冷凝水回收主要障礙是水泵輸送高溫凝結(jié)水時的汽蝕現(xiàn)象。由于水泵葉輪的抽吸作用,在水泵入口處形成較低的壓力,當進口的凝結(jié)水的溫度高于該處水壓所對應(yīng)的飽和溫度,凝結(jié)水汽化,形成許多小氣泡,在葉輪處由于流體被壓縮壓力升高,汽泡又凝結(jié),形成一個局部空腔,周圍液體以很高的速度沖過來,高速液滴沖擊在葉輪上,液滴的動量很大,長期下去葉輪表面產(chǎn)生許多小坑,使葉輪的使用壽命大大減小。要防止汽蝕發(fā)生,必須采取各種防汽蝕措施,提高水泵入口處的壓力,使凝結(jié)水溫度低于該處壓力對應(yīng)的飽和溫度。zui簡單的措施就是提高水泵入口前凝結(jié)水的重力壓頭,把凝結(jié)水儲罐布置在較高的位置,把凝結(jié)水泵布置在較低的位置。如果工藝條件不允許或者僅僅靠重力壓頭達不到要求,就需要使用專門的凝結(jié)水回收裝置。按防汽蝕原理分類,冷凝水回收裝置有如下幾種。
1.蒸汽加壓法
(1)英國斯派莎克公司、美國阿姆斯壯公司的冷凝水回收泵
①裝置組成:由浮球及連桿、彈簧止動銷、動力進汽和廢汽排口、冷凝水進出口及殼體組成。
②工作原理:該裝置的工作過程如圖-1所示,由排水沖程和進水沖程組成。
a排水沖程:冷凝水充滿殼體時,動力蒸汽由進汽口通入,壓送冷凝水至用戶(揚程有動力蒸汽氣壓決定)。
b進水沖程:殼體內(nèi)冷凝水全部排除后,動力蒸汽入口關(guān)閉,廢氣排口開啟,動力蒸汽排出殼體,殼體內(nèi)壓力速減至大氣壓力,冷凝水由用汽設(shè)備背壓或用汽設(shè)備與回收裝置位差流入,冷凝水出口依靠彈簧止回閥關(guān)閉。
③特點:無電動泵的氣蝕現(xiàn)象,無須電力,適于危險作業(yè)區(qū)。但是消耗動力蒸汽,屬開式回收,存在二次閃蒸汽排放,冷凝水回收溫度80度左右。
(2)氣壓水箱電動水泵增壓法
①工藝流程。如圖-2所示。
②工作原理:當閉式凝水箱中冷凝水處于高水位時,壓力調(diào)節(jié)閥9和凝水泵5同時開啟,凝水泵將冷凝水輸送到鍋爐或除氧器中,凝水箱依靠壓力調(diào)節(jié)閥9供入的蒸汽來保證一定的壓力,該壓力正好與凝水泵輸送的冷凝水所需要的防氣蝕壓力頭相對應(yīng)。以保證泵工作時不產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。低水位值時,凝水泵8和壓力調(diào)節(jié)閥9同時關(guān)閉,而壓力閥調(diào)節(jié)11開啟,將蒸汽排入汽水換熱器12中,同時,凝水箱中卸壓以使冷凝水能重新進入。如此重復(fù)循環(huán),實現(xiàn)了高溫冷凝水回收,并解決了離心泵的附加防氣蝕壓頭問題。
③特點:即消耗動力蒸汽又消耗電力,系統(tǒng)配置復(fù)雜,維護費用高。
2.位差防汽蝕法
該系統(tǒng)要求冷凝水箱與凝水泵之間有一定的位置差,凝水泵的防氣蝕壓頭由該位差來提供,設(shè)計位差大小根據(jù)冷凝水回收溫度確定。例如,除氧器和給水泵之間的配置,除氧器中的除氧水一般為104度,近于大氣壓下的飽和水。給水泵要將該溫度的除氧水輸送到鍋爐中,必須要求6米的防氣蝕壓頭,才能保證給水泵不產(chǎn)生氣蝕,因此,除氧器和給水泵之間設(shè)計7米的位差。
冷凝水一般由用汽設(shè)備中排出,靠余壓回收方式回收。如果沒有自然的用汽設(shè)備與回收站間的位差條件,很難保證凝水箱與凝水泵達到7米以上的 位差。當冷凝水飽和壓力更高時,所需的位差還要大。顯然,位差增壓在正常的設(shè)備布置中是難以實現(xiàn)的。因此,該系統(tǒng)是適于特殊情況的特例。
3.1貧射增壓防氣蝕法
a工藝流程:如圖-3所示。
b裝置組成:電動離心泵、噴射泵和增壓排汽管路組成。
c工作原理:它利用噴射泵的引射增壓原理,在離心泵的吸入口形成所輸送的高溫冷凝水對應(yīng)的防氣蝕壓頭,達到給水泵防氣蝕的目的。將噴射泵的混合室和擴壓斷,設(shè)計成雙層夾套,用給水泵的冷卻水對噴射泵引射時混合流進局部冷卻,以抵消噴射壓降而產(chǎn)生的閃蒸汽蝕。保證了整個噴射增壓過濾的有效進行。
d特點:消耗電力,噴射增壓法防氣蝕可提高冷凝水回收溫度至15度,回收系統(tǒng)可實現(xiàn)閉式運行,無二次排放,可實現(xiàn)自動控制。
4.往復(fù)式壓縮機輸送汽水兩相流裝
a原理:該裝置將活塞式空氣壓縮機進行技術(shù)改造,用于回收連水帶汽的冷凝水。壓機靠雙路逆向閥控制,間斷運行,將連水帶汽的冷凝水全部壓入鍋爐。
b特點:汽水混合回收,用汽設(shè)備不裝疏水閥,使設(shè)備熱能利用率較低,回收易產(chǎn)生汽塞、水擊,適于小回收量系統(tǒng)。
5.無疏水閥回收系統(tǒng)
a原理:用汽設(shè)備集中疏水的大排量疏水閥方式。
b特點:減少單一設(shè)備疏水閥使用、維護的麻煩,適于均壓同期運行的設(shè)備,而設(shè)備使用壓力不同時,背壓相互影響,易產(chǎn)生汽塞、水擊、設(shè)備倒灌等不良現(xiàn)象。
典型的冷凝水回收裝置的性能和使用場合如表-1