1设备概况热电厂的定排扩容器（以下简称“定排”）每天都在对空排汽，锅炉排污及连排因锅炉炉水水质问题增加排水量时，对空排汽量成倍增加，压力增大，偶尔发出刺耳噪声。排汽对周围的建筑、设备等均造成了不同程度的腐蚀损坏。凝结水在热水井里溢流后，沿着地沟流动，散发热气，冬天时现象更严重，造成资源浪费。为了实现节能减排，保护环境，减小排汽对周围设施的腐蚀损坏，对设备实施改造，回收利用余热。方案对定排降温池（热水井）中的热水进行回收；对定排排汽乏汽进行回收。热电厂采用不同的回收及利用技术，对设备进行深度改造，制定了1套综合节能方案。定排排汽乏汽的节能回收拟采用汽汽引射器进行回收。汽汽引射器结构如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.015.F001图1汽汽引射器结构2定排热水井中热水的可回收利用2.1水量问题定排高温热水来源包括锅炉汽包连排扩容器排水、锅炉定期排污水、锅炉汽包紧急放水。其中，锅炉汽包紧急放水将水从汽包放到定排，汽包紧急放水阀开启时间为几十秒至1 min左右，自然循环锅炉取30~50 s。锅炉定排排污量一般为锅炉蒸发量的0.1%~0.5%，排污时间不超过0.5~1.0 min。排污率指连续排污率，一般为1%~5%[1]。本案例锅炉的连续排污率为3%，设置3台240 t/h的高温高压锅炉，两用一备。回收热水时，锅炉紧急放水量可以忽略不计，因为紧急放水操作不可控，一般在事故时使用，或在定期试验时操作。阀门动作时水量瞬间释放，部分水量存留在热水井，其余部分均溢流至地沟排掉，无法回收。连续排污量为240×2×3%=14.4 t/h；定期排污量（排污率按0.2%计算）为240×2×0.2%=0.96 t/h。依据小型热电设计手册，按照0.5 min排0.2%计算，每班1次，每次0.5 min，每台锅炉的定期排污按照前墙、后墙、左右两侧墙水冷壁下集箱排污门依次操作，最少操作4次。2台锅炉3班次的日排污水量为4×0.96×2×3=23.04 t。通过分析及计算，理论连续排污率约15 t/h（14.4+23.04/24）。根据现场实际情况，测量热水井的热水量约15 t/h，基本吻合，热水井的回收利用热水量不低于15 t/h。2.2水质问题为了保持受热面清洁，避免炉水发生汽水共腾及品质恶化现象，必须对锅炉进行排污，排污方式分为定期排污和连续排污两种。连续排污的目的是从循环回路中含盐浓度最大的部位放出炉水，以维持炉水额定含盐量；定期排污能够补充连续排污的不足，从锅炉下部集箱排除炉内沉淀物及锅炉内化学处理形成的水渣，改善炉水品质。热水井中的水不能被直接利用，需要进行处理合格后使用。2.3回收利用价值分析热水井中水的杂质较多，为除盐水，经过过滤、除铁、混床处理后即可进入锅炉，制水成本上远低于原水的制水成本。热水井中的热水温度实际值超过90 ℃，持续供水量高于15 t/h，可以回收利用大量热量。热水可以被用作冬季取暖，供暖后的水温度仍然维持在75 ℃以上，可以用来加热除盐。非供暖期，热水的热量可以全部用来加热除盐水。2.4热水回收设备充分利用原系统停用设备及管道，可以利用的设备包括除铁器、混床、除盐水加热器及其相应的管道与阀门。相关设备是企业早期的技改项目废止的设备，可以在本次技改中检修后利旧使用。新增设备包括热水泵1台、负压罐1台、电气控制系统1套、配套阀门管件等1批。2.5热水流程新增1台热水泵，将定排热水井热水输送至原除盐水加热器，利用系统装置的停用蒸汽管道的部分管段，在管架合适位置处将蒸汽管道隔断或利用阀门隔离，确保热水全部进入换热器系统。流经热水泵的热水经过过滤除杂、除铁离子步骤，再流经加热器，热置换被冷却的热水，如果水质合格则进入混床，进行回收利用；如果水质不合格，根据实际指标进行综合处理利用。定排热水井回收流程如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.015.F002图2定排热水井回收流程2.6经济分析（1）技术参数。