蒸汽基础讲座

蒸汽的基本性质和输送北京华铮伟业科技有限公司蒸汽工程技术研讨会第一页，共四十九页。

典型的蒸汽流程煮锅煮锅锅炉

给水泵

给水箱

补给水

大槽

冷凝水冷凝水

蒸汽蒸汽

蒸汽制程设备

空间加热系统第二页，共四十九页。什么是蒸汽?

焓kJ/kg

表压barg

温度oC

水(hf)

蒸发比焓(hfg)蒸汽(hg)

饱和干蒸汽比容m3/kg0123456710012013414415215916517041950656260567164169772122572201216321332108208620662048267627072725273827492757276327691.6730.8810.6030.4610.3740.3150.2720.24第三页，共四十九页。蒸汽的p-v图pv

等温线.

临界点饱和水曲线

饱和蒸汽曲线蒸发区T2T1T2T1>

过热区第四页，共四十九页。温度－压力曲线

压力(barg)

温度(oC)第五页，共四十九页。比容－压力图压力(barg)

比容(m3/kg)第六页，共四十九页。过热蒸汽过热蒸汽很少被用作传热介质。6barg175oC的过热蒸汽在冷凝前必须冷却到饱和温度6barg(165oC)。过热蒸汽的比热为1.186kJ/kg。1kg的蒸汽冷却到饱和温度165oC会释放出： =1kgx1.186kJ/kgx10oC =11.86kJ这和1kg干饱和蒸汽冷凝释放出的能量2066kJ相比是很小的。第七页，共四十九页。过热蒸汽和饱和蒸汽相比，热容量低传热性能差降低制程的性能第八页，共四十九页。

蒸发潜热kJ/kg(hfg)

表压barg温度℃水的显热(hf)

蒸汽全热(hg)饱和干蒸汽比容m3/kg0123456710012013414415215916517041950656260567164169772122572201216321332108208620662048267627072725273827492757276327691.6730.8810.6030.4610.3740.3150.2720.24二次蒸汽第九页，共四十九页。有多少二次蒸汽7bar饱和水的焓值 =721.4kJ/kg 0bar饱和水的焓值 =419.0kJ/kg

过剩 =302.4kJ/kg 0bar时的蒸发潜热 =2257kJ/kg 二次蒸汽比例 =302.4 2257 =0.134kg/kg冷凝水第十页，共四十九页。蒸汽应该是高品质的

为了系统的安全,减少维护和设备的最大出力,蒸汽应该具有:正确的压力和温度干燥－不能含有水分干净－污垢和其它固体物质积聚在换热面会增加热阻不能含有空气－空气热阻很大，减少传热10/19/2022第十一页，共四十九页。金属墙污垢层蒸汽空气膜 迟滞水层冷凝水膜减小传热效率的各热阻层被加热的水第十二页，共四十九页。冠状阀汽水分离器至用汽设备疏水阀组蒸汽携带水分蒸汽中携带水分则：水锤减低设备的出力减低蒸汽的含热量，增加蒸汽耗量污染系统及其设备增加锅炉的燃料第十三页，共四十九页。湿蒸汽增加蒸汽耗量

实例:一蒸汽加热器组,需要输出热量300Kw，蒸汽压力为7Barg。7barg蒸汽的潜热能为2047KJ/kg,蒸汽负载为300/2047＝0.147kg/s.如蒸汽干度为0.92(这在国内很常见),则每Kg蒸汽的可供潜热能为2047X0.92=1883KJ/kg,则蒸汽耗量为300/1883＝0.159kg/s。和前者相比增加了8.2%.这意味着:1)锅炉的补给水增加8.2%，2)冷凝水增加了8.2%,3)锅炉的燃料耗量增加了8.2%.10/19/2022第十四页，共四十九页。

1)蒸汽负载的变化2)锅炉运行压力过低3)锅炉的TDS(含盐量)控制不当4)不合适的液位控制5)蒸汽输送管道的保温不当,蒸汽分配系统没有安装疏水阀.

产生湿蒸汽的原因10/19/2022第十五页，共四十九页。何处安装汽水分离器?流向汽水分离器1.锅炉出口2.用汽设备的进口3.减压阀和流量计的进口第十六页，共四十九页。清洁杂质来源锅炉水的固体携带杂质管道水垢焊渣法兰或螺纹不正确的连接引起的杂质

解决方法:在蒸汽系统中强烈建议使用40目过滤器第十七页，共四十九页。蒸汽中含有空气的危害产生热阻,影响传热(1mm空气=13m铜)产品加热不均匀,产生废品容易产生腐蚀蒸汽压力表产生误导第十八页，共四十九页。道尔顿分压定律

