低压饱和蒸汽冷凝回收新工艺

黄志全

珠海九圆能源设备制造有限公司，广东珠海  519040

【摘要】本文所述为一种节能减排新工艺，用于对味精厂、糖厂、啤酒厂、发酵厂等结晶罐的低压饱和蒸汽进行冷凝回收。

【关键词】节能减排；低压饱和蒸汽；冷凝回收

1 前言

一直以来，味精厂、糖厂、啤酒厂、发酵厂等的蒸发系统，在加温过程中产生的低压饱和蒸汽由于体积大、压力低、不流动等特点而无法进行回收，直接排放到大气中，包括其中的热量也一起排放掉，造成能源和水资源的浪费，针对这一情况，我公司于2007年研制开发出专门用于低压饱和蒸汽（蒸汽压力：0.01～0.95kg；蒸汽温度：6.69～97.66℃）冷凝回收的新工艺，并在珠海市斗门益力味精有限公司、山东信乐味精有限公司进行推广使用，效果非常显著。

2 新工艺介绍

本工艺主要技术特点：1）通过对现有板式换热器的改造，使低压饱和蒸汽全部进入板式换热器；2）低压饱和蒸汽通过改造完的板式换热器后全部冷凝，没有剩余蒸汽溢出。

由化学工业部化工工艺配管设计技术中心站组织编写的《化工管路手册》第九章：管径和管路压力降计算，表9-1“管内各介质常用流速范围”中的规定，在钢管从无压容器中排出的蒸汽流速为15～30m/s，这样正常结晶罐的蒸汽量都是10000～30000m3/h，国内板式换热器最大的接口为DN300，其输送能力在3000～7000m3/h，因此，虽然板式换热器的换热能力很大，但低压饱和蒸汽不能全部进入到板式换热器内，解决不了问题。我公司针对这一情况采取以下两种解决办法：1）板式换热器采用BB型（流体通道横截面积不等的板式换热器），蒸汽走宽流道，冷却水走窄流道；2）采用多孔进汽­——正常情况下，单台板式换热器热介质是一进一出，冷介质也是一进一出，我们采用热介质多孔进（两个以上），一孔出，冷介质仍是一孔进，一孔出。如下图：

3 应用实例

以珠海市斗门益力味精有限公司为例，原先他们采用管式换热器，进出口管径均为DN200，换热面积为250㎡，结果蒸汽不能完全进入换热器，经过换热的出口还有大量的低压蒸汽排出，也就是说，DN200的口径不能满足蒸汽量的全部进入，换热面积也不够大，致使有些蒸汽还没冷凝就被排出，针对这一问题，我们根据实际情况进行了分析，其工况如下表：

温度（℃）	压力（kgf/cm2）	密度(kg/m3)	流量(t/h)
65.44	0.26	0.1643	4.5

根据这个工况，它的实际流量为：体积流量==27388.92m3/h，那么低压蒸汽进入管的流速为V==242.17m/s，也就是242.17×3600=872km/h，这个速度可以和飞机的速度媲美，因此蒸汽进不去。

经过我们测试，其结晶罐的排汽口为DN400，实际尺寸为426-（5×2）=416mm，这样蒸汽流速为==55.98m/s，当时设计是按废气的排放标准≤60m/s设计的，所以我们选择的角孔口径应≥，根据工况我们选用了两台我公司新研究开发的BBR0.85X不等截面板式换热器（流道截面积比为2：1，角孔尺寸为大孔进出口DN200，小孔进出口DN150），单台换热面积77.35㎡，两台共计154.7㎡，单台板换两面进汽，两台并联，也就是两台有四个进汽口，单个进汽口的截面积为S1==0.03497㎡，那么四个进汽口的截面积为S=4×S1=0.1399㎡，大于排气管0.1359㎡的截面积，设备安装如下图：

4 经济效益和社会效益分析

在生产味精的过程中，有一道工序叫“蒸发结晶”，就是利用4～8kg压力的饱和蒸汽对液态的味精半成品进行加热，使它结晶而放出大量的低压（负压）低温蒸汽，为了不使周围的环境产生污染，生产厂家用喷淋的方法使低压蒸汽冷凝，变成冷凝水和喷淋水一起排走，原理如下：

按珠海市斗门益力味精有限公司为例，每台蒸发结晶罐的蒸发量是4.5t/h，十台蒸发结晶罐每小时就是45t蒸汽，蒸汽的压力是-0.26㎏，温度是65.44℃，焓值是625.4kcal/kg,潜热是560 kcal/kg，它的密度是0.1643kg/m3，这样每台需要的冷却水是172.62m3/h,十台就是1726.2m3/h，假如每天它们工作18小时，每天需要的冷却水量是31071.6m3，加上蒸汽转化的冷凝水810m3，每天排放掉的水为31881.6m3，这样每天的水费和排污罚款就要10多万元，一年下来就是几千万元。如果改用我公司的冷凝回收系统，每台结晶罐用两台77.35m2的板式换热器，十台结晶罐共用20台板式换热器，每台板式换热器价格6.5万元左右，20台就是130万元，加上设备安装和调试费，投资成本也就150万元左右，相对于几千万来说简直就是微不足道了。因此经济效益是相当可观的。同时，通过对低压蒸汽的回收，达到了挥发气体不向大气排放的社会效益。

5 结论

由我公司研制开发的用于低压蒸汽冷凝回收的新工艺通过在珠海市斗门益力味精有限公司和山东信乐味精有限公司的应用，证明是成熟的。通过这种新工艺的应用，给使用单位带来了巨大的经济效益和社会效益。现已申报国家专利进行了知识产权保护。

参考文献：石油化学工业部化工设计院石油化工设计建设组组织编写  《化工管路手册》