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【摘要】通过理论计算、计算机模拟以及实际工程的应用，结合一套引射能力为1t/h、引射蒸汽为0.55~0.64MPa,背压为0.19~0.20MPa冷凝水回收利用项目，通过对常规蒸汽引射器结构进行调整与优化，有效解决了小压差蒸汽引射工程实际需要，使得研究从实验室走向工程应用。
本文主要探讨了蒸汽喷射泵在冷凝水回收系统中的具体应用，在探讨蒸汽喷射泵的基础上，分析了其在冷凝水回收系统中的具体应用情况，可以为蒸汽喷射泵的使用提供参考。
【关键词】蒸汽喷射泵；冷凝水；回收系统；应用
中图分类号：TQ574文献标识码： A
一、前言
目前，蒸汽喷射泵在众多领域都有广泛的使用，在冷凝水回收系统中，运用冷凝水回收系统也将可以得到很多的收效，所以，探讨蒸汽喷水泵的使用方法非常有必要。
射流泵技术大规模应用始于上世纪30~40年代，70年代得到了普遍应用，目前已经渗透到国民经济中各个领域。在水力电力工程、交通运输工程、环境保护工程、城镇给排水及消防工程、矿山冶金工程、石油及地质勘探工程、航空航天工程和核动力工程等实际工程领域中得到应用，特点是压差较大，便于实现。传统设备在生产工艺上能够满足生产需要，但结构复杂，体积庞大，而且不能满足一些特殊要求，特别是对应一些压差很小的乏汽回收系统，传统的设备自身内部的压力损失就很大，而无法满足工程应用，为此，20世纪80年代，诸多蒸汽喷射泵研发人员及工程技术人员对喷射泵技术进行深化探究，如何形成一种特殊的脉冲射流，进行了大量的研究与实验。
如何实现小压差蒸汽喷射，所属团队的研发人员通过理论计算、计算机模拟，将射流泵技术引进染整纺织系统冷凝水回收系统中，进行试验性尝试。
二、蒸汽喷射泵的性能研究
对蒸汽喷射泵的性能造成影响的因素主要有两个方面：操作工况和结构参数。其中，操作工况包括工作压力Pp、引射压力PH和背压Pc等，结构参数包括喷嘴的结构，喷嘴出口和混合室入口的距离，扩散管的长度和锥度，以及喷嘴的面积比等参数。
1、蒸汽喷射泵操作工况的影响
在不同的PP、PH和PC的条件下，对蒸汽喷射泵所造成的影响也不同，这些参数中，有一个最优的操作条件将产生蒸汽喷射泵的最大喷射系数μ，这个数值就是引射流体和工作流体质量流量之间的比值。
2、蒸汽喷射泵结构参数的影响
对蒸汽喷射泵的结构进行优化将会改变喷射泵的性能，其优化范围非常广泛，比如可以对喷嘴的位置进行最准确的确定，可以对喷嘴的结构进行优化设计，对喉管面积进行最合适的改变或将扩散管的长度略做调整，这些结构的优化都可以从很大程度上提高喷射泵的使用性能。相关专家对在两种不同锥度的喷嘴下喷射器的内速度和壁面压力分布状态进行过研究，测定结果表明，二者之间对应于一定的面积比时会造成喷射泵的最大喷射系数和最大压力比。另外有些专家学者还对不同形状的喷嘴进行了研究，比如椭圆型喷嘴或花瓣型喷嘴，并对形状和喷射系数之间的关系进行了研究测定。测定结果表明，不同锥度的喷嘴对于喷射器的性能影响并不大。
三、工艺流程介绍
图1 工艺流程图
1.蒸汽喷射器2.闪蒸罐3.凝结水泵
