介绍了蒸汽蓄热器的原理、结构、应用场合及装设要求.doc

张 渝1，段 琼2，彭 岚1 摘 要：介绍了蒸汽蓄热器的原理、结构、应用场合及装设要求等，并结合实例分析了装设蒸汽蓄热器所带来的经济效益。 关键词：蒸汽蓄热器；节能；锅炉 中图分类号：TK223.3+5 文献标识码：B 文章编号：1004一7948(2006)05一0038一02 1前言 目前，能源危机几乎已成为世界各国所共同面临的重要问题，严重的危机向人类提出了严厉的警告。基于这样的能源形势，节能技术已经被提到了前所未有的高度。蒸汽蓄热器作为一种重要的节能工具，理应受到进一步的推广和应用。 我国自上世纪60年代起开始进行蒸汽蓄热器的研究，并在80年代从日本全套引进了先进的设计和制造技术。但目前这一先进节能设备在我国的推广应用还非常有限，主要原因在于许多蒸汽供热单位对该技术还不够了解。 2蒸汽蓄热器的工作原理及结构 2.1蒸汽蓄热器的工作原理 蒸汽蓄热器的工作原理是在压力容器中储存水，将蒸汽通入水中，使容器内水的温度和压力升高，形成具有一定压力的饱和水；而在容器内压力下降的条件下，饱和水成为过热水，并立即沸腾而蒸发产生蒸汽。它设置在汽源和用汽负荷之间，在室内室外均可安装，通常装设在锅炉房附近。 2.2蒸汽蓄热器的分类 按蒸汽蓄热器的结构可将其分为立式和卧式两种。卧式蓄热器的蒸发面积较大，安装检修方便，对强度和稳定性的要求也比较低。所以目前卧式蓄热器应用较多，但缺点是占地面积大。立式蓄热器的优缺点与之相反。 2.3蒸汽蓄热器的结构 目前使用的蒸汽蓄热器是钢制圆柱形压力容器，外壁敷有保温层。容器内部装有充蒸汽的分配总管和支管，支管末端装有蒸汽喷头，喷头外围装有水流循环筒，容器壁上有蒸汽入口和出口、入孔、进水口，其底部装有排水口和定位支座，如图1。此此，还装有水位计、压力计等检测仪表。 蒸汽蓄热器与汽源的连接方式有串连和并联之分，但常见的卧式蒸汽蓄热器与锅炉并联的较多，如图2所示。当高压供汽量与低压用汽量平衡时，蓄热器不工作，如果高压供汽量大于低压用汽量时，则通过阀2、阀3储热，当高压供汽量低于低压用汽量时，则由蓄热器供热补充。 水面以上为蒸汽空间，工作时约占蓄热器总体积的10%，在供汽锅炉按一定的蒸发量稳定地运行时，如用汽负荷小于锅炉蒸发量，多余的蒸汽便经充热蒸汽入口止回阀、截止阀而进入蒸汽蓄热器中的蒸汽分配总管和支管，最后通过蒸汽喷嘴向上扩散到水中，变成凝结水，同时释放出热量，使容器内压力和温度升高，并使水的恰值升高到与容器内压力相对应的饱和水的焙值，这就是蓄热器的充热过程。当用汽负荷大于锅炉蒸发量时，蒸汽蓄热器的送汽管中压力下降，蓄热器内压力大于供汽母管中的压力，于是蓄热器汽空的蒸汽立即顶开排汽止回阀而流往送汽母管，同时，容器内饱和水的压力下降，使水温高于降压后饱和水的温度而成为过热水，形成剩余热量，过热水迅速蒸发，产生饱和蒸汽流出蓄热器送往热用户，补充锅炉直接供汽的不足，这就是蒸汽蓄热器的放热过程。 3蒸汽蓄热器的应用 蒸汽蓄热器广泛应用于石油、化工、纺织、酿造、卷烟、造纸、食品加工、火力发电及供热等众多行业。具体来讲主要用在以下四种场合： (1)热源间断供热或供热量波动较大的供热系统。在汽源供汽不连续或流量波动大的供热系统，装用蒸汽蓄热器后可以实现连续供汽。诸如转炉炼钢系统中的汽化冷却装置的供热。 (2)热负荷波动大而频繁的供热系统。主要目的是稳定供汽锅炉的供汽压力，从而提高供汽品质和锅炉热效率。如啤酒生产中酿造车间的用汽及其他部分行业的用汽。 (3)瞬时热耗极大的供热系统。对于瞬时耗汽量极大的供热系统，可采用容量小的锅炉配以足够容量的蒸汽蓄热器，就可节省初次投资，保证供汽。 (4)需要储存热能供随时应用的场合。