道尔顿分压原理指：混合气体的总压等于各组成气体的分压总和。每一组成气体都单独的占据整个空间并有各自的压力，同时各气体的性质不变.每一种气体的压力称为分压力对于蒸汽和空气的混合物：混合物压力=蒸汽的分压力+空气的分压力第十九页，共四十九页。道尔顿分压定律实例如果蒸汽和空气的混合气体的总压力为1barg(2barabs)，并且混合物的组成为3份蒸汽和1份空气，这样：空气分压力=0.25x2BarAbs=0.5barabs蒸汽分压力=0.75x2BarAbs=1.5barabs由蒸汽表：1.5BarAbs(0.5barg)的蒸汽温度为111.6oC.而根据压力表的指示，1barg的蒸汽压力应该为120oC。因此虽然压力表的读数为1barg，实际使用的是蒸汽/空气的混合物，蒸汽压力只有0.5barg。这样，如果设备需要1barg的蒸汽以达到它的额定输出，那么此时肯定无法达到。第二十页，共四十九页。空气和不凝性气体的来源锅炉停机后，产生真空吸入空气锅炉给水带入补给水和冷凝水暴露在大气中吸入空气第二十一页，共四十九页。去除水中的空气有两种除氧方法:化学除氧热力除氧第二十二页，共四十九页。给水系统除氧补充冷水排污回热冷凝水返还循环水至锅炉温度控制系统液位控制排气口除氧头第二十三页，共四十九页。热静力排空气阀全316L不锈钢密封结构,耐腐蚀性强

无石棉垫圈

可选黄铜或不锈钢材质

锻造的阀体和阀盖，结实、使用寿命长内置不锈钢过滤网高科技、高品质具有专利权的密封囊AV21第二十四页，共四十九页。典型应用蒸釜煮锅蒸汽排空排空排空蒸汽10/19/2022第二十五页，共四十九页。空气和水膜对传热影响的实例蒸汽压力1.0barg水被加热到99oC121oC空气膜冷凝水膜金属加热表面水膜蒸汽压力0.6barg水被加热到99oC116oC空气膜冷凝水膜金属加热面水膜第二十六页，共四十九页。正确的蒸汽分配系统应该1

高压输送2正确选择管道口径3 为了避免水锤和冷凝水达到用汽点:

在以下点进行疏水:在蒸汽管道的每一低点;每隔30-50米之间;在主管和分支管道的末端;在可能关闭的阀门以前

在流动方向,管道应该有一定的坡度

排水点的集水罐应正确选型

使用偏心缩小管,不要安装同心缩小管

蒸汽支管应该从主管的上方取蒸汽

过滤器应安装在侧面

汽水分离器应该在锅炉房,蒸汽设备的进口,减压阀和其它控制阀以及流量计的前面安装4 所有蒸汽主管应有效保温10/19/2022第二十七页，共四十九页。高压输送蒸汽高压输送的优点:蒸汽管道口径小,热损失少.蒸汽管道费用低,支撑费用少,人工费用降低.管道的隔热费用低.通过减压在使用点可以获得更加干燥的蒸汽.锅炉操作在高压更容易达到最佳运行状态,运行效率高.锅炉的蓄热能力增加,容易处理负载的变化,减少汽水共腾和携带的可能性.第二十八页，共四十九页。低压使用蒸汽的优点压力降低可以提供蒸汽中更大比例的潜热减少冷凝水所含热量，减少二次蒸汽经过减压后蒸汽具有更高的干燥度10/19/2022第二十九页，共四十九页。减压站第三十页，共四十九页。管道选型费用增加热损失增加形成的冷凝水增加 蒸汽使用点压力下降没有足够的蒸汽量容易产生水锤和冲蚀第三十一页，共四十九页。

蒸汽管道口径选型图(kg/h)第三十二页，共四十九页。水锤主管下沉冷凝水占据蒸汽管道水锤引起震动和噪音冷凝水第三十三页，共四十九页。

长距离管道布置蒸汽

重新布置至高点

冷凝水排放点30-50m

坡度1/250蒸汽流向第三十四页，共四十九页。

蒸汽管道向上布置

增大管道直径，减低流速至15m/s

蒸汽流速最高可至40m/s30-50m15m30-50m第三十五页，共四十九页。无效和正确的疏水点布置冷凝水集水槽疏水阀组25/30m剖面剖面疏水阀组蒸汽流向蒸汽流向 正确

不正确 第三十六页，共四十九页。蒸汽管道的缩小冷凝水CorrectIncorrect蒸汽蒸汽冷凝水第三十七页，共四十九页。分支管的连接正确不正确蒸汽蒸汽冷凝水第三十八页，共四十九页。下降管控制阀疏水阀组主蒸汽管第三十九页，共四十九页。过滤器过滤器控制阀第四十页，共四十九页。汽水分离器流向汽水分离器第四十一页，共四十九页。排除空气SteamMain热动力疏水阀空气蒸汽排空气阀第四十二页，共四十九页。

主蒸汽管疏水阀第四十三页，共四十九页。

起机负载/运行负载

(kg每50m主蒸汽管)

斜体表示运行负载环境温度为200