，這方面的使用還沒看到。

2漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水余熱回收系統(tǒng)

2.1漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水余熱回收方案和設(shè)備的確定

根據(jù)上述余熱回收技術(shù)的探析，采用閉式凝結(jié)水回收技術(shù)方案，烘筒凝結(jié)水直接回用于鍋爐補(bǔ)水，可以減少水處理的過程，避免余熱和水的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染。

凝結(jié)水的回收方式分為余壓回收和加壓回收兩種。余壓又叫做背壓，是利用疏水器背壓輸送凝結(jié)水的一種方式，這種方式適用于蒸汽壓力200kPa以上的用汽設(shè)備;加壓回收就是利用凝結(jié)水回收裝置克服管道阻力回收凝結(jié)水的一種方式，該方式余熱回收率高。具體實(shí)施方案見圖1。

鍋爐2用水經(jīng)過進(jìn)水管和過濾器1輸入，鍋爐2產(chǎn)生的高壓蒸汽經(jīng)分汽包3供給漿紗機(jī)烘筒7進(jìn)行烘燥;烘筒7的凝結(jié)水由疏水器8通過閉式管路9收集到集水箱10，經(jīng)離心泵12加壓輸回鍋爐2;集水箱10中的閃蒸汽通過噴射熱泵5升壓至蒸汽管4回用;烘筒內(nèi)蒸汽壓力為0.35MPa，閉式管路9中的凝結(jié)水壓力達(dá)0.2MPa，高于大氣壓力，且不與外界大氣接觸。

2.2閉式回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1汽水共存管道的設(shè)置

單位質(zhì)量的物質(zhì)在不發(fā)生相變和化學(xué)反應(yīng)的條件下，因溫度的升降而吸收或放出的熱叫顯熱。單位質(zhì)量的物質(zhì)在等溫等壓條件下，因相變吸收或放出的熱叫潛熱。物質(zhì)的全熱等于其顯熱與潛熱之和。圖2為不同壓力下單位質(zhì)量蒸汽所含有的熱量(即蒸汽比焓)。蒸汽的熱能包括顯熱和潛熱兩部分，蒸汽經(jīng)用汽設(shè)備釋放出潛熱后生成含有顯熱的凝結(jié)水。

以GA308型漿紗機(jī)為例，其烘筒允許安全工作壓力為0.35MPa，飽和蒸汽溫度138.89℃，顯熱584.52KJ/kg;疏水閥背壓0.2MPa，飽和蒸汽溫度120.24℃，顯熱504.84KJ/kg，蒸汽比容0.603m3/kg，汽化潛熱2201.74KJ/kg。由圖2可見，設(shè)備所用蒸汽壓力越高，生成凝結(jié)水的熱價(jià)值也就越高。

經(jīng)過疏水閥的飽和蒸汽如果直排大氣，由于閃蒸，其溫度會(huì)迅速降到100℃甚至以下而增加顯熱的利用難度，同時(shí)部分潛熱也隨閃蒸汽而排放了。因此，采用閉式回收系統(tǒng)可以最大限度地回收余熱和凝結(jié)水。同時(shí)避免凝結(jié)水的污染。閉式回收系統(tǒng)中疏水閥排出凝結(jié)水的閃蒸率x=(h1-h2)/r×100%=(584.52-504.84)/2201.74=3.62%。式中：h1為閃蒸前飽和水的顯熱(KJ/kg)，h2為閃蒸后飽和水的顯熱(KJ/kg)，r為閃蒸壓力下相應(yīng)的蒸發(fā)潛熱(KJ/kg)。

圖1中從疏水器到集水箱之間的管段中為汽、水分層二相流，其中凝結(jié)水體積占總體積的3%，閃蒸汽體積占總體積的97%，實(shí)際上充滿著蒸汽。從集水箱到鍋爐的管段中為滿管單相凝結(jié)水流，從集水箱到蒸汽管間的管段中為單相蒸汽流。

