本文介绍了某大型国企涂装喷烤漆房蒸汽凝结水系统的工艺流程，针对其涂装喷烤漆房的实际情况，对蒸汽凝结水系统存在的积水、水击、疏水不畅、蒸汽泄漏、凝结水水质不合格等问题进行了分析，提出可行性的改造方案，并分析方案实施后的经济效益和社会效益。

低碳经济已成为全球经济发展的风向标，节能减排亦已成为中国乃至全球经济发展过程中的核心要素。要实现“十二五”节能减排的目标，必须认清形势，迎接挑战，认真履行社会责任，积极采取切实有效的措施，继续深化推进节能减排工作。某公司大型涂装喷烤漆房蒸汽凝结水系统，主要存在设备内积水、水击、疏水不畅、蒸汽泄漏、凝结水水质不合格等一系列问题，急需要进行优化改造。

图1  某品牌Python 1100型气动控制（调节）阀

改造背景

某公司的涂装喷烤漆房内，拥有用于烤漆烘干工艺的多套加热设备，每套设备有4或5组不等的烘干室。喷漆工艺时，喷烤漆房室内温度从常温加热到18℃，加热风不循环；烘干工艺时，喷烤漆房室内温度加热至60℃用于烘干室使用，加热风循环使用。每组加热设备设计风量50000m3。蒸汽供应来自自备锅炉房，蒸汽参数为0.4MPa饱和蒸汽，冬季耗汽量为21t/h，夏季耗汽量为7t/h。进汽总管管径DN250，回水总管管径DN150。但在使用过程中频繁出现积水及水击问题，设备腐蚀严重，严重影响其使用寿命；蒸汽泄漏严重；凝结水铁含量指标和浊度指标无法满足低压锅炉使用，水质不合格。因此必须完善加热蒸汽调节控制系统和蒸汽疏水系统，同时增加凝结水除铁系统，以满足锅炉给水水质指标的要求。

原工艺系统

某公司大型涂装喷烤漆房蒸汽凝结水系统，各烘干室均采用单独进汽单独疏水的方式，加热设备进汽采用开关式两位气动角阀（原气动角阀只有完全打开和完全关闭的两种工作模式）来控制蒸汽的供应，当喷烤漆房室内空气加热温度满足工艺要求时，气动阀根据信号自动完全关闭蒸汽；当喷烤漆房室内空气温度低于设定值时，气动阀完全打开。单独疏水采用国产自由浮球式。各加热设备的凝结水通过各自支管，集中进入架空余压自流凝结水管，集中后排放。

此系统中存在一定问题。首先，利用开关式两位气动角阀来控制蒸汽的供应，会造成换热设备内积水及水击问题的发生。当喷烤漆房室内空气加热温度满足工艺要求时，气动阀根据信号自动关闭蒸汽，此时蒸汽压力接近0（同时可能会有一定的泄漏量，但压力不会太高），造成散热器内的低温过冷水没有足够的压力无法排出，此时设备内会积水；当喷烤漆房室内空气温度低于设定值时，气动阀完全打开，蒸汽压力很高，会造成设备及管道内水击现象的发生；同时由于设备、管道内存水及水击问题，会造成其管路锈蚀严重、换热器因冲刷腐蚀损坏，影响其使用寿命。因此，开关两位控制蒸汽加热系统，不适用于集中凝结水回收系统。

其次，系统疏水不畅，不能连续及时地把蒸汽系统中的凝结水、空气和CO2等不凝性气体排到系统之外，不能很好的防止蒸汽泄漏。

最后，缺少凝结水除铁系统：由于设备间断运行以及其它原因，导致蒸汽使用后凝结水浑浊、发红。其铁含量指标和浊度指标无法满足低压锅炉使用，凝结水水质不合格。

优化方案

通过调研，对冷凝水系统重新设计改造，解决原有问题，节约蒸汽近30%，具体如下：

完善加热蒸汽调节控制系统

某品牌Python 1100型气动控制（调节）阀，可以精确调节控制生产介质的参数，如稳定压力、保证温度等。其是单阀座气动两通球形阀，可以满足用户的生产过程控制要求，可用于多种介质的如压力/温度/流量的调节和控制。气动调节阀组成主要包括阀体（含内件）、执行器、定位器、控制器及附件等，其具有控制精度高，稳定性好，调节控制效果佳等特点。针对方案提出了相应的选型设计要求，具体为：

阀体及内件：选用等百分比调节或线性调节的多孔制导压力平衡型。其选型需要根据介质参数如名称、比重、阀前压力、阀后压力、流量等参数先计算阀流量系数CV值，根据计算得出的CV值查样本表，确定控制阀的尺寸和内件。选型时，计算得出的CV值最好在阀最大CV值的15%~85%之间（中间范围时），其调节控制效果最佳；

执行器：选型时需确定压差（或关断压力），对于调节压力场合为阀前后的压差，对于温度控制场合，关断压力是阀前压力。选择超出计算得出的关闭压力的执行器型号和弹簧设定范围（确保系统供气压力在已选定的弹簧压力范围内）。根据应用场合及用户要求，来确定执行器型式（气开/气闭）；