引射源汽体通过蒸汽喷射器形成高速动能，带动被引射源汽体在混合段充分混合、降速、升压，产生大于原引射源过热量的饱和蒸汽。该系统由蒸汽喷射器、闪蒸罐、水泵、控制系统及管道和保温组成，使用0.55~0.65MPa的过热蒸汽作为引射源，提取凝结水余热，引射后形成0.19~0.21Ma的生产用饱和蒸汽，供机台使用。利用Aspen Plus化工模拟流程软件对闪蒸罐允许情况进行模拟。见：图2能量平衡模拟
图2能量平衡模拟
四、传统冷凝水回收系统
冷凝水回收系统可分为开放式、半开放式和密闭式。
1、开放式回收
工作原理：冷凝水经回收主管将冷凝水引至开放式水箱，再通过加压装置将回收的冷凝水输送至锅炉内。其投资成本低廉，能够实现相当程度的节能效果，但只能回收80～100℃以下部分的热能，超过100℃时，即产生沸腾蒸发现象，成为二次蒸汽并蒸发于大气中，造成能源浪费。
2、半开放式回收
工作原理：冷凝水经回收主管被引至水箱内，再经加压水泵将冷凝水输送至除氧器内，在除氧器内以冷软化水、热水混合的方式，进行软水的预加热，以达到热能利用的目的，再通过锅炉给水泵供给锅炉使用。因为除氧器本身属于开放式的容器，仍无法杜绝热能浪费严重的情况。
3、密闭式回收
工作原理：回收主管将冷凝水引至回收罐内，再经由回收加压装置直接将冷凝水输送至锅炉内使用。此回收方式可以有效地防止热能源的泄漏，提高冷凝水回收的利用率，是较为理想的回收方式。仅能回收冷凝水，而无法产生生产所需低压蒸汽。而蒸汽喷射泵装置，弥补了这个不足，将冷凝水回收工程中，并产生低压蒸汽满足生产需要。见：图1 工艺流程图
五、实例应用
1、企业现状
浙江美欣达印染集团股份有限公司（股票代码：002034）位于浙江湖州，是一家专为高端品牌服装提供高档面料的棉织物印染企业，属于中国印染行业十佳企业、国家火炬计划重点高新技术企业。在生产中主要用蒸汽热能环节是拉幅整形、漂洗、清洗、染色等。
2、企业存在的问题
(一)冷凝水热量的损失。冷凝水是高品位的饱和水,其所含热量约占蒸汽所含熱量的20%左右。蒸汽在进行放热后，释放到敞口水箱中，形成90℃左右的冷凝水后，重新进入漂洗工序。为典型的蒸汽利用开式系统，能源浪费明显。
(二)拉幅定型机采用导热油锅炉，通过换热器换热，形成热风对所需定型的布匹进行定型。导热油锅炉采用煤作为燃料，无法满足区域禁煤规定，为此，进行燃料替代，利用天然气直燃系统，作为拉幅定型机的加热系统。
3、解决方案
(一)将拉幅定型机为主的生产上的原有开式回收系统改为闭式回收系统,通过增设蒸汽喷射泵，对高温冷凝水进行回用，形成部分蒸汽从新进入拉幅定型机的定型系统。
(二)利用天然气直燃系统代替导热油加热系统。具体技改内容不在本文中叙述。
4、节能效益分析
原始数据:主蒸汽压力0.60MPa；蒸汽流量21t/h；生产系统所需蒸汽压力0.19~0.21MPa。0.5MPa冷凝水为12t/h；0.2MPa冷凝水为8t/h；经过蒸汽喷射器回收，冷凝水变为19 t/h；进入生产系统蒸汽总量为22t/h；压力为0.2MPa；
(一)小时增加蒸汽量:q=1t/h。
(二)蒸汽单价:j=220元/t。
(三)年度运行小时数:T=8000h。
(四)年度节约资金：
5、改造费用
系统改造的总费用为50万元,所需主要设备,见主要设备表1.
