蒸汽節(jié)能-應(yīng)用技術(shù)及解決方案【共十五個(gè)章節(jié)，絕版經(jīng)典】

蒸汽節(jié)能 -應(yīng)用技術(shù)及解決方案 目錄 SECTION 第 1章 蒸汽節(jié)能原理 1.1 蒸汽節(jié)能系統(tǒng) 1.2 蒸汽使用特性 SECTION 第 2章 蒸汽鍋爐節(jié)能 2.1 蒸汽鍋爐簡(jiǎn)介 2.2 蒸汽鍋爐節(jié)能 SECTION 第 3章 提高蒸汽品質(zhì)節(jié)能 3.1 蒸汽輸送節(jié)能 3.2 提高蒸汽品質(zhì) SECTION 第 4章 蒸汽疏水節(jié)能 4.1 蒸汽疏水閥 4.2 蒸汽疏水泄漏檢測(cè) 4.3 蒸汽疏水閥的種類 SECTION 第 5章 蒸汽閥門泄漏防護(hù)節(jié)能 5.1 截止閥泄漏防護(hù) SECTION 第 6章 蒸汽伴熱節(jié)能 6.1 蒸汽伴熱簡(jiǎn)介 6.2 蒸汽伴熱站 SECTION 第 7章 蒸汽計(jì)量節(jié)能 7.1 蒸汽計(jì)量形式 7.2 蒸汽計(jì)量節(jié)能 SECTION 第 8章 蒸汽減溫減壓節(jié)能 8.1 蒸汽減壓節(jié)能 8.2 蒸汽減溫節(jié)能 SECTION 第 9章 蒸汽溫控節(jié)能 9.1 蒸汽溫控的分類 9.2 蒸汽溫控節(jié)能 SECTION 第 10 章 蒸汽換熱節(jié)能 10.1 蒸汽換熱的分類 10.2 蒸汽換熱節(jié)能 10.3 蒸汽換熱失流 10.2 蒸汽換熱控制方式 SECTION 第 11 章 冷凝水回收節(jié)能 11.1 冷凝水回收節(jié)能 11.2 冷凝水回收系統(tǒng) SECTION 第 12 章 二次蒸汽回收節(jié)能 12.1 二次蒸汽回收節(jié)能 12.2 二次蒸汽回收系統(tǒng) SECTION 第 13 章 蒸汽加濕節(jié)能 13.1 蒸汽加濕原理 13.2 蒸汽加濕系統(tǒng) SECTION 第 14 章 蒸汽節(jié)能成套設(shè)備 14.1 蒸汽入口節(jié)能成套設(shè)備方案 14.2 蒸汽應(yīng)用節(jié)能成套設(shè)備方案 SECTION 第 15 章 蒸汽節(jié)能應(yīng)用詳圖 15.1 蒸汽鍋爐節(jié)能 15.2 蒸汽輸送節(jié)能 15.3 蒸汽伴熱節(jié)能 15.4 蒸汽 計(jì)量節(jié)能 15.5 蒸汽減溫減壓節(jié)能 15.6 蒸汽溫控節(jié)能 15.7 蒸汽整體式換熱站 15.8 蒸汽換熱節(jié)能 15.9 冷凝水回收節(jié)能 15.10 二次蒸汽回收節(jié)能 15.11 蒸汽加濕節(jié)能 15.12 醫(yī)院蒸汽消毒節(jié)能 15.13 造紙廠蒸汽節(jié)能 15.14 食品廠蒸汽節(jié)能 15.15 紡織廠蒸汽節(jié)能 15.16 洗衣房蒸汽節(jié)能 15.17 洗衣房蒸汽節(jié)能 SECTION 第 章蒸汽實(shí)用圖表 16.1 蒸汽參數(shù)附錄 16.2 其它參數(shù)附錄 第 1 章 蒸汽節(jié)能原理 1.1 蒸汽節(jié)能系統(tǒng) 1.2 蒸汽使用特性 1.21 蒸汽簡(jiǎn)介 蒸汽的用途 蒸汽作為工作流體和熱傳導(dǎo)的介質(zhì)廣泛應(yīng)用于集中供熱、電廠的動(dòng)力源，石化等生產(chǎn)工藝過程熱源，及加濕等用途。 蒸汽具有分配簡(jiǎn)單，輸送方便，控制簡(jiǎn)單等特性。極具工業(yè)使用價(jià)值。 蒸汽具有很高的熱容量，在分配管網(wǎng)中熱量傳遞較為簡(jiǎn)單。 作為蒸汽的來源，水是最常用也 最常見的液體，資源非常豐富，價(jià)格便宜。 蒸汽化學(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)健康無危害。 蒸汽具有很高的傳熱系數(shù)。