定排热水井热水量为15 t/h，定排热水井热水温度为90 ℃（实际测量），被加热除盐水水量为80 t/h，被加热除盐水的原始温度为18 ℃。（2）热量折合标煤金额。换热后的平衡温度为t，热平衡方程式为比热×除盐水量×(t-18)=比热×热水数量×(90-t)，带入数据即为80×(t-18)=15×(90-t)，计算得t=29.68 ℃。根据Q=cmΔt，得到每小时的热水热量为4.2×15×(90-29.68)×1 000=3 800 160 kJ。系统的换热效率按照80%计算，每小时的热水量折合标准煤为80%×3 800 160/29 308=103.7 kg。按照1年8 000 h进行计算，1年节省标准煤量103.7×8 000=829.6 t。1 t标准煤的价格按照1 200元/t计算，计算1年省标准煤金额995 520元，约99.5万元。（3）回收水的计算。1 h的回收除盐水量（按照80%回收率）为15×80%=12 t。按照1年8 000 h进行验证、1 t除盐水价格按照5元/t计算，1年回收除盐水金额为5×12×8 000=48万元。2.7成本计算电费成本：1个月内1台水泵的耗用电量为3×24×30=2 160 kWh，电费按照0.8 元/kWh计算，1年的电费成本为2 160×0.8×12=2.07万元。设备及其辅助材料、保温、安装等总成本约1.5+2=3.5万元。2.8热水及其热量回收效益按照1年8 000 h计算，总收益为99.552+48-3.5=144.052万元。3乏汽的回收利用3.1乏汽回收方案概述定排排出乏汽直接排入大气，造成能量和水资源浪费，乏汽回收的经济价值较大。在不影响原系统的情况下设计1套乏汽回收再利用方案，回收后完全消除乏汽排放。汽汽引射器为方案的主要核心设备。乏汽回收利用方案的基本原理是利用文丘里管将工作蒸汽的压力能转变成速度能射出，在混合室内形成高度真空，使汽汽混合物被吸入混合室，进入扩压管，从而降低流速，最后在扩压管出口处，压力升至略高于大气压力排出[2]。设备使用方便，已在多家企业应用，收效良好。3.2技术参数计算ms=3 600πvVd22 (1)式中：ms——蒸汽的流量，kg/h；d——管道的内径，取0.3 m；v——蒸汽的流速，取4 m/s；V——比容，取1.729 m³/kg。根据计算得乏汽的流量约0.6 t/h。3.3方案设计引射器的优点包括热回收效率高；结构简单且无转动部分，不消耗电能和机械能；使用寿命长、运行可靠；能够设计为自动控制调节，出口蒸汽压力参数稳定；操作简单，基本免维护，运行成本极低；安装方便，不受现场条件制约，水平或垂直安装均可[3]，均采用法兰连接，方便进行拆装检修操作。乏汽回收装置的安装位置靠近定排的锅炉房室内，尽量缩短乏汽的引射距离，以减小阻力，增大设备的工作效率。驱动蒸汽来自一抽蒸汽管道（压力为2.24 MPa，温度为416 ℃），吸入蒸汽为原排大气的乏汽，引射后的低压混合蒸汽（压力为1.14 MPa，温度为356 ℃）接至2#高加蒸汽管道。乏汽回收工艺流程如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.015.F003图3乏汽回收工艺流程3.3.1改造实施方法在定排上部1 m范围内的排汽管道上断开，安装电动阀门1。在阀门1与定排中间靠上处安装安全阀，安全阀的排汽管道可接至回收水罐的排大气管道上。安全阀接口下面连接乏汽引出管道，并接至引射器的低压蒸汽预留接口法兰处。从一抽蒸汽母管上接引高压蒸汽管道（动力蒸汽管道），接至引射器的高压蒸汽预留接口法兰处。引射器出口的混合蒸汽接至2#高压蒸汽管道。3.3.2安全及控制方面阀门1与阀门2采用连锁控制，互为反动作控制，阀门1开启时阀门2关闭，阀门2开启时阀门1关闭。引射后的低压混合蒸汽出口段管道上安装止回阀，防止蒸汽倒回。安全阀的排汽量不低于定排原排汽管道设计的流量，确保定排的安全排汽，不影响系统的安全要求。