序号 设备名称 型号规格 数量
1 蒸汽喷射器 P20/1-0.6 1
2 闪蒸罐 2.5-C 1
3 凝结水泵 H=20m；q=25m³/h 2
4 控制系统 Ps-Enn-III 1
主要设备表1
6、投资回收期
T=4个月
六、结束语
综上所述，将蒸汽喷射泵运用在冷凝水回收系统中，闭式系统较开式冷凝水系统节能优势明显，而蒸汽喷射泵系统较传统闭式冷凝水回收系统，无须加压，即可取消减压系统，而获取满足工艺需要的低压蒸汽。在今后冷凝水的回收系统中，可以结合实际，采取一些有效的方法来合理的运用蒸汽喷射泵对冷凝水进行回用。
【参考文献】
[1]阎尔平.蒸汽喷射式热泵供热的研究及节能评价[J].制冷学报,2012,(3)9—13
[2]董树屏,李天铎.热能转换及利用[M].北京:机械工业出版社,2011.36
[3]杨乃恒.真空获得设备[M].北京:冶金工业出版社,2012.36
[4]孙兰义.化工流程模拟实训[M].北京:化学工业出版社,2014.5
[5]高传昌.脉冲液体射流泵技术上理论与试验[M].北京:中国水利水电出版社,2009.10
本文主要探讨了蒸汽喷射泵在冷凝水回收系统中的具体应用，在探讨蒸汽喷射泵的基础上，分析了其在冷凝水回收系统中的具体应用情况，可以为蒸汽喷射泵的使用提供参考。
【关键词】蒸汽喷射泵；冷凝水；回收系统；应用
中图分类号：TQ574文献标识码： A
一、前言
目前，蒸汽喷射泵在众多领域都有广泛的使用，在冷凝水回收系统中，运用冷凝水回收系统也将可以得到很多的收效，所以，探讨蒸汽喷水泵的使用方法非常有必要。
射流泵技术大规模应用始于上世纪30~40年代，70年代得到了普遍应用，目前已经渗透到国民经济中各个领域。在水力电力工程、交通运输工程、环境保护工程、城镇给排水及消防工程、矿山冶金工程、石油及地质勘探工程、航空航天工程和核动力工程等实际工程领域中得到应用，特点是压差较大，便于实现。传统设备在生产工艺上能够满足生产需要，但结构复杂，体积庞大，而且不能满足一些特殊要求，特别是对应一些压差很小的乏汽回收系统，传统的设备自身内部的压力损失就很大，而无法满足工程应用，为此，20世纪80年代，诸多蒸汽喷射泵研发人员及工程技术人员对喷射泵技术进行深化探究，如何形成一种特殊的脉冲射流，进行了大量的研究与实验。
如何实现小压差蒸汽喷射，所属团队的研发人员通过理论计算、计算机模拟，将射流泵技术引进染整纺织系统冷凝水回收系统中，进行试验性尝试。
二、蒸汽喷射泵的性能研究
对蒸汽喷射泵的性能造成影响的因素主要有两个方面：操作工况和结构参数。其中，操作工况包括工作压力Pp、引射压力PH和背压Pc等，结构参数包括喷嘴的结构，喷嘴出口和混合室入口的距离，扩散管的长度和锥度，以及喷嘴的面积比等参数。
1、蒸汽喷射泵操作工况的影响
在不同的PP、PH和PC的条件下，对蒸汽喷射泵所造成的影响也不同，这些参数中，有一个最优的操作条件将产生蒸汽喷射泵的最大喷射系数μ，这个数值就是引射流体和工作流体质量流量之间的比值。
2、蒸汽喷射泵结构参数的影响
对蒸汽喷射泵的结构进行优化将会改变喷射泵的性能，其优化范围非常广泛，比如可以对喷嘴的位置进行最准确的确定，可以对喷嘴的结构进行优化设计，对喉管面积进行最合适的改变或将扩散管的长度略做调整，这些结构的优化都可以从很大程度上提高喷射泵的使用性能。相关专家对在两种不同锥度的喷嘴下喷射器的内速度和壁面压力分布状态进行过研究，测定结果表明，二者之间对应于一定的面积比时会造成喷射泵的最大喷射系数和最大压力比。另外有些专家学者还对不同形状的喷嘴进行了研究，比如椭圆型喷嘴或花瓣型喷嘴，并对形状和喷射系数之间的关系进行了研究测定。测定结果表明，不同锥度的喷嘴对于喷射器的性能影响并不大。
三、工艺流程介绍
图1 工艺流程图
1.蒸汽喷射器2.闪蒸罐3.凝结水泵
引射源汽体通过蒸汽喷射器形成高速动能，带动被引射源汽体在混合段充分混合、降速、升压，产生大于原引射源过热量的饱和蒸汽。该系统由蒸汽喷射器、闪蒸罐、水泵、控制系统及管道和保温组成，使用0.55~0.65MPa的过热蒸汽作为引射源，提取凝结水余热，引射后形成0.19~0.21Ma的生产用饱和蒸汽，供机台使用。利用Aspen Plus化工模拟流程软件对闪蒸罐允许情况进行模拟。见：图2能量平衡模拟