應(yīng)用非常廣泛。 在追求節(jié)能和環(huán)保的當(dāng)今社會(huì)，蒸汽的有效利用及節(jié)能是迫切需要解決的問題。 蒸汽的來源（圖 1-2） 圖 1-2 水汽循環(huán)過程示意圖 1.22 蒸汽基礎(chǔ)知識(shí) 蒸汽若干定義 蒸汽是指加熱水到沸點(diǎn) ,水汽化產(chǎn)生的氣體。 蒸汽的顯熱：指水加熱到沸點(diǎn)所需要的熱量。例如： 1kg 水在大氣壓力下從 00C到 1000C 所需要的熱量為 419kJ。如圖 1-3。 蒸汽的潛熱 :指水達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)化為蒸汽所需要的熱量。此時(shí)，溫度沒有變化。又稱為蒸發(fā)焓。例如： 1kg 水在大氣壓力下從 1000C轉(zhuǎn)化為 1000C 蒸汽所需要的熱量為 2257kJ。如圖書 1-4。 蒸汽的全熱：指蒸汽的顯熱與潛熱之和。 1kg 蒸汽在大氣壓力下的全熱為：419+2256=2676kJ。 壓力 :單位為 Pa（ lbf/in2, kg/cm2,及 bar）。 絕對(duì)壓力：絕對(duì)真空的測(cè)量值。 表壓：以大氣壓力為基點(diǎn)的測(cè)量值。數(shù)值等于絕對(duì)壓力減大氣壓力。 真空：低于大氣壓力的壓力稱為真空。 圖 1-3 圖解蒸汽的顯熱 圖 1-4 圖解蒸汽的潛熱及全熱 1.23 飽和蒸汽特性 飽和蒸汽 蒸汽的熱值 (焓值 )是由水顯熱和蒸汽潛熱組成。我們最需要利用的是蒸汽潛熱。 蒸汽潛熱如表 1-1所示，隨著壓力的降低，蒸汽潛熱增大，所們我們利用蒸汽的原則是高壓輸送，低壓使用。而且最好是 利用飽和蒸汽。 由于水的顯熱過小，可資利用的價(jià)值不大。 表中所列的蒸汽為干飽和蒸汽，即在一定壓力下沸點(diǎn)產(chǎn)生的蒸汽。但實(shí)際使用中，通常不可能產(chǎn)生這樣的蒸汽。現(xiàn)實(shí)情況一般為 85%干度的蒸汽。所以在實(shí)際使用中，所得焓值需要 X85%的系數(shù)。以利正確計(jì)算。 圖1-5 飽和蒸汽及過熱蒸汽的熱值 1.24 飽和蒸汽特性表 表 1-1 飽和蒸汽特性表 注：表格中的壓力是表壓。絕對(duì)壓力 =表壓加大氣壓力。 1.25 蒸汽壓力和溫度的關(guān)系 從曲線圖 1-6可以得出 過熱蒸汽：位于飽和蒸汽曲線以上的 蒸汽。 過熱度：高于飽和溫度以上的溫度。 欠飽和水：位于飽和曲線以下的水。 飽和蒸汽：位于飽和曲線位置處的蒸汽。 飽和水：位于飽和曲線位置處的水。 干飽和蒸汽：飽和蒸汽中不含飽和水，此蒸汽為干飽和蒸汽。 在此曲線中，任何壓力下的蒸汽與水均能共存，并進(jìn)行快速的能量交換。 圖 1-6 蒸汽壓力溫度曲線 1.26 蒸汽壓力和比容的關(guān)系 從圖 1-7可以得出 蒸汽比容：是指單位蒸汽質(zhì)量的蒸汽體積。是蒸汽密度的倒數(shù)。 蒸汽的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的密度。所以，相同質(zhì)量的蒸汽管徑要大于凝結(jié)水的管徑。蒸汽的流速也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的流速。 在大氣壓力下，水的密度為 1000 kg/cm3,蒸汽為 0.6 kg/cm3 。 蒸汽的壓力增加 ,比容會(huì)減少 ,密度會(huì)增加。所以 蒸汽輸送的原則是高壓輸送，而此時(shí)管徑會(huì)比較小。所以通常鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽壓力最少需要 7kg。 低壓下比容隨壓力變化非常大，而壓力較高時(shí)，比容變化比較小。 在蒸汽表中可以看出，在 7kg 時(shí)，水的飽和溫度是 1700C，此時(shí)將水加熱到飽和溫度需要的熱量比大氣壓下要多， 1kg 水由 00C 加熱到飽和溫度 1700C 需要的熱量為 721kj。 