锅炉蒸汽节能方法与措施

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蒸汽中湿度过大带有水滴的危害
蒸汽中如果含有大量水滴会使管道腐蚀 ,并损坏(侵蚀阀座、阀芯)控制阀, 使其损坏并失去作用 湿蒸汽中夹带的混合物在热交换表面形 成积垢,降低用汽设备的总热交换效率 湿蒸汽中夹带过多的水将会造成疏水阀 的超负荷运转 在蒸汽中的水滴会影响流量计测量流量 的准确度
如何提升蒸汽的品质
1.蒸汽锅炉的节能 蒸汽锅炉的节能 2.提高蒸汽品质节能 提高蒸汽品质节能 3.蒸汽疏水节能 蒸汽疏水节能 4.蒸汽泄漏防护节能 蒸汽泄漏防护节能 5.蒸汽计量节能 蒸汽计量节能 6.蒸汽换热节能 蒸汽换热节能 7.冷凝水回收节能 冷凝水回收节能 蒸汽节能
1.蒸汽锅炉的节能 蒸汽锅炉的节能
使用自动排污系统降低排污量 (图1-3 ,图1-4)节能特点:
手动排污率
如果最大允许 TDS=3000ppm 平均TDS=2000ppm, 平均TDS=2000ppm, TDS=2000ppm 锅炉给水TDS=300ppm 锅炉给水TDS=300ppm
自动排污率
如果最大允许 TDS=3000ppm 平均TDS=2900ppm, 平均TDS=2900ppm, TDS=2900ppm 锅炉给水TDS=300ppm 锅炉给水TDS=300ppm
锅炉蒸汽节能的方法与措施
蒸汽节能的原理
蒸汽的用途 及使用特性
蒸汽的基础知识
蒸汽的用途及使用特性 1 2 3 4 5 6 7
应用于集中供热、电厂的动力源、 应用于集中供热、电厂的动力源、石化等生产工艺过程热源等用途
蒸汽具有分配简单,输送方便,控制简单等特性, 蒸汽具有分配简单,输送方便,控制简单等特性,极具工业使用价值
蒸汽的潜热
蒸汽的基础知识 蒸汽的全热
蒸汽的显热和潜热之和。1kg蒸汽在大气压 蒸汽的显热和潜热之和。1kg蒸汽在大气压 力下的全热为:(419+2257) :(419+2257 力下的全热为:(419+2257)kj=2676kj
大气压力
饱和点
大气压力
100℃ 热水 升 100℃,热水1升(1kg)
焓值/ 焓值/(kj/kg) 蒸汽比体积 蒸汽 hg /(m³/kg) 汽化热 hfg
水显热
hf
0 0.5 1 2 3 4 5 6
100 112 120 134 144 152 159 165
419 468 506 562 605 641 671 697
2257 2226 2201 2163 2133 2108 2086 2066
蒸汽疏水阀的定义
当蒸汽冷凝时, 当蒸汽冷凝时,它会释放出汽 化的能量(即蒸发潜热) 化的能量(即蒸发潜热)而形 成凝结水, 成凝结水,而这种凝结水只含 有饱和压力下水的能量( 有饱和压力下水的能量(即显热 能) 为了确保蒸汽系统中维持最大的 热传导效率, 热传导效率,这部分凝结水必须 排除系统之外
(17.6-11.5)﹡0.21%=1.28% )
各压力下的节能率
锅炉压力在( 每减少1%的排污 锅炉压力在(kgf/cm²)每减少 的排污,可以节约的燃料 每减少 的排污,
7 10 17 26
0.19% 0.21% 0.25% 0.28%
如何利用排污水中的能量 举例说明
水在10kg 水在 时的显热 为782kj/kg
1
可维持锅炉水的 含盐量在最大的 许可范围内,减 少热损失及水处 理费用
2
维持清洁无污染 的锅炉
3
避免过高含盐量 引发的各种问题
锅炉水含盐量
最大允许含盐量
平均含盐量
0
12 时间/h
24
图Fra Baidu bibliotek-3 手动排污控制曲线
锅炉水含盐量
最大允许含盐量
平均含盐量
0
12 时间/h
24
图1-4 自动排污控制曲线
如何计算自动排污系统节能率
•排除凝结水 排除凝结水
•冷凝水一经产生需要尽快排除 冷凝水一经产生需要尽快排除 •若排水不畅易造成管道及设备腐蚀及水锤 若排水不畅易造成管道及设备腐蚀及水锤
•提高系统热效率 提高系统热效率
