蒸汽的基本性质和输送

蒸汽的基本性质和输送

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

空间加热系统什么是蒸汽?在大气压下形成蒸汽蒸汽汽泡水壶内的蒸汽空间凝结的蒸汽在大气压力下产生蒸汽需要加给水的热量100oC0oC温度(oC)饱和水的沸点蒸发线干蒸汽点0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0干度焓(kJ/kg)总焓(hg)液态焓(hf)蒸发焓(hfg)未饱和水线什么是蒸汽?

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温度－压力曲线

压力(barg)

温度(oC)比容－压力图压力(barg)

比容(m3/kg)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。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

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%.

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100目过滤器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。

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去除水中的空气有两种除氧方法:化学除氧热力除氧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Vent除氧头热静力排空气阀全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典型应用蒸釜煮锅蒸汽排空排空排空蒸汽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.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减压站管道选型

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

蒸汽管道口径选型图(kg/h)7barg5000kg/h125mm25m/s条件：饱和蒸汽7barg5000kg/h15barg300C20t/h200mm0.3bar/100m条件：过热蒸汽15barg300C20t/h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管道内冷凝水的流动可能的水锤根源

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

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 蒸汽管道的缩小冷凝水CorrectIncorrect蒸汽蒸汽冷凝水分支管的连接正确不正确蒸汽蒸汽冷凝水下降管控