但在 7kg 時(shí)，將水變?yōu)檎羝枰臒崃勘却髿鈮毫ο滦枰臒崃可?，因?yàn)檎羝麎毫ι仙龑?dǎo)致蒸發(fā)焓下降。 圖 1-7蒸汽壓力比容曲線 第 2 章 蒸汽鍋爐節(jié)能 2.1 蒸汽鍋爐 2.11 蒸汽鍋爐附件及裝置系統(tǒng) 蒸汽鍋爐附件 鍋爐給水箱 鍋爐除氧水箱 液位控制系統(tǒng) 鍋爐給水系統(tǒng) 安全閥 角式波紋管截止閥 連續(xù)排污 站 底部排污站 二次回?zé)嵴?排污降溫站 圖 2-1蒸汽鍋爐附件圖 2.12如何保持干凈的蒸汽 清除雜質(zhì)及鹽分 連續(xù)排污排除鹽分 底部排污排除雜質(zhì) 蒸汽出口加裝汽 水分離器 如何控制蒸汽輸出 保證干蒸汽進(jìn)入用戶 控制好蒸汽起動(dòng)升溫 正確的蒸汽輸送 a.保持干凈蒸汽示意圖 b.成套式 guo9lu 剖面圖 2.13 如何控制起動(dòng)升溫 為何需控制起動(dòng)升溫 防止水錘 防止熱沖擊 確保汽水共騰 如何控制起動(dòng)升溫 可使用手動(dòng)開啟截止閥升溫 使用控制器控制的電動(dòng)閥升溫 b.ARI-STEVI 電 /氣控制系統(tǒng) c. ARI-PACO 自動(dòng)控制器 2.2 蒸汽鍋爐節(jié)能 2.21 如何控制起動(dòng)升溫 自動(dòng)排污系統(tǒng)節(jié)能特點(diǎn) 可維持鍋爐水的含鹽量在最大的許可范圍 ,減少熱損失及水處理費(fèi)用。 維持清潔無污染的鍋爐 避免過高含鹽量引發(fā)的各種問題 2.22 如何計(jì)算自動(dòng)排污系統(tǒng)節(jié)能率 手動(dòng)排污率 如果最大允許 TDS = 3000ppm, 平均 TDS = 2000ppm 鍋爐給水 TDS= 300ppm 這樣排污率為 =300/（ 2000-300） =17.6% 注： 1ppm=10-6 自動(dòng)排污率 如果最大允許 TDS = 3000 ppm, 平均 TDS = 2900 ppm, 鍋爐給水 TDS = 300 ppm 則排污率為 =300/2900-300=11.5% 注： 1bar=105Pa 節(jié)能率 如在上例中 , 鍋爐壓力為 10barg, 則通過自動(dòng)排污可以節(jié)約能量 :（ 17.6 - 11.5) x 0.21% = 1.28% 各壓力下的節(jié)能率 鍋 爐 壓 力 (kg) 每 減 少 1% 的排污 ,可以節(jié)約的燃料 7 0.19% 10 0.21% 17 0.25% 26 0.28% 2.23 自動(dòng)排污控制系統(tǒng)的形式 原理 可測(cè)量鍋爐電導(dǎo)率 ,與設(shè)定值比較 ,含鹽量過高時(shí)打開排污控制閥 組成形式 包括電導(dǎo)率感應(yīng)器 排污控制器 截止閥 排污控制閥 止回閥 采樣冷卻器 2.24 如何利用排污中的能量 舉例說明 水在 10KG 時(shí)的顯熱為 782KJ/JG 水在 0.5KG 時(shí)的顯熱為 468KJ/JG 0.5KG 時(shí)蒸汽的潛熱為 2226KJ/JG 閃蒸率 =(782-468)/2226=14.1% 回收利用閃蒸汽 閃蒸罐實(shí)際上就是一臺(tái)擴(kuò)容 器，提供情報(bào)了一個(gè)空間，使得蒸汽流速足夠低以便熱水和閃蒸蒸汽分離。 利用閃蒸汽最近的地方就 鍋爐給水箱，可以使用閃蒸蒸汽提高給水箱的水溫，達(dá)到節(jié)能的目的?？苫厥斟仩t排污中 50%的能量。 用換熱器回收能量 剩余的排污水是寶貴的資源?？衫脫Q熱器加熱給水箱的補(bǔ)給水。這個(gè)方法可將剩余的排污水的溫度冷卻到 20C 。 同時(shí)由于污水排放的溫度不得高于 42C ，也達(dá)到了環(huán)保的要求。 第 3 章 提高蒸汽品質(zhì)節(jié)能 (蒸汽配送系統(tǒng) ) 3.1 蒸汽輸送節(jié)能 3.11 蒸汽分配系統(tǒng)節(jié)能檢查要點(diǎn) 蒸汽主管路 按壓降選擇正確的蒸汽主管尺寸。 