•热静力式排放温度限制阀疏水阀为最佳选择,因为可以 热静力式排放温度限制阀疏水阀为最佳选择, 热静力式排放温度限制阀疏水阀为最佳选择 做到定温排放 •以尽可能低的温度排放凝结水。排放温度限制阀可在 以尽可能低的温度排放凝结水。 以尽可能低的温度排放凝结水 80℃冷态排水 80℃冷态排水 •节约能源 节约能源 •运行良好的疏水阀可保证蒸汽节能 运行良好的疏水阀可保证蒸汽节能 •通常在一个系统的改造中,疏水阀的费用占7%—10%, 通常在一个系统的改造中, 7%— 通常在一个系统的改造中 疏水阀的费用占7% 10%, 而其对整个系统的节能效果达到40% 40%以上的贡献 而其对整个系统的节能效果达到40%以上的贡献
汽水分离器种类: 最普通的是旋风 式,离心式和挡 板式汽水分离器
3
1
2.挡板式汽水分离器示意图 2.挡板式汽水分离器示意图
2
1.旋风式汽水分离器和离心式汽 1.旋风式汽水分离器和离心式汽 水分离器示意图
提高换热效率及防止水锤
2.使用蒸汽末端 2.使用蒸汽末端 疏水排气站
可去除蒸汽主管空气及冷凝水
蒸汽压力和比体积的关系
1 2 3 4 5
蒸汽的压力增加,比体积会减少, 蒸汽的压力增加,比体积会减少,密度会增 所以蒸汽输送的原则是高压输送, 加。所以蒸汽输送的原则是高压输送,所以 通常锅炉中产生的压力最少需要7kg 通常锅炉中产生的压力最少需要 在7kg时,将水变为蒸汽需要的热量比 时 大气压力下需要的热量少, 大气压力下需要的热量少,因为蒸汽压 力上升导致蒸发焓下降 蒸汽的密度远远小于水的密度。在大气压力下, 蒸汽的密度远远小于水的密度。在大气压力下, 水的密度为1000kg/cm³,蒸汽为 水的密度为 ,蒸汽为0.6kg/cm³。蒸 。 汽的流速也远远大于水的流速 低压下比体积随压力变化非常大, 低压下比体积随压力变化非常大,而压 力较高时, 力较高时,比体积变化比较小 蒸汽比体积: 蒸汽比体积:是指单位蒸发质量的蒸汽 体积。 体积。是蒸汽密度的倒数
100 ℃
所有的水均变 为蒸汽
沸 点
100℃ 100℃的蒸汽
需热量419KJ 需热量419KJ
0℃,冷水1升(1kg) 冷水 升 )
2257kj+419kj=2676kj 2257 +419kj=2676kj
100℃ 热水 升 100℃,热水1升
图解蒸汽的显热
图解蒸汽的潜热及全热
饱和蒸汽的特性
蒸汽的热值(焓值) 蒸汽的热值(焓值)是由水显热和 汽化热(蒸发潜能)组成。 汽化热(蒸发潜能)组成。我们最 需要利用的是汽化热。( 。(图 需要利用的是汽化热。(图1-2)
注:表格中的压力是表压。绝对压力等于表压加大气压力。 表格中的压力是表压。绝对压力等于表压加大气压力。
350 温 300
过热蒸汽
250 200
度 /℃ 150 ℃
表 饱和蒸汽 1-2 蒸 汽 压 力 温 度 曲 线
100 50
0
凝结水
压力/kg f(10N) 压力 ( )
从曲线图1 从曲线图1-2可以得出
蒸汽具有很高的传热系数, 蒸汽具有很高的传热系数,应用非常广泛
压力 蒸汽
蒸汽的显热
单位为Pa(kgf/cm²,及 单位为Pa(kgf/cm²,及bar) Pa(kgf/cm²,
加热水到沸点, 加热水到沸点,水汽化产生的气体
水加热到沸点所需要的热量。例如:1kg水在大 水加热到沸点所需要的热量。例如:1kg水在大 气压力下从0℃ 0℃到 ℃所需要的热量为 所需要的热量为419kj 气压力下从0℃到100 ℃所需要的热量为419kj 水达到沸点后转化为蒸汽所需要的热量,此时, 水达到沸点后转化为蒸汽所需要的热量,此时, 温度没有变化,又称为汽化热。例如: 温度没有变化,又称为汽化热。例如:在大气压 ℃的水转化为 的水转化为100 ℃的蒸汽所需要的 力1kg100 ℃的水转化为100 ℃的蒸汽所需要的 热量为2257kj 热量为2257kj
1.使用汽水分离
器提升蒸汽品质 可以在蒸汽管道上 安装汽水分离器将 湿蒸汽中的水分除去
1 2
1.旋风式汽水分离器和离心式汽 水分离器当蒸汽速度为12m/s时, 其去湿率可达98%,而当速度是 26m/s时则降至50%,适用于 流速较低的系统 。2.挡板式汽水 分离器可在蒸汽流速从10m/s-47ms 的范围内,达到接近100%的去湿率