图2能量平衡模拟
四、传统冷凝水回收系统
冷凝水回收系统可分为开放式、半开放式和密闭式。
1、开放式回收
工作原理：冷凝水经回收主管将冷凝水引至开放式水箱，再通过加压装置将回收的冷凝水输送至锅炉内。其投资成本低廉，能够实现相当程度的节能效果，但只能回收80～100℃以下部分的热能，超过100℃时，即产生沸腾蒸发现象，成为二次蒸汽并蒸发于大气中，造成能源浪费。
2、半开放式回收
工作原理：冷凝水经回收主管被引至水箱内，再经加压水泵将冷凝水输送至除氧器内，在除氧器内以冷软化水、热水混合的方式，进行软水的预加热，以达到热能利用的目的，再通过锅炉给水泵供给锅炉使用。因为除氧器本身属于开放式的容器，仍无法杜绝热能浪费严重的情况。
3、密闭式回收
工作原理：回收主管将冷凝水引至回收罐内，再经由回收加压装置直接将冷凝水输送至锅炉内使用。此回收方式可以有效地防止热能源的泄漏，提高冷凝水回收的利用率，是较为理想的回收方式。仅能回收冷凝水，而无法产生生产所需低压蒸汽。而蒸汽喷射泵装置，弥补了这个不足，将冷凝水回收工程中，并产生低压蒸汽满足生产需要。见：图1 工艺流程图
五、实例应用
1、企业现状
浙江美欣达印染集团股份有限公司（股票代码：002034）位于浙江湖州，是一家专为高端品牌服装提供高档面料的棉织物印染企业，属于中国印染行业十佳企业、国家火炬计划重点高新技术企业。在生产中主要用蒸汽热能环节是拉幅整形、漂洗、清洗、染色等。
2、企业存在的问题
(一)冷凝水热量的损失。冷凝水是高品位的饱和水,其所含热量约占蒸汽所含熱量的20%左右。蒸汽在进行放热后，释放到敞口水箱中，形成90℃左右的冷凝水后，重新进入漂洗工序。为典型的蒸汽利用开式系统，能源浪费明显。
(二)拉幅定型机采用导热油锅炉，通过换热器换热，形成热风对所需定型的布匹进行定型。导热油锅炉采用煤作为燃料，无法满足区域禁煤规定，为此，进行燃料替代，利用天然气直燃系统，作为拉幅定型机的加热系统。
3、解决方案
(一)将拉幅定型机为主的生产上的原有开式回收系统改为闭式回收系统,通过增设蒸汽喷射泵，对高温冷凝水进行回用，形成部分蒸汽从新进入拉幅定型机的定型系统。
(二)利用天然气直燃系统代替导热油加热系统。具体技改内容不在本文中叙述。
4、节能效益分析
原始数据:主蒸汽压力0.60MPa；蒸汽流量21t/h；生产系统所需蒸汽压力0.19~0.21MPa。0.5MPa冷凝水为12t/h；0.2MPa冷凝水为8t/h；经过蒸汽喷射器回收，冷凝水变为19 t/h；进入生产系统蒸汽总量为22t/h；压力为0.2MPa；
(一)小时增加蒸汽量:q=1t/h。
(二)蒸汽单价:j=220元/t。
(三)年度运行小时数:T=8000h。
(四)年度节约资金：
5、改造费用
系统改造的总费用为50万元,所需主要设备,见主要设备表1.
序号 设备名称 型号规格 数量
1 蒸汽喷射器 P20/1-0.6 1
2 闪蒸罐 2.5-C 1
3 凝结水泵 H=20m；q=25m³/h 2
4 控制系统 Ps-Enn-III 1
主要设备表1
6、投资回收期
T=4个月
六、结束语
综上所述，将蒸汽喷射泵运用在冷凝水回收系统中，闭式系统较开式冷凝水系统节能优势明显，而蒸汽喷射泵系统较传统闭式冷凝水回收系统，无须加压，即可取消减压系统，而获取满足工艺需要的低压蒸汽。在今后冷凝水的回收系统中，可以结合实际，采取一些有效的方法来合理的运用蒸汽喷射泵对冷凝水进行回用。
【参考文献】
[1]阎尔平.蒸汽喷射式热泵供热的研究及节能评价[J].制冷学报,2012,(3)9—13
[2]董树屏,李天铎.热能转换及利用[M].北京:机械工业出版社,2011.36
[3]杨乃恒.真空获得设备[M].北京:冶金工业出版社,2012.36
[4]孙兰义.化工流程模拟实训[M].北京:化学工业出版社,2014.5
[5]高传昌.脉冲液体射流泵技术上理论与试验[M].北京:中国水利水电出版社,2009.10