為了防止沖蝕 ,蒸汽在管路中的流速要小于 30m/s。 要為蒸汽主管在工作溫度條件下的膨脹考慮余量。 蒸汽主管要合理支撐，導(dǎo)向及定位。 為便于蒸汽流動(dòng)及疏水，蒸汽主管須有一定的坡度。 管道縮徑要使用偏心大小頭，不能使用同心變徑。 蒸汽分支管要連接在蒸汽主管的頂部，而不是底部。 安裝波紋管截止閥以隔離不用的設(shè)備。 蒸汽疏水閥 要在每隔 30-50M 安裝蒸汽疏水器。 在疏水閥的疏水點(diǎn)連接處要有正確尺寸的冷凝水收集槽。 蒸汽主管末端要有疏水 器和蒸汽排空氣閥。 疏水閥要按啟動(dòng)和工作時(shí)冷凝水負(fù)荷的情況正確選定規(guī)格。 疏水閥要安裝在常閉截止閥的上游。 蒸汽疏水閥最好以疏水站的形式布置，要有過濾器，止回閥，旁通閥，上游排氣閥，下游排汽及泄放閥。 水錘 檢查是否發(fā)生水錘，振蕩。 檢查水錘造成的危害。 蒸汽潔凈站是除水錘的最理想設(shè)備。 蒸汽潔凈站一般置于蒸汽用戶入口及調(diào)節(jié)閥，用汽設(shè)備的入口。 保溫 安裝為節(jié)能所設(shè)的保溫層。 安裝為保護(hù)人員所設(shè)的隔離層。 保溫層要有合理的厚度。 隔熱層為防風(fēng)雨并是干燥的。 隔熱層處于良好的維修狀態(tài)且不被損壞。 保溫管上設(shè)步行橋，以防損壞保溫層。 泄漏 無論蒸汽是泄漏到空氣中還是通過疏水閥進(jìn)入冷凝水回收系統(tǒng)，蒸汽泄漏是決不允許存在的。 3.12 蒸汽輸送系統(tǒng)簡(jiǎn)述 蒸汽輸送過程 首先，在蒸汽系統(tǒng)中，蒸汽變?yōu)槟Y(jié)水引發(fā)蒸汽壓力的下降，并使蒸汽在管道中流動(dòng) 鍋爐產(chǎn)生蒸汽，通過蒸汽外管網(wǎng)送到各用戶點(diǎn)。經(jīng)過減壓減溫后，再通過小口徑的分支管道送到各用汽設(shè)備。 當(dāng)鍋爐截止閥緩慢打開時(shí)，蒸汽由鍋爐進(jìn)入蒸汽主管。由于蒸汽主管是冷的，管道周圍空氣更冷，熱量會(huì)由 蒸汽傳遞給管道，管道傳熱給空氣。蒸汽加熱管道引發(fā)的蒸汽冷凝稱為起動(dòng)負(fù)荷。管道傳遞給空氣的熱量稱為運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。 會(huì)形成大量的冷凝水積累在管道底部，并被蒸汽攜帶及重力作用沿蒸汽流動(dòng)方向流動(dòng)。可使用蒸汽潔凈站等防水錘裝置將蒸汽主管內(nèi)的空氣，污垢，凝結(jié)水排除，以提高蒸汽的干度。提高蒸汽品質(zhì)，并防止水錘的發(fā)生。 用汽設(shè)備（如換熱器等）打開，蒸汽經(jīng)減溫減壓站后，由過熱高壓蒸汽變?yōu)榈蛪猴柡驼羝?，從蒸汽分配站并?jīng)過蒸汽溫度控制裝置進(jìn)入用汽設(shè)備，在冷態(tài)的換熱面經(jīng)過熱交換后，蒸汽連續(xù)不斷地釋放能量（蒸汽潛熱）與被加熱介質(zhì) 換熱，并生成大量的冷凝水由蒸汽疏水閥站排除。 最后冷凝水匯集后進(jìn)入凝結(jié)水箱，并由冷凝水回收站打回鍋爐房，完成整套循環(huán)流程。 3.13 蒸汽輸送壓力選擇和原則 選擇蒸汽壓力 蒸汽輸送在滿足最小的散熱損失及最低費(fèi)用的基礎(chǔ)上，一定要提供正確的流量和壓力。在蒸汽外管網(wǎng)一般為過熱蒸汽，室內(nèi)管網(wǎng)一般為干飽和蒸汽。 蒸汽壓力選定受用汽設(shè)備壓力所制約。由于蒸汽管路的摩阻及蒸汽冷凝的損失，所以選定蒸汽壓力時(shí)要考慮余量。高壓下蒸汽比容較小，故高于使用壓力輸送蒸汽，管道口徑比較小。 高壓輸送蒸汽優(yōu)點(diǎn)： 蒸汽輸送的原則是高壓過熱輸送，低壓飽和使用。在各用汽點(diǎn)設(shè)減壓及減溫站。 高壓輸送蒸汽管道口徑更小，散熱損失孫小。 節(jié)省管道及保溫費(fèi)用。 由于減壓過程是提高蒸汽干度的過程，所經(jīng)通過減壓可在用汽點(diǎn)得到更干燥的蒸汽。 