药厂冷热源节能不利因素及蒸汽凝结水余热利用策略

2022-09-11

原有的旧药厂由于受到电力供应紧缺问题, 冷热源设备是吸收式制冷剂和锅炉的组合, 蒸汽源主要是一台天然气蒸汽锅炉, 在运行工作中额定蒸汽量为6t/h, 提供给生产车间以及热动空间的用汽, 在实际运行过程中锅炉蒸汽达到分气缸的压力为0.7MPa。冷源主要是电动式压缩式和吸收式, 为生产车间提供冷水, 其中2个常用, 1个备用, 在生产中冷热源节能主要存在以下几点不利因素。

一、药厂冷热源节能不利因素

药厂冷热源主要用于4月中旬和10月下旬, 在进行开机时, 冷凝压力要求超过1.5MPa, 在过渡季节不需要使用。制冷剂段每天用于冷水机组的天然气用量为1000立方米。冷热源节能存在的主要不利因素为以下几方面, 首先药厂本身并没有设置专门的实施来回收冷凝水, 尤其是对于冷水机组来说, 本身是一个用汽量较大的设备, 运行时凝结水排水温度约为90℃, 较高, 有时还会达到110℃, 运行时本身浪费了大量的天然气, 造成锅炉排污热损失量大大增加。

第二个不利因素是药厂管道附件、燃气锅炉以及冷热机组的发生器在工作期间温度会达到很高的值, 但是在其周围并没有采取敷设绝热材料来避免浪费, 造成大量热源散发到空气中, 在浪费能源的同时还造成了环境恶化, 尤其是在高温夏季, 散发的热量更加使得工作人员难以忍受, 对于药厂生产车间的分离提纯设备以及蒸发蒸馏设备而言, 温度精度要求很高, 这种精细划分的温度设计要求在应用中花费大量资源。第三个不利因素是在冷水机组的蒸发器、附属设备以及冷热管道的附件外壁没有采取绝热措施, 制冷机组在工作状况下, 工作环境中空气的露点要高于外壁的温度, 由于温度相差加大, 导致外壁产生凝结水, 造成地面潮湿, 在制冷期间使设备处于过于潮湿的环境中, 加快管道外壁的腐蚀, 对于生产车间、分离提纯设备、蒸发蒸馏设备以及成品分装设备而言, 也会增加细菌的数量, 不利于生产。第四个不利因素是一些新增加的高科技医疗以及诊断等大型设备往往需要恒温, 而现有的冷热源要达到这个目标需要花费大量的资金。

二、药厂蒸汽凝结水余热利用策略

据统计凝结水所包含的余热约占据蒸汽总热的20%, 具有非常大的利用空间, 采取药厂蒸汽凝结水余热利用措施不仅仅回收了余热, 还大大节省了能源, 具有非常大的经济效益。

我药厂蒸汽凝结水主要来自于车间采暖和干燥室的蒸汽尾气余热。具体而言, 采暖可回收量G采=489.1Kg/h, Q采=G采i=19.6×104大卡/h, 干燥设备可回收量G干=597Kg/h, Q干=G干i=39×104大卡/h。为了避免采暖和干燥室排出的蒸汽相互干扰, 需要采取不同的管道, 把热量回收到凝结水箱中。先计算采暖设施凝结水管道的直径, 计算时把管道中的汽水混合物看成汽水乳状体进行计算, 锅炉房供给表压P1=2kg/cm-1, 进暖气表压P2=0.7kg/cm-1, 热水罐表压P3=0.4kg/cm-1, 回收管道距离地面h=0.2m, 则回收管长R3=10[ (P2-P3) -h] (1-α) ×1000/L=11.2。假设漏气量为0, 上饱和水焓为133.4大卡/kg, 下饱和水焓为0.4大卡/kg, 凝结水二次蒸发量x= (133.4-108.9) /533.4=0.046, 汽水混合物的重度γb=0.001/0.4饱和蒸汽比容=1.259, γh=17.2kg/m3, 单位长度沿程压力损失Rb=11.2×17.2/7.88=24.4, 依照供给压力为2kg/cm2, 可以求得采暖设施凝结水管道的直径d=50mm, 考虑到管道以后的改建, 可取d=80mm。由于凝结罐与干燥室离得比较近, 因此可以认为回收管径与同负荷蒸汽管径相同, 经过查表《供热工程》的d干=70mm满足需要。

考虑管道损失25%, 则可以有效回收的热量就为Q回收×0.75=43.95×104大卡/h, 现采用允许流量法来计算采暖输送干管和循环泵的选择。对于热水输送管径的主干管而言, 依照其工作特点, 选取3~8, 由于Q宿=25×104大卡/h, 设定温差为12℃, 则G=Q宿/12=20.83t/h, 查询管线设计计算表, 管径d应取100mm/h, R取作4.8就可满足需要, 未确定泵的扬程, 需要先计算输送干管以及输送总阻力。在蒸汽流速w为0.62m/s时, 压头就为wγ/2g=22, 管道的局部阻力hJ=72×22=1584, 管道总阻力h=4.8×560=2688, 总扬程H=hJ+hc+R=h=20.9, 在施工中为防止意外事情的发生, 泵的实际扬程就可以确定为21.9。

考虑把全厂的凝结水余热进行回收利用, 在改建中需要注意的是生产车间的凝结水本身含有较多的杂质, 需要采取高效转换期进行回收余热, 为减少热量的损失, 在锅炉以及冷水机组等部位要增设绝热材料, 对凝结水余热回收利用, 每年可节约成本约6万元, 还可以减少蒸汽用量节省了水资源, 具有很大的推广价值。