目前建筑能耗已占全國總能耗的四分之一。民用建筑的采暖、空調、熱水、洗滌和炊事等設備,大多以蒸汽為加熱介質。在使用過程中產生大量的蒸汽凝結水,如何實現對其的高效回收和充分利用,一直是工程技術人員研究的課題。
1、民用建筑蒸汽凝結水的特點
民用建筑中各類用汽設備的工作壓力P≤0.5MPa,主要為間接加熱設備,被加熱介質一般為無毒無害物質,因此其排放的凝結水水質好、純度高,水溫通常為100℃以下,且用汽設備較為集中,便于管理與回收利用。蒸汽凝結水的回收利用有較高的應用前景和經濟價值。
2、民用建筑蒸汽凝結水的現狀和思考
民用建筑蒸汽凝結水大多按傳統方法回收為鍋爐給水,由于蒸汽凝結水呈弱酸性,為防止鍋爐被腐蝕,在鍋爐運行時需要人工加堿進行平衡。目前也有技術僅對蒸汽凝結水熱量進行回收,將凝結水予以直接排放[3],造成了水資源的浪費。為了實現蒸汽凝結水的最大利用,已有專利技術[4]將蒸汽凝結水回收集中后,再供到熱水系統應用,但該方法存在蒸汽凝結水需二次輸送沒有即時利用的問題。
筆者單位位于浙江省東南沿海城市的一家三級甲類綜合性醫院,擁有病床1600多張,主要建筑二座大樓建筑面積均為3萬平方米,過去由于種種原因將蒸汽凝結水直接排放未予利用,造成熱量及水資源的較大浪費。經質量部門多次對蒸汽凝結水水樣分析,其中PH值為5.19~6.16之間,呈弱酸性,其余水質指標均在國家生活飲用水衛生標準限值內,因此具有較高的回收價值。但由于大樓已經投入使用,重新安裝蒸汽凝結水回收管路難度較大,經反復比較研究,根據兩座大樓座落情況擬定將蒸汽凝結水分別回收到各自熱水系統中的技改方案。由于目前市場上無現成的配套回收設備,筆者參考相關文獻,結合原管路實際情況,自行研制回收裝置,并經過三年不斷改進、完善,使該裝置技術日臻成熟。
3、主要技術與工藝
回收裝置的具體工藝流程如下頁圖所示。
用汽設備的疏水閥出口用集水管與集水槽內一段U型管連接。當用汽設備的疏水閥排出帶壓的蒸汽凝結水,經U型管釋放壓力且二次蒸汽再次凝結后,自然排放到開放式集水槽。集水槽和儲水箱用于蒸汽凝結水的收集和存儲,均采用不銹鋼材料,并采用保溫措施來減少熱損失。為了便于蒸汽凝結水的即時回收以及滿足各種蒸汽設備凝結水的有效排放,集水槽的入水口高度一般為50~60cm,容積按10~15min最大回水量確定。集水槽中安裝高靈敏度的電子水位控制器,實現蒸汽凝結水的即時回收和利用;出水口安裝在底部,當水泵處在低水位工作時,防止蒸汽凝結水在出水口形成漩渦,專門加置防渦板,避免吸入空氣產生汽蝕。儲水箱的容積,按熱水用水最少時段蒸汽凝結水最大量時的富余量確定。
由于蒸汽形成凝結水過程中夾帶了設備上的一些雜質,本裝置采用熱水系統的水處理裝置進行處理。同時對蒸汽凝結水的PH值進行實時監測,當PH值低于設定值時,可自動加堿液進行緩沖,以達到國家生活飲用水衛生標準。
回收裝置采用變頻調速恒壓給水技術,要求蒸汽凝結水給水壓力設定大于供水壓力,可使蒸汽凝結水壓入熱水系統中,與熱交換器內冷水摻和或加溫達到設定溫度后供用戶使用。通過水泵電機的軟啟動,使熱水系統壓力處于穩定狀態。蒸汽凝結水泵采用耐溫120℃熱水泵,共設兩臺,水泵流量按蒸汽凝結水最大流量的1.2倍確定,揚程為熱水系統設計供水壓力換算后的1.2倍。
控制系統采用PLC可編程控制器、變頻器及酸堿度控制器,依據集水槽和儲水箱的水位、管道壓力、流量及熱交換器內的溫度、PH值等參數,分別對水泵、儲水箱與堿液桶的電磁閥等進行智能控制,裝置的兩臺水泵可根據系統水量變化依次投入或退出運行。該控制系統也可以納入BA系統實現監控。裝置具有對水超壓、超溫、斷水、缺水及電器安全保護功能,確保運行安全。利用蒸汽凝結水純度高、電導率低(5μs/cm左右)的特征,可安裝電導率感應器進行水質監測,當電導率異常時,裝置自動停機并聲光報警。
4、結果
4.1 使用該回收裝置結果:熱水系統的設備和功能不變,操作依舊。熱水經質量部門多次取樣檢測,達到國家生活飲用水衛生標準。
4.2 20層病房大樓內有采暖、制冷、開水、熱水用蒸汽設備,實施后年再利用水8715噸,回收余熱可節省標準煤70噸,占該樓用蒸汽熱量的6.0%,每噸蒸汽凝結水回收耗電1.2度,年可節支9萬元。5層門診病房綜合樓,內有采暖、熱水用蒸汽設備,實施后年再利用水3255噸,回收余熱可節省標準煤22.4噸,占該樓用蒸汽熱量的5.1%,每噸蒸汽凝結水回收耗電0.5度,年可節支3萬元。
4.3 回收裝置的各類組件市場上均有銷售,箱、槽可自行制作。一套需3萬元左右。采用Na2CO3作為調整PH值的緩沖劑,每噸蒸汽凝結水實際耗用Na2CO3約5克。
5、結論
5.1 本文介紹的民用建筑蒸汽凝結水就近即時回收到熱水系統的技術,充分利用蒸汽設備產生的凝結水,有良好的社會效益和經濟效益。凡使用蒸汽的賓館、醫院、辦公樓、寫字樓等單位均可選用該項節能技術。
5.2 該裝置適用于100℃以下的蒸汽凝結水回收,具有效率高、運行成本低、可靠性高、維護方便、投資合理等特點。既可用于熱水系統,亦可用于鍋爐給水,由于采用了酸堿控制工藝,使水質達到國家相關標準,并實行電導率感應器監測水質,為用水安全提供了技術保障。
5.3 裝置雖采用開放式回收,
但經U型管技術處理后,熱量回收效果接近密閉式回收方式。集水槽蒸汽凝結水入口高度降低,蒸汽凝結水能自然排放,減少用汽設備積水,提高其熱交換能力,并避免了水擊現象,改善用汽設備的運行情況。整個裝置容積較小,使蒸汽凝結水即時回收利用。采用變頻調速恒壓給水技術,出水壓力可準確設定,并有節電效果。水泵實行軟啟動,維持了熱水系統的壓力穩定。--臺州醫院 沈道永 蔡顯晟 阮平巧 林國明
參考文獻
[1]羅憶,劉忠偉.建筑節能技術與應用.化學工業出版社.2007,1。
[2]本書編委會,建筑工程節能設計手冊.中國計劃出版社.2007,4-5。
[3]周光星,賓館業蒸汽系統存在的問題調查和節能方法[J].節能與環保,2008,11:48-49
[4]中國專利ZL02214198.7