鍋爐在高壓下運(yùn)行，效率會(huì)更高。 3.14 蒸汽管道口徑選擇 蒸汽管道口徑選擇關(guān)系重大，一定要根據(jù)蒸汽輸送的壓力，溫度，流量及輸送蒸汽的質(zhì)量加以計(jì)算。 選型過大 管道材料費(fèi)用增加。 冷凝水增加，蒸汽品質(zhì)下降，易發(fā)生水錘。 更多的熱能消耗。 示例 : 使用 80mm 的蒸汽管道輸送足夠的蒸汽 ,如使用 100M 管道 ,則費(fèi)用增加38%， 100mm 絕熱管的熱損失比 80mm 多 18%。 100mm 非絕熱管的熱損失比 80mm 多45%。 選型過小 蒸汽壓力降過大，到達(dá)用汽點(diǎn)壓力達(dá)不到要求。 蒸汽流速過大。易發(fā)生沖蝕及水錘。 用汽點(diǎn)沒有足夠的蒸汽流量。 蒸汽管道口徑選擇 流速法 :參照表 3-3蒸汽流量表選擇管道口徑。我們確定一個(gè)可以接受的流速，知道所輸送的蒸汽體積，就可計(jì)算所需的蒸汽管徑。 壓降法：需要確定蒸汽管道內(nèi)的壓力降。按壓力降的參數(shù)值確定管道口徑。 表 3-1推薦的蒸汽流速 蒸汽品質(zhì) 濕 干 特干 過熱 真空 m/s 20 20-30 15-20 45-60 100 Ft/s 70 70-100 50-65 15-200 300 表 3-2管道附件的相當(dāng)管長(zhǎng) (mm) 管徑 25 50 100 200 截止閥 7.0 15.0 30.0 60.0 閘閥 0.2 0.3 0.7 1.6 止回閥 3.0 6.0 12.0 28.0 彎頭 0.6 1.2 2.5 5.0 3.15 蒸汽管道口徑計(jì)算 表 3-3 蒸汽流量表 3.2 提高蒸汽品質(zhì) 3.21 如何提高蒸汽品質(zhì) 提高蒸汽品質(zhì)條件 為了最大的效率， 避免強(qiáng)烈的噪音及水錘 , 蒸汽到達(dá)用汽點(diǎn)應(yīng)該具備以下的條件 : 正確的蒸汽壓力及溫度 干燥 - 不能含有水分 干凈 - 污垢和其它固體物質(zhì)積聚在換熱面會(huì)增加熱阻 不能含有空氣 -空氣熱阻 很大，減少傳熱 提高蒸汽品質(zhì)節(jié)能實(shí)施方案 在各主入口及用汽點(diǎn)加設(shè)蒸汽減壓站 在過熱蒸汽外網(wǎng)的用戶主入口設(shè)蒸汽減溫站 在蒸汽主入口，加設(shè)具有蒸汽過濾及排空氣功能的蒸汽潔凈站。易發(fā)生水錘的管道入口，蒸汽減壓站的前端，蒸汽流量計(jì)的前端，汽水換熱設(shè)備的前端加設(shè)汽水分離站。 在所有蒸汽主管下垂點(diǎn)，主管上升點(diǎn)，主管疏水點(diǎn)，分汽缸，蒸汽減壓站入口等位置加設(shè)蒸汽主管疏水站。 在蒸汽主管的末端加設(shè)具有排空氣功能的蒸汽末端疏水站。 在蒸汽管路設(shè)計(jì)，布置及安裝過程中嚴(yán)格按照蒸汽輸送布置原理（圖 3-3） 圖 3-3蒸汽減溫減壓站布置圖 3.22 蒸汽管道水錘發(fā)生原因及防護(hù) 蒸汽管道水錘成因 蒸汽管道流速為 20-40M/S 甚至更高。 水管道的流速通常為 2M/S。 冷凝水積聚任何管道下垂的低點(diǎn)，形成水塊，當(dāng)它隨蒸汽運(yùn)動(dòng)就會(huì)被加速到蒸汽的流速，如果水塊突然改變方向，則水中的動(dòng)能被施放出來，引發(fā)強(qiáng)烈的類似管子被敲擊的噪音和振動(dòng)，稱之為水錘。 蒸汽管道水錘危害 會(huì)使蒸汽管路發(fā)生管道脫落，斷裂等災(zāi)難性特大損壞事件。 造成減壓閥，控制閥，開關(guān)閥，彎頭，三通等部件損壞。 鑄鐵的設(shè)備有可能爆裂。 蒸汽管道水錘防護(hù) 有效排除凝結(jié)水。在低點(diǎn)及需要疏水的位置加裝疏水站。 用少量的蒸汽預(yù)熱管道及設(shè)備，緩慢開啟供汽主閥。 加裝蒸汽潔凈站及汽水分離站等蒸汽干燥設(shè)備。防止凝結(jié)水的產(chǎn)生。 注意蒸汽管道的保溫。 