蒸汽蓄熱器原理及其應用

蒸汽蓄熱器原理及其應用

1國內汽蓄熱器節(jié)能技術政策20世紀60年代末，比利時人發(fā)明了蒸汽蓄熱器。蒸汽蓄熱技術在日本傳入日本，研究和開發(fā)后變得越來越成熟。鑒于蒸汽蓄熱器在節(jié)能方面的突出優(yōu)勢,我國的節(jié)能技術政策明確指出,對熱負荷波動大的供熱系統(tǒng),推薦使用蓄熱器,以節(jié)省能源、保護環(huán)境。下面介紹蒸汽蓄熱器原理及其用。2蓄熱器的放熱過程蒸汽蓄熱器的系統(tǒng)見圖1。其工作原理是利用水的蓄熱能力,將熱能以飽和水的形式儲存起來,在需要時,又以飽和蒸汽的形式釋放出來。蒸汽蓄熱器工作時,其罐內充水最多可達幾何容積的90%,水面上部為蒸汽空間。當壓力升高時,部分蒸汽轉化成飽和水;反之,當壓力降低時,部分飽和水汽化為蒸汽。飽和水和蒸汽隨著壓力變化而相互轉化。蓄熱器安裝在蒸汽源(鍋爐等)和蒸汽用戶之間,其進口與鍋爐的出口高壓管道相連,并由高壓側自控閥門V1控制;其出口則與用戶的低壓蒸汽管道相連接,由低壓側自控閥門V2控制。當用汽負荷減少,則V2后的壓力上升,為維持V2閥后壓力為定值,其壓力信號迅速傳遞給V2閥,使其自動關小,其閥門流量正好為用戶所需流量,而過剩的高壓蒸汽通過裝設于本體內的噴嘴噴入水中,冷凝放出汽化潛熱后,使罐內水的溫度逐漸升高,罐內的蒸汽壓力隨之提高,水位也隨之上升,這個過程稱為充熱過程。當用汽負荷突然增加,則由于壓力信號的作用使V2閥開度加大,過熱水迅速閃急蒸發(fā),產(chǎn)生二次蒸汽,以補充鍋爐供汽量的不足,本體罐內壓力降低,水位降低,這就是蓄熱器的放熱過程。當罐內壓力升高或降低時,V1前的壓力也隨之升高或降低,此時,由于壓力信號的傳遞,而使V1閥前的壓力為定值。3蓄熱裝置的結構特點和應用條件3.1系統(tǒng)蓄熱保護蓄熱器內部一般可設置為單排或雙排布置蒸汽管(根據(jù)容量的不同),蒸汽管下連接噴嘴(蓄熱器的核心部件)和噴嘴循環(huán)筒。當鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽通過V1進入蓄熱器時,蒸汽通過噴嘴的噴射迅速溶于水,達到蓄熱目的。蓄熱器蓄熱能力主要取決于噴嘴的噴射形式或蒸汽溶于水的速率大小,噴嘴所噴出高壓蒸汽的速度越快,則蓄熱能力越大。3.2汽源鍋爐的壓力和供汽能力(1)用汽負荷頻繁且較大地波動,并具有一定的周期性交變出現(xiàn)最大值和最小值的熱負荷。(2)汽源(鍋爐)的壓力,必須高于用汽壓力,兩者壓差越大,蒸汽蓄熱器的使用效果就越好,一般要求最小壓差為0.6MPa。(3)汽源(鍋爐)供汽能力,可以低于最大熱負荷,但必須略大于平均熱負荷。(4)具有放置蒸汽蓄熱器的露天場地。4蓄熱裝置的應用4.1糖化用汽負荷高、低峰用汽啤酒制造過程中用汽工藝大致分為糊化、糖化、過濾、煮沸4個階段,而每一階段的用汽時間和用汽量相差很大?，F(xiàn)有鍋爐2臺,額定蒸發(fā)量20t/h,額定壓力1.27MPa(飽和蒸汽),鍋爐供汽壓力為0.6~0.8MPa。由于啤酒生產(chǎn)的特點,糖化用汽量時多時少。另外,在生產(chǎn)旺季,瞬時高峰用汽量有可能達到30~40t/h,2臺20t/h爐均需投運,而低峰用汽量僅10~15t/h,1臺20t/h鍋爐便可滿足用汽要求。糖化用汽負荷高、低峰波動的幅度很大,高、低峰用汽之比為2.1~3.2倍。要解決鍋爐的供汽與用汽之間的矛盾,蓄熱器是最好的選擇。全年投運第二臺鍋爐的時間將會減少,因為只要24h總用汽量不超過480t,即使高峰用汽大于20t/h,第二臺鍋爐完全可以不開。4.2增加汽負荷,提高燃燒效率(1)在保證熱用戶用汽壓力和流量的前提下,平衡汽源供汽量和波動的用汽負荷,提高鍋爐的燃燒效率,使鍋爐在一個連續(xù)穩(wěn)定的運行狀態(tài)運行。(2)配合一定容量的鍋爐,蓄積大量的蒸汽,保證瞬時大量用汽的需要。(3)使間斷供汽的汽源,轉變成能連續(xù)供汽的汽源。(4)儲存?zhèn)溆谜羝?.3蓄熱裝置的應用經(jīng)濟效益(1)鍋爐效率的測試增加蓄熱器后,可穩(wěn)定鍋爐的運行狀態(tài),提高鍋爐效率,熱效率約提高7.85%;并減少煤耗,按2001年耗煤12000t計,全年可節(jié)煤943t,計23.4萬元。(2)安裝蓄熱器后，除了節(jié)省燃料外，它還啟動了20美元的蓄熱器t/h的鍋爐,亦可節(jié)約人工費、水電費、維修費等,投資回收期約為2年。(3)通過增加鍋爐的蒸汽供應能力，節(jié)約基建投資在新建廠鍋爐房設計中,單臺鍋爐的容量或鍋爐的總容量不必再按最大用汽量計算,只需考慮平均熱負荷加上一定容量的蒸汽蓄熱器即可。(4)鍋爐事故的類型在未安裝蒸汽蓄熱器時,鍋爐負荷變化較大,易造成鍋爐結焦、爐管彎曲、爐墻開裂等事故。安裝蒸汽蓄熱器后,鍋爐按平均負荷運行,燃燒穩(wěn)定,扭轉了供汽的被動局面,鍋爐故障大大減少,節(jié)省了維修費用。(5)低