摘 要：介紹了密閉式蒸汽凝結(jié)水回收節(jié)能技術(shù)，及采用抽汽噴射器的新技術(shù)來(lái)回收乏汽分析了此類(lèi)噴射器的工作特點(diǎn)和節(jié)能意義，介紹了此類(lèi)噴射器在實(shí)際中的使用情況。

1.蒸汽凝結(jié)水密閉式回收節(jié)能技術(shù)簡(jiǎn)介

在各工業(yè)行業(yè)，廣泛使用蒸汽作為熱媒進(jìn)行加熱、濃縮、結(jié)晶或干燥等工藝過(guò)程。蒸汽在間接加熱設(shè)備中釋放出潛熱，給物料提供熱量以后，形成的蒸汽凝結(jié)水需要盡快排出。作為重要的余熱資源，蒸汽凝結(jié)水不僅含有相當(dāng)?shù)臒崃浚s占蒸汽熱值的20%～30%），而異本身也是優(yōu)質(zhì)的水資源。因此，在能源和水資源都緊缺，且價(jià)格日益攀升的形勢(shì)下，科學(xué)合理且高效地回收蒸汽凝結(jié)水，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

目前在各企業(yè)中普遍使用的是一種開(kāi)放式的回收方法。在開(kāi)式回收系統(tǒng)中，某些環(huán)節(jié)（主要是回收點(diǎn)的集水罐、回收管道）是對(duì)大氣開(kāi)放的，目的是方便凝結(jié)水的回流二但是，這不僅使水質(zhì)被污染，相當(dāng)多的一部分熱量還通過(guò)排放乏汽丟失以及通過(guò)壁面散失。在實(shí)踐中可以看到，乏汽在排放中還夾帶走一部分水分；更為嚴(yán)重的是，由于水溫很高而造成普通離心泵產(chǎn)生帶氣蝕運(yùn)行，無(wú)法正常輸送；很多高溫凝結(jié)水在實(shí)際上是溢流排放的。因此，開(kāi)放式回收系統(tǒng)對(duì)余熱的回收量十分有限。

密閉式回收技術(shù)可以有效地提高蒸汽凝結(jié)水的余熱回收率。從理論上的分析可以看到，提高高溫冷凝水回收的溫度，回收熱量增加的不僅是冷凝水的顯熱，還包括減少以至消除閃蒸汽排放損失的潛熱。

在實(shí)踐中，疏水器的漏汽在開(kāi)放式回收中也是很難解決的問(wèn)題（除非大量噴淋冷水），而在密閉式回收中漏汽卻可以得到有效的回收利用。這就使得密閉式的回收技術(shù)在實(shí)際上得到了成倍于開(kāi)放式回收的經(jīng)濟(jì)效益，在工廠企業(yè)中受到極大的歡迎。

采用密閉式回收，可以正常輸送高達(dá)150℃的高溫冷凝水，但回收系統(tǒng)中不可避免地存在一些“乏汽”。所謂乏汽，是飽和狀態(tài)的冷凝水在減壓時(shí)產(chǎn)生的閃蒸汽和疏水器（或疏水設(shè)備）的漏汽的混合體。不少企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)余熱零排放的目標(biāo)，經(jīng)常采用的回收余熱的節(jié)能措施有幾種：

(1)適當(dāng)提高回收冷凝水的品位。但這可能造成用汽生產(chǎn)設(shè)備排放冷凝水背壓增加，在有些行業(yè)就比較難以解決。

(2)用增加換熱設(shè)備吸取利用部分熱量。但由于受到地理位置、生產(chǎn)流程、費(fèi)用增加等方面因素的影響，對(duì)不少單位來(lái)說(shuō)也可能顯得不現(xiàn)實(shí)