由于管路散熱蒸汽變?yōu)槟Y(jié)水 如果凝結(jié)水不及時(shí)清除 , 由于蒸汽流速為水的 30 倍 , 汽水交織會(huì) 形成強(qiáng)烈的水錘 . 局部壓力會(huì)達(dá)到蒸汽壓力的 900 倍 圖 3-4 水錘發(fā)生的原因 3.23汽水分離器的分類 旋風(fēng)式汽 水分離器 這種汽水分離器有兩個(gè)組合圓盤組成 (用于將微小的水滴聚合成較大的水滴 )，在圓盤的下面有傾斜的槽形連接板，這可使氣流產(chǎn)生旋渦靠離心作用把水滴分離到容器壁上，然后流出汽水分離器。 當(dāng)蒸汽速度為 12.5m/s 時(shí)，其去濕率可達(dá) 98%，速度是 22m/s 時(shí)則為 70%，而速度是 25m/s 時(shí)則降至 40%。 旋風(fēng)式汽水分離器適合用于流速較低的系統(tǒng)。 離心式汽水分離器 這種形式的汽水分離器迫使蒸汽在進(jìn)入分離器后通過一段螺旋形通道，通過向下的螺旋形通道，水被離心作用分離到容器壁上，而蒸汽則升到頂部。 當(dāng)蒸汽速度為 12m/s 時(shí)，其去濕率可達(dá) 98%，而當(dāng)速度是 26 m/s 時(shí)則降至 50%。 離心式汽水分離器適合用于流速較低的系統(tǒng)。 擋板式汽水分離器 從設(shè)計(jì)上考慮，擋板式汽水分離器的殼體內(nèi)的截面積要比連接的蒸汽管道的截面積大 10倍。 這樣做的目的是降低進(jìn)口處的蒸汽流速。較低的流速可以使蒸汽越過一組擋板時(shí)產(chǎn)生極小的壓降 (此壓降并不比經(jīng)過同樣長(zhǎng)度管道的壓降大 )。 水滴的慣性使其直線前進(jìn)撞在擋板上，并從底部的排水口流出。這樣低的蒸汽流速可以減少一些重新霧化的機(jī)會(huì)。這種形式的汽水分離器可在蒸汽流 速從10m/s 到 47m/s 的范圍內(nèi)達(dá)到接近 100%的去濕率。 圖 3-5 擋板式汽水分離器工作原理 3.24蒸汽汽水分離裝置組成及功能 蒸汽汽水分離裝置的組成 由汽水分離器，大排量先導(dǎo)熱靜力疏水閥 ,蒸汽球閥組成。 蒸汽汽水分離裝置的功能 汽水分離裝置設(shè)計(jì)用于蒸汽鍋爐出口及蒸汽用戶入口，蒸汽流量計(jì)，溫 控站，減壓站的前端。 此設(shè)備可有效排除蒸汽，壓縮空氣及其它氣體系統(tǒng)中的液滴，蒸汽純度可達(dá)99%以上，極大地提高了蒸汽品質(zhì)，安裝保溫夾套可改善其工作性能。 由于飽和蒸汽在管路輸送中不可避免向周圍環(huán)境散熱，部分蒸汽會(huì)冷凝成小液滴，且鍋爐水處理不當(dāng)或超負(fù)荷運(yùn)行，蒸汽速度過快帶出部分水滴。管路中疏水站只對(duì)流動(dòng)的冷凝水有效，蒸汽流中含有液滴，不僅減少可利用的熱能，并且會(huì)附著在換熱器壁面，換熱效率降低，且會(huì)沖蝕控制閥密封面。隨著水分的增多，會(huì)生成強(qiáng)烈的水錘，危害設(shè)備及人員安全。汽水分離站可解決以上問題，并有效排 除空氣，提高蒸汽的使用效率。 此設(shè)備可極大地提高蒸汽品質(zhì)，排除蒸汽中 99%的水份， 100%的空氣。 可有效地防止水錘，延長(zhǎng)后續(xù)蒸汽管道，閥門及換熱設(shè)備的壽命，減少管路中的噪音。 保證蒸汽系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 3.25蒸汽變濕的原因 為什么需要干蒸汽 因其優(yōu)良的特性和可利用性，飽和蒸汽成為世界上使用 最廣泛的加熱介質(zhì)。其所含的熱量在蒸發(fā)時(shí)是很高的。 當(dāng)飽和蒸汽冷凝，最初用于產(chǎn)生蒸汽的熱能的 80%在恒定溫度下釋放。正因如此，工程師總是致力于在使用點(diǎn)上提供干燥系數(shù)為 1.0 的飽和蒸汽，或者說蒸汽的干燥度為 100%。試想，如果飽和蒸汽的干燥系數(shù)是 0，即 100%的飽和水，我們將用熱水代替蒸汽系統(tǒng)，而飽和水的熱能是很低的，只能在熱交換中降低其溫度以傳遞熱量。