蒸汽知识与资源

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6.1 蒸汽系统为什么要减压
发布时间:2016-11-10 16:19:33

大家都知道,蒸汽要”高压输送、低压使用”,可是为什么呢?

1、 高压输送的好处:

   A、如果蒸汽压力越高,密度越大,单位质量蒸汽所占用的空间会越少。所以蒸汽锅炉经常在高压力运行,较小的锅炉也能产生很多蒸汽,然后通过比较小的管道输送到用汽点。

   B、压力越高,温度也越高,蒸汽冷凝的速度就越慢,因此,输送热效率要高。

2、蒸汽减压(使用低压蒸汽)的原因

A、压力越低,蒸汽的热焓值越高,1.6MPa时热焓值为1922.64kJ/kg,0.8MPa时热焓值为2030.31kJ/kg,0.3MPa时热焓值为2133.33kJ/kg。

因此使用低压蒸汽可以减少锅炉的蒸汽负荷,可以节约能源(如附件一说明)。为减小锅炉的尺寸,大多数蒸汽锅炉的设计压力都相对较高,且不应运行在较低的压力下,那样会导致蒸汽“带水”,干度下降。由于这个原因,通常比较经济的做法是让锅炉生产较高压力的蒸汽,然后在使用点进行减压。只有增加减压站,才可以得到高品质的稳定的低压饱和蒸汽,这是设备工艺所需要的。

B、蒸汽压力越低,越适合于设备使用,可以降低下游管道中的阀门、设备、管道及附件的压力等级,低压设备的采购成本比使用高压蒸汽的设备要低得多,寿命也更长。

C、压力越低,冷凝水温度也越低,疏水阀后冷凝水闪蒸比例降低,损失的热量也就相应降低了。

D、因为饱和蒸汽的物理性质是,压力和温度是一一对应的,在某些制程中,可以通过控制压力来间接控制温度,因为压力控制比较简单且可以提供精确的温度控制。这一点在杀菌锅、接触式干燥器、硫化机、压延机上比较普遍,因为这些设备的表面温度很难通过温度感应器测量。所以说压力控制,也是换热器温度控制的基础。

E、有时候,减压也是为了稳压。现在越来越多的工厂,被要求使用热电厂集中供应的蒸汽,因为用汽单位数量很多,大家的生产时间可能都集中在白天,一到晚上很少厂使用,因此晚上一般压力都很高,达到峰值,这时必须减压才能满足工厂要求。即使白天,蒸汽压力降下来了,但是压力也是很不稳定,所以也需要通过减压阀来使压力稳定下来。 

3、减压装置:使用自作用减压阀,或者使用气动控制阀,可以准确控制蒸汽压力。

  自作用减压阀包括:先导式减压阀和直接作用式减压阀;

  气动控制阀,则需要配套高温型压力传感器和压力控制器使用。 

附件一:使用低压蒸汽的节能效益分析

1、比如:35t/H的锅炉1台,压力9barg,车间使用压力要求为5barg,由此来计算可节约的能源。

附表6.1.1(饱和蒸汽表)(热焓值= hfg

2、效益计算:由饱和蒸汽表查出(查表时注意,上表中绝对压力=表压+1),9barg压力时(查表时应查绝对压力为1.0MPa一栏的参数)的蒸汽的热焓值为2014.44 kJ·kg-1,5barg压力时的蒸汽的热焓值为2085.64 kJ·kg-1,因此将压力从9减至5barG时,可以增加2085.64-2014.44=71.2kJ·kg-1的热量,35t/h的锅炉,则一共可增加35000kg/h*71.2 kJ·kg-1=2492000 kJ/h的热量,实际用汽量一定的情况下,我们完全可以少生产这么多的热量,也就是说我们可以节约这么多的热量。现在,我们将此热量转换成蒸汽量,我们的锅炉是生产9barg的蒸汽,因此,刚才的热量也就相当于2492000( kJ/h)/2014.44(kJ·kg-1)=1237kg/h的9barg压力的蒸汽,一天则可节约1237*24=29688kg蒸汽。由此得出可节约煤炭的比例或所能提高的热效率为1237/35000=3.5%

锅炉的热效率为80%, 9bar饱和蒸汽的总热量为2777.12 kJ/kg-1=2777.12/4.2=662.9Kcal/kg,662.9Kcal/kg *35000kg/h=23201500Kcal/h

一般使用的是三级燃煤,其燃烧值只有6308Kcal/kg,锅炉耗煤量为23201500/6308=3678kg/h=3.678 (T/h)。所以,若使用5bar的低压蒸汽,每天可节约煤为:3.678*24*3.5%=3.1T,目前三级燃煤的单价为780元/T,由此算出每天可以节约3.1*780=2418元。一年按360天工作日计算,可以节约共2418*360=87万元。 

由此可见,低于一些低压设备,一定要使用减压阀,将蒸汽压力减至设备需求的压力来运行,可以大大减少能耗。

表6.1.1

绝对压力

温度

比容

密度

比焓

Pressure

Temp

Specific Volume

Density

Specific Enthalpy

MPa

m3·kg-1

kg·m-3

kJ·kg-1

p

t

v’

v”

p,,

hf

Hg

hfg

0.1

99.606

0.00104315

1.69402

0.590311

417.44

2674.95

2257.51

0.3

133.53

0.00107318

0.605785

1.65075

561.46

2724.89

2163.44

0.35

138.86

0.00107858

0.524196

1.90768

584.31

2731.97

2147.65

0.4

143.61

0.00108356

0.462392

2.16287

604.72

2738.06

2133.33

0.45

147.91

0.00108820

0.413900

2.41604

623.22

2743.39

2120.16

0.5

151.84

0.00109256

0.374804

2.66806

640.19

2748.11

2107.92

0.6

158.83

0.00110061

0.315575

3.16882

670.50

2756.14

2085.64

0.70

164.95

0.00110797

0.272764

3.66617

697.14

2762.75

2065.61

0.80

170.41

0.00111479

0.240328

4.16099

721.02

2768.30

2047.28

0.90

175.36

0.00112118

0.214874

4.65390

742.72

2773.04

2030.31

1.00

179.89

0.00112723

0.194349

5.14539

762.68

2777.12

2014.44

1.10

184.07

0.00113299

0.177436

5.63584

781.20

2780.67

1999.47

1.20

187.96

0.00113850

0.163250

6.12558

798.50

2783.77

1985.27

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