选项配置附件：定位器可将收到的4~20mA电流信号转换为空气压力信号。其决定阀的关断能力，配置定位器，阀可全关（必选项）。压力/温度控制器，空气减压过滤器等。

设备安装：应安装在利于检修维护的地方，阀前后配置要合理，阀执行器等必须垂直于管道安装，不得倾斜。

加热器最大蒸汽负荷为喷漆工艺空气加热，单组风量为50000m3，设计温升-11℃~18℃。根据参数计算，单组加热器最大蒸汽用量约为0.9t/h。具体选型数据参见表1。

完善蒸汽疏水系统

各烘干室加热系统间断运行，疏水阀选择首先要保证加热器正常排水，选择倒吊桶疏水阀。同时为防止设备内积水，在各设备凝结水出口至倒吊桶疏水阀前的支管上，安装小压差安全疏水阀，用于排放设备间断运行开停车阶段的凝结水，防止设备集水及水击问题的发生。安全疏水阀和主疏水阀的凝结水分别进入各自的凝结水回收系统，分别加压回收利用。蒸汽疏水阀的选型参数：

凝结水负荷（蒸汽负荷）G：kg/h；

安全系数A：根据加热设备型式确定；

工作压差ΔP：即蒸汽压力P1与疏水阀背压P2之差MPa；

最大允许压力P：一般为蒸汽系统最大工作压力MPa。所选择的疏水阀应不仅能满足在最大压差下正常工作，而且也能在最小压差下排放凝结水；

某公司烘干室加热蒸汽参数：0.4MPa/饱和蒸汽；

单台最大蒸汽流量：900kg/h。

本设计主疏水阀选用某品牌CK883型倒吊桶式疏水阀，完全满足系统需求。其结构形式为倒吊桶式，阀体材质铸铁，内件为不锈钢，内置过滤器。最高工作压力/温度为1.7MPa/232℃，可排凝结水量为2000kg/h。

由于各烘干室加热系统间断运行，为防止空气加热器设备内集水，在各设备凝结水出口至倒吊桶疏水阀前的支管上，安装＜0.1MPa排水的安全疏水阀（接管进入独立回水系统）。当其压差小于0.1Mpa，即低压或无压状态时，疏水阀可将凝结水自动排放；当压差大于0.1MPa疏水阀自动关闭。根据系统现状，选用型号AIC，规格DN20，压差0.1MPa的小浮球式疏水阀。安全疏水阀选用型号75-AICF，规格DN25，以便未加热时段破真空重力排水。

完善凝结水回收系统

为保证凝结水回收系统的正常运行，避免水击现象的发生，在疏水阀前后配管时，应注意避免反坡安装问题的发生，即让凝结水最好由高向低利用重力自流进入总管，总管布置尽量避免不必要的高度变化，也以由高向低自流布置为宜。两台相对应的设备疏水支管，不应相对顶牛进入总管，应分别错开接点汇入主管，以避免相互影响。同时在低压安全疏水及正常加热疏水系统，分别增加凝结水泵加压回收系统，将凝结水分别加压回收至锅炉房待处理利用。

增加凝结水除铁系统

凝结水有很高的经济价值，主要包括新鲜水的价值、软化的价值和热值3个部分。蒸汽凝结水的再利用，其最佳途径是进入锅炉作为补充水使用，以取得最大的节能效益。因此，对较洁净的蒸汽凝结水进行再处理，不仅可以减少软水使用成本，而且可以减少污水处理成本。根据工厂工艺情况，本方案在锅炉房增加凝结水除铁系统，可以阻止悬浮物进入锅炉，保证锅炉产汽系统的安全运行。

经济及社会效益分析

蒸汽凝结水回收量按50t/h，回收凝结水有效利用平均温度按85℃，生水平均温度按15℃考虑，项目实施完成后，每年可产生经济效益165.4万元。凝结水回收利用的经济效益具体计算如下：

凝结水价值=凝结水热价值+凝结水水价值。凝结水热效益折算为燃煤价格，凝结水水价值保守按生水价值算。全年运行时间按4000h。

凝结水热价值=（凝结水温度-生水温度）×比热×燃煤价格×锅炉热效率/煤低位热值=（85-15）×1×740×50%/5000=5.18(元/吨)

凝结水价值=凝结水热值+凝结水水价值=5.18+3.09=8.27(元/吨)

方案实施完成后，回收凝结水全部处理后进锅炉利用，则：每年可产生经济效益=回收利用凝结水量×单位凝结水价值×年运行时间=50×8.27×4000=1654000（元）

该项目的设计与实施，是认清形势，迎接挑战，认真履行社会责任，积极采取切实有效措施实现节能减排和低碳经济的具体体现，节约资源的同时创造了良好的社会效应，环境效益显著，应继续深化与推进。

结论

本文基于涂装、蒸汽、暖通管路等方面的理论，对原工艺流程进行了简介，分析存在的积水、水击、疏水不畅、蒸汽泄漏、凝结水水质不合格等问题，并提出可行性的改造方案，有效提高了能源的利用率，减少了蒸汽损耗。该方案实施后取得了良好的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1] 《实用供热空调设计手册》（陆耀庆主编，中国建筑工业出版社）；

[2] 《热能工程设计手册》（化工部热工设计技术中心站）；

[3] 《动力管道手册》（机械工业出版社）；

[4] 《蒸汽、空气和热水系统解决方案》（2012版）；

[5] 《蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求》（GB/T12712-91）；

[6] 《工业锅炉水质》（GB/T1576-2008）。