高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)凝結(jié)水撞擊管道的現(xiàn)象稱作水擊(又叫水錘)，水擊很強(qiáng)時(shí)會(huì)對設(shè)備造成損傷和破壞。為了防止水擊現(xiàn)象，應(yīng)該合理選用和安裝凝結(jié)水管。該段管徑計(jì)算頗為困難，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和每小時(shí)凝結(jié)水量可以判斷凝結(jié)水管管徑。現(xiàn)每臺(tái)漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水流量為0.5t/h，故可選用25mm管徑的水管，水管安裝坡度不宜小于2/1000，最好大于4/1000，使冷凝水沿著管路坡度與閃蒸汽同向流動(dòng)，避免出現(xiàn)積水和水擊現(xiàn)象。

2.2.2疏水器的選擇

疏水閥的作用是“阻汽排水”。疏水系統(tǒng)是提高蒸汽熱能利用效率、有效回收凝結(jié)水的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。疏水閥決定著凝結(jié)水回收系統(tǒng)合理運(yùn)行的成敗。當(dāng)前我國疏水閥使用狀況不容樂觀，正常運(yùn)行(漏汽率<3%)的占10%，泄露超標(biāo)(漏汽率>5%)的占60%，嚴(yán)重泄露(漏汽率>10%)的占30%。

英國帝國化學(xué)公司對疏水閥泄漏檢測結(jié)果見表1。中壓(1.4MPa)的熱動(dòng)力疏水閥、倒置桶疏水閥和壓力平衡熱靜力疏水閥的使用壽命分別是12個(gè)月、5年～7年和6個(gè)月。

機(jī)械式疏水閥的耐背壓性能最好，耐背壓率達(dá)80%，熱動(dòng)力式疏水閥的耐背壓率為50%，熱靜力式疏水閥的耐背壓率為30%。凝結(jié)水回收對疏水閥耐背壓性能的要求較高，熱動(dòng)力式和熱靜力式疏水閥均不適用。對漿紗機(jī)烘筒等設(shè)備內(nèi)不能積存凝結(jié)水的用汽設(shè)備，應(yīng)選用可連續(xù)排放飽和凝結(jié)水的機(jī)械型蒸汽疏水閥，此處選用倒置桶疏水閥。

2.2.3凝結(jié)水泵防汽蝕

采用水泵輸送凝結(jié)水時(shí)，會(huì)造成葉輪入口處的壓力低于凝結(jié)水飽和壓力，引起大量微泡爆發(fā)性生長(閃蒸)，隨后汽泡進(jìn)入高壓區(qū)受壓而瞬時(shí)潰滅，周圍的液體迅速補(bǔ)入，造成局部高溫、高壓水力沖擊而剝蝕水泵，這就是被稱為“泵癌”的汽蝕現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象是凝結(jié)水回收的主要障礙。

目前國內(nèi)外閉式回收系統(tǒng)有兩種凝結(jié)水輸送方式，一種是利用高壓氣體驅(qū)動(dòng)機(jī)械疏水閥泵輸送凝結(jié)水，這種方式需要消耗高品位能的新鮮蒸汽回收低品位能的閃蒸汽，而且集水箱直通大氣，實(shí)際上變?yōu)殚_式回收系統(tǒng)，適用于低溫、低壓、小流量凝結(jié)水的回收;

另一種是利用噴射泵的引射增壓原理，在離心泵的入口處形成輸送凝結(jié)水的防汽蝕壓頭，可有效消除離心泵的汽蝕，這是利用凝結(jié)水自身的循環(huán)實(shí)現(xiàn)高溫凝結(jié)水的回收，是低品位能間的利用，可以實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水的全部回收。噴射增壓水泵防汽蝕技術(shù)是當(dāng)今凝結(jié)水閉式回收的前沿技術(shù)。

噴射泵的工作原理是高壓流體在噴嘴出口處形成低壓，卷吸低壓流體后經(jīng)混合室，再經(jīng)擴(kuò)散管降速而增壓。噴射泵的結(jié)構(gòu)見圖3。

