蒸汽的使用和管理
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- 发布时间:2021-09-23 09:11
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【概要描述】蒸汽从自备蒸汽锅炉或者热电厂出来后,从主管道输送的高压过热蒸汽经过减压减温(锅炉产生的饱和蒸汽只需要减压即可)后输送到工厂车间需要蒸汽的地方,以满足不同的工况需求。如果蒸汽在输送、管道配置安装、保温、冷凝水回收等使用和管理方面不同,最终效果会有较大差别。
蒸汽的使用和管理
【概要描述】蒸汽从自备蒸汽锅炉或者热电厂出来后,从主管道输送的高压过热蒸汽经过减压减温(锅炉产生的饱和蒸汽只需要减压即可)后输送到工厂车间需要蒸汽的地方,以满足不同的工况需求。如果蒸汽在输送、管道配置安装、保温、冷凝水回收等使用和管理方面不同,最终效果会有较大差别。
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蒸汽从自备蒸汽锅炉或者热电厂出来后,从主管道输送的高压过热蒸汽经过减压减温(锅炉产生的饱和蒸汽只需要减压即可)后输送到工厂车间需要蒸汽的地方,以满足不同的工况需求。如果蒸汽在输送、管道配置安装、保温、冷凝水回收等使用和管理方面不同,最终效果会有较大差别。
一、正确选择、安装管道
在蒸汽输送管道安装前,应正确选择管道直径。如果管道直径选型过大,投入的费用就会增多,热损失就会加大,形成的冷凝水也相应地增加;如果管道直径选型过小,蒸汽使用压力会下降,没有足够的蒸汽量,容易产生水锤和冲蚀。因此,要根据实际需要的流量、压力、流速来选择合适的管道直径。在蒸汽输送管道安装过程中,如果管道布局总体向下,要有一定的坡度,坡度以 1/250 为宜;在 30~50 m 之间加 1 个冷凝水排放点;重新布置至高点时,最好增加汽水分离器或疏水器。如果管道布局总体向上,要逐步增大管径,且每 15 m 增加 1 个疏水点。管道要尽量减少缩口、变径、弯道和支管,这样产生水锤的机会就少。蒸汽特别是饱和蒸汽在沿管道输送时,不可避免的会向周围的环境散热,部分蒸汽会冷却成小水滴。蒸汽中的水分,不仅使热能减少,且影响换热效果。布置在管路上的疏水点只能捕捉在管路底部的冷凝水,而对在管路中央的小液滴却无能为力。增加汽水分离器不但可以排除管路底部的冷凝水,还可以有效排除蒸汽中的小液滴,甚至可以聚集空气,从而可以有效提高管道输送蒸汽的质量。在布置疏水点时,一定要有宽 25~30 mm 的集水槽,否则疏水点就会不起作用。
二、高压输送,低压使用
选择安装合适的管道直径后,要达到高压输送和使用的目的,应遵循高压输送、低压使用的原则。高压输送蒸汽主要有以下优点:①蒸汽管道口径小,热损失少;②蒸汽管道费用低;③管道的隔热保温费用低;④蒸汽的运行效率高、品质好;⑤锅炉操作在高压时更容易达到最佳运行状态,运行效率高;⑥锅炉的储热能力增加,容易处理负荷的变化,减少汽水共腾和携带水的可能性。在蒸汽输送过 中,要尽量避免产生水锤。水锤是指蒸汽在启动或输送过程中,蒸汽不断积累,以大于 25 m/s 的速度传递,引起管道或设备的震动。水锤对管道和设备的危害极大,严重的可能会引起设备的损坏和管道的断裂。因此在蒸汽刚开始输送时,要逐步开启蒸汽阀门,避免管道温差太大,减少水锤产生的条件。通过高压输送的蒸汽,需要减压到所需的压力方可使用。低压使用蒸汽有以下优点:①压力降低,可以提供蒸汽中更大比例的潜热;②减少冷凝水所含热量,减少热量损失;③经过减压后,在使用点蒸汽具有更高的干燥度;④安全的需要,不同的蒸汽使用设备需要的蒸汽压力不同。在选择减压阀时,其通径要比管径小。在减压阀前一定要装过滤器和汽水分离器,减压阀后的压力表要装在截止阀之前,以方便压力调节。减压阀一般都加旁通,可用旁通通过一部分蒸汽,余下部分用减压阀调节。减压阀调节的比值为20∶1,超出此范围可用二次减压,以提高减压精度。
三、正确使用疏水阀
蒸汽疏水阀是蒸汽系统中节能潜力最大的地方,所有蒸汽设备及系统必须要有良好的、足够的疏水阀,运行不良的疏水阀会造成能源的巨大浪费,一般疏水阀在蒸汽系统节能改造的投资为总投资的5%-15%,但是可达到整个节能效果的30%—50%。
蒸汽疏水阀的主要作用是从蒸汽系统中有效排除产生的冷凝水,排除系统内的空气和不凝性气体,从而增加系统的热效率和可靠性。蒸汽疏水阀主要有 3 种类型:热静力型疏水阀,利用温度差操作,主要用于伴热管线,管道疏水及非关键用汽设备等;机械型疏水阀,利用浮球或浮筒操作,用于换热设备等主要用汽设备;热动力型疏水阀,结构简单、工况稳定,但必须有压力才能操作。其他种类的疏水阀都是在这 3 种基础上改进的。选用蒸汽疏水阀主要根据蒸汽的使用场合、系统压力、背压、温度、压差、最大负荷、最小负荷、安全系数、温度控制、环境温度、振动及冷凝水是否回收等因素来确定。