这样排污率为= 这样排污率为= 300/(2000-300) 300/(2000-300)=17.6%
这样排污率为= 这样排污率为= 300/(2900-300) 300/(2900-300)=11.5%



如在上例中,锅炉压力为 如在上例中,锅炉压力为1Mpa, , 则通过自动排污可以节约能量
2676 2694 2707 2725 2738 2749 2757 2763
1.673 10149 0.881 0.603 0.461 0.374 0.315 0.272
表压 /bar
温度 /℃
水显热 hf
焓值/( 焓值 (kj/kg) 汽化热 hfg 蒸汽 hg
蒸汽比体积 /(m³/kg)
7 8 9 10 11 12 13
在此曲线中, 在此曲线中,任何 压力下的蒸汽与水 均能共存, 均能共存,并进行 快速的能量交换
蒸汽压力和 温度的关系
过热蒸汽:位于 过热蒸汽: 饱和蒸汽曲线以 上的蒸汽
干饱和蒸汽: 干饱和蒸汽: 饱和蒸汽中不 含饱和水, 含饱和水,此 蒸汽为干饱和 蒸汽
饱和蒸汽: 饱和蒸汽: 位于饱和曲 线位置处的 蒸汽
可去除蒸汽管路中大部分水分
3.使用蒸汽疏水站 3.使用蒸汽疏水站
可避免水锤发生
3.蒸汽疏水节能 3.蒸汽疏水节能
为什么需要蒸汽疏水阀
•排除空气 排除空气
•疏水阀应在启动阶段排除加热空间中的空气 疏水阀应在启动阶段排除加热空间中的空气 •热静力及浮球式排除空气性能较佳 热静力及浮球式排除空气性能较佳 •倒吊桶及热动力式排空气性能较差 倒吊桶及热动力式排空气性能较差
剩余的排污水是宝贵的 资源。可利用换热器加 热给水箱的补给水。这 个方法可将剩余的排污 水的温度冷却到20℃
用换热器回收能量
同时由于排污水排放 的温度不得高于42℃, 也达到了环保的要求
余热利用系统形式图
除氧头 蒸汽 冷凝水
排污阀 除氧水箱
闪蒸罐
换热器
给水泵 排放 补给水
2.提高蒸汽品质节能 2.提高蒸汽品质节能
1 2
蒸汽疏水阀就是能将 凝结水及空气排出蒸 汽系统, 汽系统,却将蒸汽保 留的一种自动装置
3
蒸汽疏水阀的种类
膜盒式疏水阀
浮球式疏水阀
圆盘式疏水阀
双金属式疏水阀
倒吊桶式疏水阀
固定孔式疏水阀
1.感受温度的热静力式 1.感受温度的热静力式
2.感受比重的机械式 感受比重的机械式
3.感受速度的热动力式 感受速度的热动力式
水在0.5kg时 时 水在 的显热为 468kj/kg
0.5kg时蒸汽 时蒸汽 的潜热为 2226kj/kg
闪蒸率=( 闪蒸率 (782-468)/2226=14.1% )
回收利用 闪蒸汽
闪蒸罐实际上就 是一台扩容器, 提供了一个空间, 使得蒸汽流 速足够低以便热 水和闪蒸蒸汽分 离
利用闪蒸汽最近的地方就 是锅炉给水箱,可以使用 闪蒸蒸汽提高给水箱的水 温,达到节能的目的。可 回收锅炉排污中50%的能 量
蒸汽具有很高的热容量, 蒸汽具有很高的热容量,在分配管网中热量传递较为简单
蒸汽化学性能稳定, 蒸汽化学性能稳定,对健康无危害
在追求节能和环保的当今社会, 在追求节能和环保的当今社会,蒸汽的有效利用及节能是迫切需要解决的问题
作为蒸汽的来源,水是最常用也最常见的液体,资源非常丰富, 作为蒸汽的来源,水是最常用也最常见的液体,资源非常丰富,价格便宜
由于水的显热过小 可资利用的价值不大
汽化热如表1 所示,随着压力的降低, 汽化热如表1-1所示,随着压力的降低, 汽化热增大, 汽化热增大,所以我们利用蒸汽的原则 是高压输送,低压使用, 是高压输送,低压使用,而且最好是利 用饱和蒸汽。 用饱和蒸汽。
表1-1
表压 /bar 温度 /℃ ℃
饱和蒸汽特性表
170 175 180 184 188 192 195
721 743 763 782 799 815 830
2048 2031 2015 2000 1986 1973 1960
2769 2774 2778 2782 2785 2788 2790
0.24 0.215 0.194 0.177 0.163 0.151 0.141
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