蒸汽凝液余热回收在供热及空调中的应用

蒸汽凝液余热回收在供热及空调中的应用

张国旺 

天津渤化化工发展有限公司  天津市 300454

摘要：本文主要介绍了蒸汽凝液预热在生产中的回收利用。近几年国家提出碳达峰与碳中和的“双碳”政策，提倡绿色、环保、低碳的生产生活方式，加快降低碳排放步伐，引导绿色技术创新，提高产业和经济的竞争力。为响应国家“双碳”政策，公司进行蒸汽余热回收改造，减少能源损失浪费，节能降耗，降低企业运行成本，为国家的“双碳”目标做出一份贡献。

关键词：蒸汽凝液余热回收供热空调  节能降耗

1、引言

2020年，中国基于推动实现可持续发展的内在要求和构建人类命运共同体的责任担当，宣布了碳达峰、碳中和目标愿景。习近平总书记强调，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局；要推动绿色低碳技术实现重大突破，抓紧部署低碳前沿技术研究，加快推广应用减污降碳技术，建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和科技创新服务平台。未来，中国将着眼于建设更高质量、更开放包容和具有凝聚力的经济、政治和社会体系，形成更为绿色、高效和可持续的消费与生产力为主要特征的可持续发展模式，共同谱写生态文明新篇章。节能降耗作为国家一项重点工作已经逐渐落实到社会生活的各个方面，也是作为实现国家“双碳”目标的重要手段，公司蒸汽余热回收改造作为节能减排的建设项目完全与国家的“双碳”政策规划相符。

2、蒸汽凝液余热回收改造背景

公司生产中有500t/h左右（约80℃）的蒸汽凝液，公司办公区、食堂及浴室项目厂前区热站及冷站，夏季冷站制冷采用两台顿汉布什生产的制冷量3000KW离心式冷水机组，电动机驱动单台输入功率533KW，一用一备；冬季热站采暖采用的为70℃--95℃、50℃--60℃蒸汽-水热交换器各两台，其中70℃--95℃蒸汽-水热交换器设计换热量1.1MW,无法通过冷凝水换热获得， 50℃--60℃蒸汽-水热交换器设计换热量4.0MW,可以不用蒸汽，用新增的冷凝水热交换器获得，运行参数为设计参数的70%，实际运行总换热功率为2.8MW,蒸汽耗量为4t/h.以上制冷供暖需求的动力输入均可以由冷凝水余热驱动实现。通过回收冷凝水余热夏季制冷，冬季采暖，可实现节能减排，降低原有运行费用。

3、蒸汽凝液余热回收改造方案简介

蒸汽余热回收采用凝液余热，夏季利用热水溴化锂机组制冷，冬季利用板换采暖。

余热回收改造是将冷站原有的两台离心式冷水机组拆除一台，在原机组位置新增安装一台热水单效型吸收式冷水机组，新增机组与保留的一台离心式机组互为备用，冷水机组和冷冻水泵、冷却水泵均不用改造，运行中如果出现余热冷凝水不足或设备故障，随时可以切换回到离心冷水机组运行模式，保证了节能改造后运行的安全可靠性。

余热回收改造热站新增一台4MW水-水热交换器一台，放置在二楼热交换间内。

余热回收改造将引入蒸汽凝液350 t/h到厂前区冷站及热站二层热交换机房，管径为DN300，凝液供水管约600米，凝液回水管约1500米。利用原有机组的运行参数监控点位及上位机，并新增热水型溴化锂吸收式冷水机组运行参数监控点位上传上位机进行运行控制。

新增热水型溴化锂吸收式冷水机组参数规格表如下：

新增换热器参数如下：

4、蒸汽凝液余热回收工艺流程说明

蒸汽凝液引入制冷站，夏季通入溴化锂制冷机组进行制冷，凝水余热利用降温后回到原有管道系统，机组冷水及冷却水接入原有电制冷机组管道接口处。

冬季将凝液通入板换换热，关闭制冷机组热水进口阀门，换热后热水回到原有管道系统，二次侧换热后的热水接入采暖管道。

蒸汽凝液余热回收制冷、采暖系统图：

图1  蒸汽余热回收空调制冷工艺图

图2  蒸汽余热回收供暖制热工艺图

5、节能效果

蒸汽余热回收改造后，夏季空调运行4个月120天，离心式冷水机组输入功率533.3KW.其额定cop为5.6左右，考虑机组运行衰减问题，其cop暂按5考虑。

每年夏季节电2209/5KW*24h*120天=1272384KWh

溴化锂制冷机组与电制冷相比，其冷水泵组耗电量相同，暂不考虑驱动热源增压泵问题，上述水泵改造前后耗电量相同。与原工艺相比，需增加溴化锂制冷机组的自身耗电量及多开启一台冷却水泵，该耗电量约为132+13=145kw左右，则溴化锂机组新增耗电量：

145KW*24h*120天=417600KWh

整个制冷机节省耗电量为：1272384-417600=854784KW

以每度电单价0.7元计，每个夏季节约费用为：

854784KWh*0.7元/KWh=59.835万元

冬季采暖运行4个月120天，汽-水热交换器实际运行总换热量4MW,节省蒸汽6T/h.（按570kcl/kg焓差考虑）

每年冬季节约蒸汽6吨/h*24h*120天=17280吨蒸汽

以蒸汽单价220元/吨计，每个冬季节约费用为：

17280吨*220元/吨=380.16万元

全年节约费用=59.835万元+380.16万元≈440万元。

6、结束语

通过蒸汽凝液余热回收项目技术分析，在运行稳定性上是有保证的，在经济效益上是显著的、在环境效益和社会效益上是良性的，蒸汽余热回收改造既满足了公司供给供热、夏季制冷的需求，又能达到节能降耗降低企业运行成本的目的，响应了国家“双碳”目标，为国家碳达峰及碳中和目标贡献了一份力量。

参考文献

[1]《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG21-2016.

[2]《热交换器》 GB/T151-2014.

[3]《压力容器焊接规程》 NB/T47015-2011.

作者简介：张国旺（1987—），男，2011年毕业于辽宁石油化工大学热能与动力工程专业，现就职于天津渤化化工发展有限公司公用工程中心，主要从事公用工程生产运行与管理工作。

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