蒸汽疏水阀要正确安装。疏水阀前一定要安装细目过滤器,避免水垢或蒸汽中杂物,堵塞疏水阀,使疏水阀无法打开。若疏水阀泄露,则会造成蒸汽巨大浪费。例如当蒸汽压力为 0.6 MPa 时,如果疏水阀上有 1 个(或相当于)直径为 7.5 mm 的孔,每小时就会浪费 110 kg 的蒸汽 。1 天 24 h,1 年 300 个工作日,则每年的浪费就会相当于 120 t 煤或 65 t 油。
所以要正确选择使用疏水器,可才能避免能源的浪费。
四、冷凝水的回收
我们使用蒸汽的目的主要是利用蒸汽中的热量,蒸汽冷却后会变成冷凝水。此水是蒸汽中热量的载体,形成蒸汽前是软化水,蒸汽的热量散失后就会变成冷凝水。冷凝水回收的目的:①节约软化水。软化水是地下水或自来水经过处理后形成的,成本较高。因此冷凝水回收不但节约水源、减少排污,更降低了水处理的费用。另外,冷凝水的硬度为 0,碱度、氯离子含量低,因此冷凝水的品质更优良,对锅炉运行更为有利。②节省能量。蒸汽变成冷凝水后,并不是全部的热量都散失,冷凝水中还存在一部分热量,若不利用,也会造成很大的浪费。如果生产形成的冷凝水量较大,可以直接用泵输送到锅炉的除氧加热器内继续加热,然后送到锅炉内,再产生蒸汽,如此循环利用,节约的能源十分可观。如果工厂每小时可产生 8~10 t 的冷凝水(冬季比夏季要多 1 5 % 左右)。冷凝水的温度如果是70 ℃,则其焓 h=293.0 kJ/kg;压力为 1 MPa(温度为 350 ℃)的饱和蒸汽的焓 h=2 777.0 kJ/kg [3] ,则 70 ℃冷凝水的热含量是压力为 1 MPa 的饱和蒸汽热含量的 10.55%。如果产生的冷凝水回收1/2(即 4~5 t),按饱和蒸汽 100 元 /t 的市场价计算,每年 330 个工作日回收的冷凝水所含有的热量折算为燃料费用,大约可节约:100×10.55% × 4 × 24 × 330=334 224 (元)≈33.4(万元)自来水按最低价格 2.4 元 /t 计算,每年可节约的水费为:2.4×4×24×330=76 032(元)≈ 7.6(万元),水处理费用按 1.5 元 / t 计算,每年可节约水处理费用为:1.5×4×24×330=47 520(元)≈ 4.8(万元)3 项合计,每年回收的冷凝水大约可节约45.8 万元。
根据上述计算,就可以很容易确定冷凝水回收的投入与回报,从而可以做出正确的选择。
五、二次蒸汽的再利用
不同的设备和工艺需要不同参数的蒸汽。所需用的蒸汽除一部分变成冷凝水外(过热蒸汽会变成饱和蒸汽),大部分还是蒸汽,只是压力和温度稍有降低。这部分压力和温度降低的蒸汽,经过简单的处理(要求低 的可不做处理),还可以作为二次蒸汽继续使用。甚至二次使用后的蒸汽,如果压力和温度能满足某种使用要求,还可以作为三次蒸汽继续使用,依次类推,直到不能满足使用要求为止。从热电厂出来的蒸汽大部分就是汽轮机的二次蒸汽,只有很少一部分是从锅炉分汽缸直供的。为满足要求,可根据二次蒸汽的需求参数(包括用量、压力、温度等),在输送管道上安装汽水分离器或疏水器等辅助设施,以保证二次蒸汽的品质。
锅炉的连续排污和定期排污中含有大量的热能,可以做为二次蒸汽再利用。根据锅炉的排污量选择一个与之相匹配的闪蒸设备,产生的二次蒸汽冬季可以用做生产车间的采暖,夏季可以用在其他生产工艺。经过过换热后产生的冷凝水,仍有一定的压力和较高的温度,收集后也可以用作生产车间的采暖、设备加热等合适的用途。这部分蒸汽含水量较大,应配备与之相匹配的汽水分离器、疏水器等可以提高二次蒸汽品质的辅助设施。如果因二次蒸汽压力过低,无法使用,可以利用蒸汽喷射泵给二次闪蒸蒸汽增压。(有关蒸汽喷射泵的选型与使用可咨询我公司)
充分利用好二次蒸汽,可以节约大量的一次蒸汽,对能源的综合利用大有裨益。
结束语:
能源的综合利用不但对降低生产成本有利,在能源日益紧张的今天更能产生广泛而深远的社会效益。由于蒸汽固有的特点,在我们的日常生产和管理中还存在或多或少的问题,而且有些问题像锅炉的配置与运行、管道及附件的正确安装、管道保温层的临界厚度及冷凝水的回收等,还没有引起我们足够的了解和重视。因此,作为工业生产重要的生产介质和动力,如何以最低的成本生产蒸汽、以最佳的效果使用蒸汽、以最科学的方法管理蒸汽就是生产厂家时刻关注和控制的问题。这些问题解决的好,企业就相当于拥有了一个聚宝盆,在无形中就会积累或节省大量的资金;与此相反,如果这些问题不被重视或处理的不好,就像给企业的生产成本捅了一个无底洞,在不经意间就会使成本上升许多。
我公司致力于为客户提供——
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