這就與最初用一種介質(zhì)在一恒定溫度傳輸大量熱能的目的相反了。 因此，蒸汽越干，它的質(zhì)量就越好，整個(gè)蒸汽系統(tǒng)的性能就越好。 蒸汽品質(zhì)現(xiàn)狀 我國的 外網(wǎng)熱力蒸汽管道原則是輸送高壓過熱蒸汽。但在實(shí)際使用過程中。因?yàn)楣苈繁?，蒸汽疏水，系統(tǒng)設(shè)計(jì)等存在極大的問題，所以在用戶端，特別是在蒸汽管網(wǎng)末端，基本上為飽和蒸汽，且干度為 85%以下，蒸汽品質(zhì)較差。 提高蒸汽干度，需要在蒸汽入口處安裝類如汽水分離器等提高蒸汽品質(zhì)的設(shè)備。 飽和蒸汽變濕的原因 蒸汽中攜帶水滴泡沫。 蒸汽供給量不能滿足需求所引起的汽水共騰。 蒸汽在輸送過程的熱量損失。 鍋爐的實(shí)際工作壓力低于制造廠商規(guī)定的最大工作壓力。 注意 : 無論是何種因素，蒸汽中的飽和水都無任何用 處。這些水吸收最初用來加熱達(dá)到飽和溫度的熱量，但周圍的蒸汽讓其無法釋放出這部份熱量。 過熱蒸汽變濕的原因 蒸汽中攜帶水滴泡沫。 蒸汽供給量不能滿足需求所引起的汽水共騰。 鍋爐的實(shí)際工作壓力低于制造廠商規(guī)定的最大工作壓力。 注意 : 無論是何種因素，過熱蒸汽中的水都無任何用處。這些水吸收熱量達(dá)到飽和溫度，周圍的蒸汽使其無法降低溫度釋放這部份熱量。 3.26濕蒸汽的危害 濕蒸汽的危害性 小水滴懸浮在蒸汽中可使管道腐蝕，降低使用壽命。更換管道不僅要有材料和人工的花費(fèi)，而且要將部分管線關(guān)閉進(jìn)行維修，將對(duì)生產(chǎn)帶來一定損失。 蒸汽中所含的小水滴會(huì)損壞 (侵蝕閥座、閥芯 )控制閥，使其失去作用，并最終影響損壞產(chǎn)品的質(zhì)量。 蒸汽中所含的小水滴將聚集在熱交換的表面增長(zhǎng)成水薄膜。 1mm 的水膜相當(dāng)于60mm 厚的鐵 /鋼板或 50mm 后的銅板的傳熱效果，這層水膜將改變熱交換表面的熱交換系數(shù)，延長(zhǎng)加熱時(shí)間，降低生 產(chǎn)能力。附頁中有關(guān)一個(gè)空氣加熱器的例子顯示其熱交換系數(shù)提高了 3.6%，空氣溫度升高了 21.1%。 濕蒸汽降低用氣設(shè)備的總熱交換效率。水滴占據(jù)寶貴的蒸汽空間意味著干燥的飽和蒸汽將無法起到熱傳遞的作用。 濕蒸汽中夾帶的混合物在熱交換表面形成積垢，將降低熱交換效率。在熱交換表面的垢層是厚薄不一的。這引起不同的熱膨脹，將使熱交換表面產(chǎn)生裂紋。被加熱物質(zhì)從裂縫處泄漏與凝結(jié)水混合，被弄臟的冷凝水損失，都將帶來高額的費(fèi)用。有些混合物有很強(qiáng)的破壞性，會(huì)增加腐蝕的可能。 濕蒸汽中夾帶的混合物在控制閥和蒸汽疏水閥上 積垢，將影響閥的操作，增加維修費(fèi)用。 濕蒸汽中夾帶的混合物進(jìn)入蒸汽直接噴射的加熱產(chǎn)品中，如果產(chǎn)品要求符合很高的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，被污染的產(chǎn)品將變?yōu)閺U品無法銷售。 有些加工工藝是不能有濕蒸汽的，濕蒸汽將影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。 除了顯而易見的濕蒸汽對(duì)熱交換效率的影響外，濕蒸汽中夾帶過多的水將會(huì)造成疏水閥和冷凝水回收系統(tǒng)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。疏水閥的過載將使冷凝水倒流，如果冷凝水占據(jù)蒸汽空間，這將減低加工設(shè)備的生產(chǎn)能力，在這段時(shí)間內(nèi)還將影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。過載的冷凝水回收系統(tǒng)無法處理超過其能力的冷凝水量，多出的水將從冷 凝水收集箱的溢流管中流出，寶貴的熱能就白白浪費(fèi)了。 