在噴射泵的混合室進(jìn)口處易形成低壓區(qū)而發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。將噴射泵及混合室設(shè)計(jì)成等壓流線結(jié)構(gòu)，最大限度減少了混合室內(nèi)的閃蒸;將擴(kuò)壓室設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層等降壓擴(kuò)壓，外層采用微循環(huán)冷卻，避免了飽和水?dāng)U壓時(shí)的分層現(xiàn)象。通過噴射泵結(jié)構(gòu)和微循環(huán)冷卻技術(shù)解決了噴射泵自身汽蝕的問題。

2.2.4閃蒸汽的回用

凝結(jié)水集水箱中的閃蒸汽可以利用蒸汽噴射式熱泵技術(shù)進(jìn)行回收。蒸汽噴射熱泵的結(jié)構(gòu)和工作原理與前面的噴射泵相似，采用高壓蒸汽抽出低壓閃蒸汽，并升壓利用。

2.3效益分析

2.3.1經(jīng)濟(jì)效益

按一臺(tái)漿紗機(jī)每小時(shí)產(chǎn)生的烘筒凝結(jié)水量為0.5t，平均每月回收凝結(jié)水150t計(jì)，自來水價(jià)格3元/t，軟水處理費(fèi)2元/t，污水處理費(fèi)1.5元/t，閉式回收時(shí)凝結(jié)水壓力0.2MPa，溫度120℃，則一臺(tái)漿紗機(jī)一年可節(jié)水150×12=1800(t)，節(jié)約自來水費(fèi)1800×3=5400(元)，軟水處理費(fèi)1800×2=3600(元)，污水處理費(fèi)1800×1.5=2400(元)。

當(dāng)?shù)厝赍仩t平均給水溫度取為20℃，標(biāo)煤發(fā)熱量為29270KJ/kg，鍋爐效率為80%，標(biāo)煤按600元/t計(jì)算，則一臺(tái)漿紗機(jī)一年回收熱量4.2×103×(120-20)×1800×103=7.56×108(KJ)，可節(jié)約標(biāo)煤(7.56×108)÷29270÷0.8=3.229×104(kg)=32.29(t)，節(jié)煤費(fèi)32.29×600=19372.5(元)。

一個(gè)紡織企業(yè)以5臺(tái)烘筒式漿紗機(jī)不間斷生產(chǎn)計(jì)，則每年共節(jié)水9000t，節(jié)煤(換算成標(biāo)煤)161.45t，年節(jié)約費(fèi)用總計(jì)153862.5元。

2.3.2社會(huì)效益

根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所推薦值的CO2排放系數(shù)0.67t/tce，SO2排放系數(shù)0.0165t/tce和煙塵排放系數(shù)0.0096t/tce，按每年節(jié)約標(biāo)煤161.45t計(jì)，每年可減少二氧化碳排放108.2t，減少二氧化硫排放2.66t，減少氮氧化物排放2.52t，減少煙塵排放1.55t;避免污水或蒸汽排放9000t。因此，漿紗烘筒凝結(jié)水的閉式回收具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

結(jié)束語

采用閉式系統(tǒng)回收漿紗機(jī)凝結(jié)水用于鍋爐補(bǔ)水，既回收了全部余熱，又充分回收了凝結(jié)水，同時(shí)避免了凝結(jié)水的污染和處理，克服了開式回收系統(tǒng)僅能回收凝結(jié)水部分顯熱的不足。漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水閉式回收系統(tǒng)是利用凝結(jié)水較有效的途徑之一。閉式回收系統(tǒng)采用適當(dāng)管徑的凝結(jié)水管和合理的安裝坡度，有效避免了管道中的汽、水二相流造成的水擊現(xiàn)象;通過選用耐背壓性能好、漏氣率低和使用壽命較長的機(jī)械式疏水器，保證了凝結(jié)水的持續(xù)順暢排放和回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

該回收系統(tǒng)中的關(guān)鍵是采用了噴射增壓技術(shù)，在有效回收凝結(jié)水和閃蒸汽的同時(shí)避免了噴射泵的汽蝕，克服了凝結(jié)水回收的主要難題。凝結(jié)水中含有“余熱和水”效益，對具有幾千臺(tái)烘筒式漿紗機(jī)的我國紡織企業(yè)而言，節(jié)能潛力十分明顯。漿紗機(jī)烘筒凝結(jié)水的閉式回收具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。