一、蒸汽冷凝水的特性

1、饱和蒸汽的全热量是指：一定压力下的饱和水的显热和汽化潜热之和。一般情况下，用汽设备只利用蒸汽的汽化潜热，这是因为蒸汽相变凝结换热转变成同压下的饱和凝结水时，饱和蒸汽所释放出的热量最大，而这时的高温凝结水所含的显热最大，约占蒸汽全热量的25%左右，为提高设备的换热效率，应尽快排出设备换热产生的凝结水。

饱和凝结水的闪蒸率可通过下式计算：

χ＝（h₁－h₂）／r     kg/kg

 式中：h₁-闪蒸前饱和水的热焓 kj/kg

  h₂-闪蒸后饱和水的热焓 kj/kg

r-闪蒸压力下相对应的蒸汽潜热kj/kg

2、由于蒸汽在产生、供热过程中，不可避免要混入不凝气，如：氧气O₂和CO₂等。 氧气O₂的来源主要是锅炉给水不除氧、或设备间断运行时真空吸入以及开放式蒸汽凝结水回收等原因。CO₂主要是由于锅炉给水中含有碳酸盐，在锅炉内分解产生CO₂。  

因为O₂和CO₂的存在，使凝结水形成电解质溶液，与金属管壁和设备附件间产生化学腐蚀和电化学腐蚀：   

 阳极：Fe→Fe²⁺+2e 

 阴极：O₂+H₂O+4e→4 OH^-

综合：Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃↓

Fe(OH)₂+2Fe(OH)₃→Fe₃O₄+4H₂O

由于氧化阳极的去极化作用，发生氧腐蚀后，在金属管壁产生1～30mm的鼓包，颜色为黄褐色或砖红色(Fe₃O₄)，表层里面产物为黑色粉末(FeO)。

因此，蒸汽凝结水通常含有铁化合物，最后形成不溶于水的Fe(OH)₃，使凝结水出现红水现象，并在金属管壁上析出后形成红色沉淀泥状物，大大缩短了蒸汽管网和用汽设备的使用寿命，给安全生产带来隐患。

为了从根本上防治和解决蒸汽管网和用汽设备的腐蚀问题，应做到锅炉给水除氧（0.02MPa，105℃）、除CO₂，设置汽水分离器，避免蒸汽提带水滴进入供汽管网。

二、回收高温蒸汽凝结水的综合效益  

1. 节约燃料10%～25%，以及锅炉软化水处理费用；

2. 降低锅炉负荷，稳定锅炉供汽压力，减轻锅炉和用汽设备的腐蚀，减少锅炉排污等，延长锅炉使用寿命。

3. 减少CO₂、氮氧化物、硫化物、烟尘等排放对大气的污染；

4. 改善环境，防止高温蒸汽凝结水排放对环境的热污染和对城市地下排水管网的腐蚀和破坏；

三、高温蒸汽凝结水回收方法及闪蒸汽利用

蒸汽在用汽设备中放出潜热凝结后，经过疏水阀排出的高温凝结水，通过回水管网回到集水罐中，由回收装置将凝结水送到锅炉或除氧器内，分为开式回收系统和密闭式回收系统。

1、开放式是回收系统：

回收的高温凝结水温度一般在110℃左右，系统又与大气相通，会产生大量的二次闪蒸汽排放到大气中，热损失很大，由于有空气进入系统中，造成管道严重的氧腐蚀；为了防止锅炉给水泵发生汽蚀现象，需要加入大量的常温软化水降至70℃以下，因为加入常温软化水与已经回收的高温冷凝水之和远远超过锅炉的实际蒸发量，因此，超过锅炉的实际蒸发量的降温后混合软化水都全部溢流损失。

2、密闭式蒸汽凝结水回收系统：

在整个回收系统中，高温凝结水不与大气相通接触，使凝结水热量尽量得到回收，不增加系统的溶解氧量；凝结水回收系统通过疏水阀后的背压运行，进入回收集水罐内，通过防汽蚀装置变频运行输送到锅炉，除氧器，蒸汽减温减压器等。二次闪蒸汽用于其它低压用汽设备，或软化水箱加热等。

四、锅炉给水泵输送高温凝结水产生的汽蚀问题

1.离心泵的汽蚀现象：

由于流体的动力作用，高温凝结水在进入水泵吸入口叶轮处产生局部压力降，如果水泵吸入口管路提供的压力不能满足叶轮处压力降的要求，即管路提供的压力低于高温凝结水的饱和压力时，凝结水将会汽化而产生大量汽泡，随着流动到达叶片后部的高压区而破灭，对水泵叶片产生冲击破坏等汽蚀现象。