(3)采用高效的噴淋撲霧設(shè)備來(lái)達(dá)到既吸收利用部分余熱，又可以得到數(shù)量可觀的高溫?zé)崴?。但是，限于冷態(tài)軟化水和回收的高溫冷凝水在質(zhì)量和熱量上的平衡問(wèn)題，其應(yīng)用面也有限

(4)采用汽抽汽噴射器。即使用高壓新鮮蒸汽抽吸低壓閃蒸汽，形成壓力適中的蒸汽，并供應(yīng)用汽設(shè)備使用（在一些資料中稱為“熱泵”）。但是，往往這些壓力適中的蒸汽也很難恰好有合適的設(shè)備與之匹配使用。從能量平衡的角度看，需要的較高壓蒸汽量很大（不是簡(jiǎn)單的算術(shù)平均值），生成的混合氣體也可能太多，反而成為一種新的負(fù)擔(dān)。

通過(guò)上面的一些分析，我們?cè)O(shè)計(jì)并在實(shí)際中使用了一種水抽汽噴射器，從而成為有實(shí)際意義且很有效的節(jié)能手段。

2.抽汽噴射器是處理乏汽的有效工具

在密閉式蒸汽冷凝水回收系統(tǒng)中，抽汽噴射器設(shè)置在高溫冷凝水回收泵裝置的后部，它使用已經(jīng)提升壓力后的凝結(jié)水作為工作流體，來(lái)抽吸集水罐內(nèi)經(jīng)過(guò)自力式壓力調(diào)節(jié)閥門(mén)排出的壓力較低的乏汽，經(jīng)過(guò)噴射器的工作作用，乏汽被裹吸混合到高溫高壓凝結(jié)水中，一起輸送到目的地。在這個(gè)過(guò)程中，一部分乏汽發(fā)生相變以凝結(jié)水形式溶入，另一部分在到達(dá)輸送目的地（如除氧器等）以后會(huì)析出，得到很好的回收利用。

通過(guò)加裝抽汽噴射器，可以將相當(dāng)一部分乏汽的熱量回收利用，同時(shí)也在一定程度上降低集水罐的壓力，方便了冷凝水的回流，提高了回收系統(tǒng)的可靠性，擴(kuò)大了回收技術(shù)的應(yīng)用范圍。

抽汽噴射器與一定的自控手段相結(jié)合，可以更好地發(fā)揮其作用。在實(shí)踐中選用適用的壓力自控閥門(mén)，高溫回收泵裝置采用PLC邏輯編程器和電機(jī)變頻運(yùn)行技術(shù)，節(jié)省了電能的同時(shí)也使得噴射器的運(yùn)行更為穩(wěn)定可靠。

抽汽噴射器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，一定要與生產(chǎn)工藝和實(shí)際密切地聯(lián)系和結(jié)合起來(lái)合理的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，更加有利于生產(chǎn)的正常進(jìn)行；生產(chǎn)中一般難免的工藝參數(shù)的變動(dòng)，也應(yīng)該在設(shè)計(jì)的運(yùn)籌中得到充分的考慮和應(yīng)對(duì)。

3.抽汽噴射器理論和分析

抽汽噴射器是水抽氣類(lèi)型噴射器中的一種另類(lèi)。圖1為該類(lèi)噴射器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)原理圖。

工作流體Qo是高溫冷凝水（雖然高溫，但由于回收裝置的加壓，它已經(jīng)處于一種過(guò)冷狀態(tài)）；被吸流體Qs是冷凝水回收系統(tǒng)中的乏汽；經(jīng)過(guò)其工作過(guò)程，出口的混合流體為Qc。根據(jù)抽汽噴射器的基本理論，在其工作過(guò)程中，工作流體從過(guò)冷狀態(tài)過(guò)渡到接近飽和狀態(tài)，不應(yīng)有相變發(fā)生；而被吸流體則經(jīng)歷了：稍有減壓（體積稍有膨脹）一增壓（受高壓工作流體引射、裹吸和混合）一相變（凝結(jié)成冷凝水的一部分）。正因?yàn)橛邢嘧兊陌l(fā)生，被吸乏汽的數(shù)量得以較大幅度的增加。事實(shí)也證明了這一判斷。