蒸汽蓄热器作为一种热力设备，它可以随时把暂时用不完的多余蒸汽储存起来，当热用户遇到正常供汽中断时，可供紧急用汽（如火力发电厂机组故障）时立即启动蒸汽蓄热器供汽给汽轮发电机组运行。 4装用蒸汽蓄热器的基本技术要求 蒸汽蓄热器的蓄热和放热是依靠其工作压力的变化而进行的，当蓄热器的容积一定时，蓄热量由容器内的最高压力（蓄热过程终止时的压力）和放热压力（放热过程终止时的压力）之差决定。该压差称为蓄热器的压力变化范围，压力变化范围越大，蓄热量也越大。因此从经济效益的角度考虑，供汽系统设置蒸汽蓄热器必须具备以下条件： (1)用汽负荷频繁波动，这种波动具有一定的周期性或呈现最大负荷与最小负荷交替出现的状况。 (2)汽源压力必须高于部分或全部用汽设备所需的压力，这种压差越大，蓄存一定蒸汽量的蒸汽蓄热器的容积就越小。 (3)汽源的供汽能力必须略大于一昼夜的平均用汽负荷。 (4)具有装设蒸汽蓄热器的场地。 5蓄热器应用举例及效益浅析 5.1应用举例 以某啤酒厂为例，该厂有三台4t/h的快装锅炉，由于生产的发展，高峰用汽量为15t/h，低峰用汽量为8t/h，显然三台4t/h锅炉满足不了生产的需要。于是，在供汽系统中配置了一台l00m3的蒸汽蓄热器而不增设锅炉（一台4t/h），解决了生产用汽量的需要。现在只用目前的三台锅炉就可满足生产用汽，锅炉运行工况稳定，热效率提高了11.5%，供汽量充足，保证了生产的需要。锅炉压力与供汽压力平衡，波动范围为0.1MPa，一台100m3蒸汽蓄热器的制造成本比一台4t/h锅炉少，且节省燃煤（假定一台4t/h锅炉每小时耗煤以1t计算，每天按两班运行，一年运行按330天计算，则一年耗煤5280t)；另外，由于热效率提高了11.5%，三台4t/h锅炉年节省燃煤 1821.6t，若每吨燃煤按200元计，则每年节约燃煤费用36.43万元。 5.2效益浅析 结合该啤酒厂装用蒸汽蓄热器的实例以及蒸汽蓄热器的工作原理分析得出如下结论： (1)节省燃料。在热负荷波动剧烈且频繁的供热系统中，装用蒸汽蓄热器后可以消除由于波动负荷对锅炉运行产生的各种不利影响，使锅炉能在较好的工况下运行，提高了锅炉的运行热效率，节省了燃料。 (2)增大锅炉供汽能力，节省建设投资。在供热系统中装用蒸汽蓄热器配合锅炉供汽后，通过蒸汽蓄热器放热可满足高峰负荷的需要，相应地可减少所需的锅炉容量，特别在高峰持续时间较短的条件下，减少锅炉的容量最多。在一般情况下，如高峰负荷超过锅炉的总容量，采用蒸汽蓄热器来平衡高峰负荷时的供汽，所需要的投资少，且维修费用小。 (3)减少锅炉故障。装用蒸汽蓄热器后，锅炉热负荷稳定，就可避免因供汽锅炉的燃烧工况随剧烈波动的热负荷而多变。如赶火时炉膛内燃烧强烈，使炉壁温度过热；压火时，炉膛内燃烧缓慢，炉壁温度下降，这样反复赶火、压火，易使炉墙砌体开裂，炉管弯曲变形或水冷壁上结渣。如果炉内燃尽不够，火焰延伸，可导致过热器或对流管束的金属超温，造成故障。 (4)保持供汽压力稳定，可提高产品的产量和质量。例如啤酒生产过程中，啤酒在煮沸时，如蒸汽压力不足，煮沸强度不够，煮沸不彻底，可导致煮沸时间延长，啤酒颜色加深。瓶装啤酒在杀菌机中，若蒸汽压力不足，将导致杀菌不彻底，杀菌时间延长，啤酒有老化味。 (5)有利于保护环境。锅炉配用蒸汽蓄热器后燃烧工况稳定，容易实现最佳工况燃烧，废气中氧化物减少，含尘量低，有利于保护环境。 (6)减轻司炉的劳动强度。装用蒸汽蓄热器后使锅炉能稳定运行，这样就解除了司炉原来须经常调节燃烧的紧张劳动。 (7)具有应急的蒸汽储备。在供热系统中装用蒸汽蓄热器后，如锅炉机组在运行中突然发生故障进行抢修或临时停电，蒸汽蓄热器能继续供汽一段时间，这样可以减少或避免生产上的损失。 6结束语 综上所述，蒸汽蓄热器能够有效地改善锅炉的运行状况，提高锅炉运行热效率和供汽品质，