2.汽蚀的表现：

高温凝结水在水泵叶片前压力降至饱和压力以下时，将汽化产生大量汽泡，汽泡随着流动到达叶片后部的高压区，其静压力超过饱和压力，汽泡中的蒸汽突然凝结而使汽泡破灭；同时，周围的高温凝结水以高速向汽泡中心运动，形成高频汽锤作用，在叶片表面上产生很高的局部应力和温度的升高，产生噪声和振动；供热信息网了解到这种反复的破坏过程和破坏作用，再加上凝结水与叶片之间的化学和电化学的腐蚀作用，造成叶片上海绵状或蜂窝状的汽蚀破坏现象。离心泵的汽蚀发生点在叶片入口边缘的低压侧和叶轮曲率最大的前盖板下。汽蚀的结果是大量汽泡破坏凝结水的连续性，并阻塞流道形成汽阻，增加流动阻力，使水泵的扬程、流量、效率明显下降，甚至报废。

3.防汽蚀发生的方法：增加离心泵入口的压力头

当输送水温度不同时，离心泵的最大吸水高度和最小必需的防汽蚀附加压头，即满足离心泵入口的最小正压头，请见下表：

因此，热力除氧器温度设定在104℃，离心泵的最小正压头为6m，罐体设置高度为7m。

五、高温蒸汽凝结水回收的几种方式

按照所采取的防汽蚀的原理和开发应用时间先后分类，回收装置有如下几种：

1.蒸汽（或压缩空气）加压法回收装置：

早期开发应用于凝结水回收系统，需要消耗高品位的新鲜蒸汽，辅助回收低品位的凝结水，系统运行中排放蒸汽和闪蒸汽，因此，需要一套换热系统来保证充分利用热能，凝结水也只能回到除氧器或锅炉软化水箱，不能直接进入锅炉。若采用压缩空气，系统必须做排空处理，系统存在氧腐蚀现象。自动控制系统和换热器的投资相对较大。

2. 往复活塞压缩机式回收装置及存在的问题：

该装置是利用活塞式空气压缩机的技术，改造用于回收带汽的凝结水。其特点是：用汽设备不安装疏水阀，设备回水进入一个罐中，相当于大排量的自动控制的疏水阀；压缩机靠双路逆向阀控制，间断运行，将连水带汽的凝结水压入锅炉。 

该种回收方式的特点是有的用汽设备不安装疏水阀，会造成系统漏汽损失增大，用汽设备热能利用率低，不同用汽压力设备的回水共管相互影响，阻力匹配不合理产生水击，严重影响低压设备运行，产生的负作用远大于凝结水回收本身。通过双回路逆向活塞控制，间断运行，凝结水连水带汽全部压入锅炉。

系统存在的问题如下：

① 用汽设备没有充分利用蒸汽的潜热，并且造成设备漏汽损失增大；

② 对多个用汽设备因用汽压力不同，其回水相互影响；

③ 在活塞运行一段时间后易产生漏油现象，使纯净的凝结水受到油污染；

④ 由于该回收系统是将汽水混合物一同压进锅炉，是体积流量，因此其输出管径远大于原锅炉给水管，有的从锅炉安全阀旁通管进入锅炉，给锅炉运行带来安全隐患；

⑤ 系统运行一段时间后，由于系统活塞和工艺漏汽以及锅炉给水未除氧，有一定量的氧气进入冷凝水系统当中，造成锅炉、供汽管网和用汽设备的氧腐蚀现象发生，供热信息网了解到锅炉水质不合格，排污次数增多，严重影响了锅炉、供汽管网和换热用汽设备的使用寿命。   

3.蒸汽凝结水回收防汽蚀装置机组

高温凝结水防汽蚀装置机组利用喷射泵的引射增压原理，在离心泵的吸入口形成输送高温凝结水对应的防汽蚀压头，解决离心泵防汽蚀的目的，同时也解决了喷射泵本身的汽蚀问题。因此，能够输送凝结水的温度可达160℃。

用凝结水自身的水循环实现高温凝结水的输送和回收，无需其它辅助设备，是低品位能的很好再利用。它通过设计的防汽蚀装置来实现输送高温凝结水的全部回收。适应各种不同用汽压力的工艺回收系统，高温凝结水可根据具体情况，变频运行输送到锅炉除氧器、蒸汽减温减压器，实现节能目的。