抽汽噴射器的工作能力集中體現(xiàn)到流量比q這個(gè)性能參數(shù)上，因?yàn)镼o在噴射器工作中是恒定的，提高q值就等于增加了Qs，亦即可以抽吸更多的乏汽，達(dá)到更好的節(jié)能效果。

噴射器的臨界流量比公式：

式中：m為噴射器的面積比；h為噴射器的臨界壓力比。本式適用γs =1的場(chǎng)合。

從公式可以看到，優(yōu)選噴射器的最佳面積比，成為設(shè)計(jì)實(shí)際性能良好的抽汽噴射器的關(guān)鍵。合適的面積比具有最好的抽吸能力和混合裹吸能力。否則，就會(huì)造成抽汽能力差、抽汽量少的后果。

我們通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，得到一組最佳面積比的參數(shù)。在實(shí)際中的使用，得到了不錯(cuò)的效果。

4.抽汽噴射器在實(shí)際中應(yīng)用的實(shí)例

在實(shí)際使用中，抽汽噴射器根據(jù)不同的需要和工藝流程，具有幾種應(yīng)用模式。圖2顯示了一個(gè)典型的應(yīng)用工藝流程。

(1)在山東德州一家大型合成氨化肥企業(yè)的應(yīng)用。抽氣噴射器選行正常，雖然由于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的背壓值與原來(lái)提供的預(yù)計(jì)值有一些差別而影響到噴射器的效率，但是通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，仍有較好的抽汽效果（降低集水罐壓力0.03～0.05MPa），抽汽量在1t/h左右。

(2)在遼寧盤(pán)錦一家造紙企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。

抽氣噴射器運(yùn)行正常，盡管實(shí)際背壓值（0.05～0.1MPa）與原來(lái)提供的預(yù)計(jì)值（0.15～0.25MPa）相差較大而一定程度上影響到噴射器的效率，但是通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，仍有較好的抽汽效果，基本上消除了乏汽的排放量。

5.抽汽噴射器節(jié)能效益的分析

抽汽噴射器的節(jié)能效益，集中體現(xiàn)在增加回收了一部分原來(lái)可能要排放的乏汽的熱量。應(yīng)該承認(rèn)，噴射器本身就是一種效率比較低的流體設(shè)備，再加上水和水蒸氣在比容方面的巨大差別，使得噴射器的抽汽能力突出到工作流體抽吸乏汽并盡可能地促使凝結(jié)的過(guò)程上面。蒸汽熱工性能見(jiàn)表1。

通過(guò)表1以及噴射器的能量和動(dòng)量定律，結(jié)合實(shí)際的數(shù)據(jù)，可以分析計(jì)算得到設(shè)計(jì)合理高效的抽汽噴射器，可以凝結(jié)工作流體質(zhì)量3%～5%的乏汽，再加上裹吸混合的乏汽量，總體可以消化回收冷凝水量5%～8%的乏汽量。這樣，對(duì)于質(zhì)量較好的疏水器（漏汽率控制在2％以內(nèi)）以及控制較好的閃蒸量（比如在5%～8%），該抽汽噴射器就可以完全吸收和消化全部乏汽。

6結(jié)語(yǔ)

水抽汽噴射器的成功設(shè)計(jì)和使用，在很多場(chǎng)合可以消化、吸收相當(dāng)一部分乏汽，進(jìn)一步完善了密閉式蒸汽冷凝水回收節(jié)能技術(shù)。如果再結(jié)合其他輔助手段，可以在整個(gè)回收系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)余熱的“零排放”的最佳目標(biāo)。這為我國(guó)節(jié)約能源事業(yè)、為蒸汽余熱回收這個(gè)課題，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的局面。