在蒸汽、空氣和其它氣體中的水滴會(huì)影響流量計(jì)測(cè)量流量的準(zhǔn)確度。最后的附頁有一個(gè)例子說明干燥度對(duì)蒸汽流量測(cè)量的準(zhǔn)確度的影響。蒸汽的干燥系數(shù)為0.95 時(shí)，將造成 2.6%的流量測(cè)量誤差，而干燥系數(shù)是 0.85 時(shí)，測(cè)量誤差將達(dá)到8%。安裝蒸汽流量計(jì)是為了給操作者提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，用以將生產(chǎn)工藝過程控制在最佳狀態(tài)并得到最大的生產(chǎn)效率，而蒸汽中的水滴使這一切無法準(zhǔn)確實(shí)施。 懸浮在過熱蒸汽中的水滴將引起渦輪葉片的腐蝕，并降低使用壽命。更換或修理渦輪葉片不僅造成費(fèi)用 上的浪費(fèi)，而且因停機(jī)修理造成一定的生產(chǎn)損失。 3.27濕蒸汽存在的依據(jù)及干蒸汽獲得 蒸汽攜帶水份和泡沫 從實(shí)際水質(zhì)分析記錄中可以看出，鍋爐水中的平均 TDS 值可能是 3800ppm，高于水處理專家和鍋爐制造商推薦的最佳值 3500ppm。 從鍋爐水中取得的樣品，樣品的 TDS 值是 3800ppm，高于水處理專家和鍋爐制造商推薦的最佳值 3500ppm。 泡沫是由于鍋爐水中存有鹽類物質(zhì)。因此，在整個(gè)工廠的控制閥和截止閥的閥軸上可以看到白色沉淀物。 鍋爐汽水共騰 當(dāng)燃燒完全時(shí)，鍋爐應(yīng)盡力產(chǎn)生足夠 的蒸汽以滿足需求和補(bǔ)充鍋爐內(nèi)的壓力 鍋爐水位計(jì)上的水平面不斷跳動(dòng)時(shí)說明鍋爐處于劇烈的沸騰狀態(tài)，這會(huì)增加鍋爐水的機(jī)械攜帶進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)。 蒸汽輸送中的熱損失 鍋爐和用汽設(shè)備之間的管線長(zhǎng)度過長(zhǎng)。 到用汽設(shè)備之前的蒸汽管道沒有保溫層。 鍋爐在低于最大工作壓力下運(yùn)行 如銘牌上所見到的由鍋爐制造商設(shè)計(jì)的最大工作壓力是 10Bar,鍋爐最大運(yùn)行壓力是 7Bar，低于鍋爐制造商設(shè)計(jì)的壓力。 使用汽水分離器獲得干蒸汽 可以在蒸汽管道上安裝汽水分離器將濕蒸汽中的水份除去。在幾種類型的汽水分離器中 ，最普通的是旋風(fēng)汽水分離器，離心式和擋板式。 所有汽水分離器都是靠水滴的慣性撞在擋板上或靠離心力撞擊在容器壁上。進(jìn)口的速度越高，水滴的慣性就越大。 對(duì)于任何汽水分離器的設(shè)計(jì)，總有一個(gè)進(jìn)口流速的限制，因?yàn)樗蔚膽T性使其變得非常快，從而在撞擊擋板或容器壁時(shí)產(chǎn)生霧化使其重新變?yōu)殪F狀。在蒸汽系統(tǒng)中一般的速度是 30米 /秒。 使用蒸汽疏水站 可去除蒸汽管路中大部份水分。 可避免水錘發(fā)生。 使用蒸汽末端疏水排氣站 可去除蒸汽主管空氣及凝結(jié)水。 提高換熱效率及防止水錘。 3.28使用 汽水分離器提升蒸汽品質(zhì) 提升換熱器蒸汽品質(zhì)及效率 圖 3-7 換熱器提高效率布置實(shí)例 提升鍋爐出口的蒸汽品質(zhì) 圖 3-8 鍋爐出口提高蒸汽品質(zhì)布置實(shí)例 提升蒸汽流量計(jì)控制精度 圖 3-9 蒸汽流量計(jì)提高精度應(yīng)用實(shí)例 3.29提升蒸汽品質(zhì)節(jié)能計(jì)算 舉例說明空氣加熱器 Q 空 氣 加 熱 器 的 熱 量 輸 出 kW u 總 的 熱 傳 遞 系 數(shù) W/m2 C A 熱 交 換 表 面 積 m2 dT 被 加 熱 空 氣 與 蒸 汽 之 間 的 溫 差 C 已 知： u 50 W/m2 C A 1 m2 dT 120C ( 蒸 汽 溫 度 170C