3.3.3动力蒸汽用量计算引射动力高压蒸汽压力为2.24 MPa，温度为416 ℃，查表得焓值约3 280 kJ/kg；低压混合蒸汽压力为1.14 MPa，温度为356 ℃，查表得焓值约3 169 kJ/kg。根据能量守恒方程，计算动力高压蒸汽流量。Dqdhqd+Dfqhfq=(Dqd+Dfq)hex (2)式中：Dqd——动力高压蒸汽流量；hqd——动力高压蒸汽焓值，为3 280 kJ/kg；Dfq——乏汽流量，为0.6 t/h；hfq——乏汽焓值，为2 675 kJ/kg；hex——低压混合蒸汽出口焓值，为3 169 kJ/kg。经计算，Dqd=2.67 t/h。乏汽回收装置中汽汽引射器的具体尺寸及设计参数，需要汽汽引射器厂家根据现场的实际情况、乏汽的排汽量及各蒸汽的参数进行计算与设计，确保设备的安全稳定运行。3.3.4改造方案的优势（1）回收效率高。正常工况下，设备可以回收100%的乏汽热量，乏汽热量被回收后，乏汽与动力高压蒸汽混合为低温低压蒸汽，直接并入蒸汽管道输送使用，无须换热及减温减压，提高了回收热效率。（2）安全可靠性高。系统具有排放安全通道，在排汽管道上加装安全阀，隔离阀门采用连锁控制，避免人为疏忽及操作不当引起的憋压，具有双重保护功能。（3）确保原生产装置稳定、正常运行。仪表、电气系统出现问题时，不影响原设备的正常运行，必要时可以随时解列，恢复原系统运行。（4）调试系统调试后无须人值守管理。不增加操作，不需要调正，实现全自动运行。按照设备的最大排汽进行设计，全年运行不再需要调正操作，排汽可全部回收，不会增加排汽损失。（5）维护工作量小。新增设备主要为静设备和管线，除少量电器仪表需要维护外，基本无维修工作量。（6）安装简单。装置与原系统的接入点仅有高压蒸汽、去烘胶房蒸汽管道及排汽管道3处接口。完成准备工作后，停产时进行施工，先预留管道接口，约4 h完成施工，恢复生产，其余操作可在运行时安装。（7）回收装置运行时无震动和嚣叫噪声现象，无污染无公害，无特殊设备，无须向政府职能部门办理任何手续及申请。3.3.5效益分析系统改造完成后，每小时平均回收约0.6 t乏汽，每吨蒸汽的热量约2 508 000 kJ，系统按年运行8 000 h计算，回收的热量折合成标准煤约411.4吨标准煤/a，每吨标准煤的价格按照1 200元计算，每年节省的标准煤折合人民币约49.4万元。回收的凝结水按成本价8元/t计算，折合人民币约3.84万元。每年节省人民币约53.24万元，适合自备电厂的企业。3.3.6投资成本乏汽回收技改的主要材料如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.015.T001表1乏汽回收技改的主要材料装置规格材质备注汽汽引射器出口混合蒸汽0.4 MPa，143 ℃；驱动蒸汽1.0 MPa，330 ℃20#1台电动截止阀DN300 PN1.0碳钢1只电动截止阀DN80 PN1.0碳钢1只电动截止阀DN50 PN1.0碳钢1只止回阀DN100 PN1.0碳钢1只温度计150 ℃常规3只压力表0~1.6 MPa常规3只钢管—Q235A80 m保温结构—保温层厚30 mm，0.5镀锌铁皮50 m³总金额约20万。按照每年运行8 000 h进行计算，综合效益为每年177.2万元。除盐水、热水能量、乏汽、凝结水、综合成本方面的效益分别为每年48.0万元、99.5万元、49.4万元、3.8万元、23.5万元。4结语项目改造后，设备正常运行不到半年时间就可收回全部设备投资。减少蒸汽的消耗能够净化厂区环境，实现清洁生产，消除安全隐患，完全消灭了厂区内蒸汽弥漫缭绕的现象，工厂环境得到极大改善。消除了厂区热污染，避免了对附近设备的腐蚀，起到了环保的作用。设备改造的社会间接效益明显。回收乏汽、热水的节能减排效果显著。通过改造为企业创造一定的经济效益，改善企业的生产环境，为企业节能减排提供了有力的保障。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.015.F004