六、密闭式高温凝结水回收系统

   （一）系统组成

锅炉→用汽设备→疏水阀（根据用汽设备类型，合理选型）→回收管网（合理设计回水管径）→集水罐（设计耐压0.6MPa，调节定压0.05MPa左右，以系统安全运行顺畅回水为准，凝结水温度105～160℃）→蒸汽凝结水防汽蚀装置机组泵送高温凝结水→锅炉除氧器、蒸汽减温减压器。

   （二）系统的附属设备

1.集水罐

在密闭式凝结水回收系统中，集水罐起收集、缓冲、平衡回水以及通过水位控制防汽蚀装置水泵启停的作用。为了减少二次闪蒸汽的排放和利用二次闪蒸汽，集水罐是在一定压力状态下运行，

因此，按照压力容器标准设计制造。

2.闪蒸汽压力调节阀组

闪蒸汽压力调节阀组是用于调节集水罐的二次闪蒸汽压力，在保证高温凝结水回水顺畅的基础上，控制闪蒸汽的排放量。二次闪蒸汽可用于热力除氧，大幅减少新鲜蒸汽的使用。

七、关于安装疏水阀

（一）用汽设备安装疏水阀的必要性

1.排除用汽设备的不凝气（空气等）

蒸汽疏水阀以阻汽排水为主要目的，由于蒸汽中有不凝气存在（如：空气），要求疏水阀具有排不凝气的能力，防止用汽设备凝结水排除管形成“汽塞”现象，防止用汽设备的氧腐蚀，提高用汽设备的换热效率。

 2.排除用汽设备的凝结水

①防止用汽设备排除冷凝水时发生的水击现象，避免水击对设备、管网和管件产生的破坏；

②迅速排除用汽设备的凝结水，提高用汽设备的换热效率；

③大幅降低蒸汽凝结水对用汽设备的腐蚀（主要是电化学氧腐蚀）。

（二）几种主要疏水阀的型式和特点 

（三）疏水阀的选型

1.蒸汽管网疏水阀的选型：

应及时疏水，防止蒸汽带水或水锤现象，体积要小，防冻。因此，建议采用热动力式疏水阀和压力平衡式膜盒疏水阀。疏水倍率取2～3。

2.低温换热器疏水阀的选型：

对于小型夹层加热锅、散热器、伴热线等，允许有过冷度和少量积水，以利用凝结水的显热。热静力或压力平衡式膜盒疏水阀。疏水倍率取2～4。

3.高温换热器疏水阀的选型：

为了保证用汽设备的换热效率，必须将设备产生的凝结水迅速排除，不许积水，否则，会造成散热面不足，严重影响设备的换热效率；对于空气加热器，积水会造成设备严重水锤和腐蚀。建议采用具有排空作用和大排量的组合型疏水阀--膜盒式杠杆浮球疏水阀，其次是自由浮球疏水阀。一般情况，疏水倍率取3～5；对于如造纸机滚筒设备的疏水，疏水倍率取5～10。

    4.疏水阀选型时，要考虑用汽设备是连续生产，还是间断生产，以及外网供入蒸汽的干度的高低，即含凝结水量的多少。根据实际情况，合理选择疏水阀的疏水倍率，保证用汽设备顺畅排水，安全高效运行。

（四）疏水阀的安装

1.疏水阀安装的原则：

最好是单台设备疏水，避免相互干扰；根据实际情况，可以多台组合集中一个大排量的疏水阀。

蒸汽管线疏水最好安装同管径、DN100以上的管线选用DN100的三通贮水室，然后再安装疏水阀。

2.疏水阀安装的主要附件：

①过滤器：清除疏水阀前蒸汽系统中的锈垢、焊渣、油污，保护疏水阀、减压阀等。

②汽水分离器：分离出蒸汽中细小的水滴，避免磨损阀口，提高蒸汽品质（干度）。

③止回阀：在余压回收系统中，疏水阀后凝结水的具有一定的背压和管网爬高，当用汽设备停止供汽时，其背压和位差可能逆流，对设备形成倒灌积水，造成氧和二氧化碳渗入，使凝结水PH值降低，增大了设备和管网的腐蚀。因此，在余压回收系统中，疏水阀后必须安装止回阀。

④窥视镜：为了更好检查疏水阀是否正常工作，最简单的检漏装置是窥视镜。但是，窥视镜的镜片易结垢，影响观察效果，应及时清洗或更换。