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蒸汽及凝结水系统节能技术•1.概述•2.蒸汽产生过程的节能技术•3.蒸汽传输过程的节能技术•4.如何保障蒸汽的品质•5.蒸汽使用过程的节能技术•6.凝结水回收过程的节能技术1.概述•随着经济的不断发展，我国的能源生产和消耗都已经处在世界的前列，但是我们能源综合利用效率却只有30％，远远不及其他发达国家。•在许多企业常常见到的蒸汽随处泄漏，凝结水基本不回收就是最直观的反映，是我们化工能源企业的产品成本高居不下的重要原因，严重影响着企业的生存能力和国际竞争力。•人类的生存和发展离不开热能，热能可以从燃料中获得，即从煤、焦炭、煤气、天然气、电、木材、石油或原子能获得。•但是，在大多数情况下，直接从燃料中提取热量加以利用是行不通的。通常，我们要在一个集中燃烧的热交换过程中----即锅炉中获得热量并加以利用。2.蒸汽产生过程的节能技术蒸汽的获得办法主要有：自备锅炉（余热锅炉）发生，或者从外部供汽系统购入。若必需自产蒸汽，锅炉设计压力宜尽量高。2.蒸汽产生过程的节能技术以蒸汽锅炉为基本配置的企业蒸汽系统，“以汽定电”是功热联产设计的基本原则。一般情况下，不宜片面追求用电自给。除开锅炉本身包括燃烧办法改进等节能措施不提，尽量提高锅炉的给水温度，是产汽阶段节能的最现实、最实惠的办法。3.蒸汽传输过程的节能技术•蒸汽的传输靠的是遍布全厂的蒸汽管网。•蒸汽传输的要点是减少泄漏，并保障品质。•根据经验，在蒸汽管网的有效的节能保质措施以下几方面组成。3.蒸汽传输过程的节能技术一、蒸汽管道的流速管内流速过大，蒸汽压降大。恰当的管径是蒸汽节能保质的基础，现有两种方法来选择管径：第一种方法：“速度法”第二种方法：“压降法”有许多计算图、表都可以用来确定压降和管径的关系。3.蒸汽传输过程的节能技术二、蒸汽管道的散热所有热的表面、管子、法兰、阀门等都应适当地进行保温，可以减少由于没有保温和保温不合理而造成的大量的辐射散热损失，同时，也可以尽量防止蒸汽主管内壁的凝结水被蒸汽吹起，造成水击和产生湿蒸汽。同向多管输汽3.蒸汽传输过程的节能技术三、主管排水的基本设计任何蒸汽管道都会有部分蒸汽由于辐射散射损失而凝结成水，如果主管线排凝设置存在缺陷，凝结水不能正常排出，凝结水就去冲击沿线的阀门、仪表、弯头，同时造成蒸汽带水而降低换热器的换热效果。3.蒸汽传输过程的节能技术由于排凝管太小，排凝管无论在“跨距”和“宽度”上都不能使凝结水全部“陷落”并排出，大量的凝结水被送往下游。3.蒸汽传输过程的节能技术唯有设置大口径集水管才能充分地在主管线内全部“陷落”凝结水，并由疏水器排出。最理想的做法是使集水管的直径和母管的直径相同。集水管的布置见右图。3.蒸汽传输过程的节能技术四、管路死点疏水蒸汽总管路中总会有一些爬坡或翻越马路，通常靠龙门架来解决，同时也是一个热力膨胀弯。龙门架死点疏水3.蒸汽传输过程的节能技术五、主管线疏水器选型为了使排水点的凝结水排净，疏水阀的选择很重要，但即使是最好的设计，水击有时还能发生，所以最好选择用一种最坚固耐用的主管疏水器，特别是那些装在户外的，会出现冰冻现象，疏水阀应当良好保温。4.如何保障蒸汽的品质一、保持蒸汽的干燥饱和蒸汽总认为是干饱和蒸汽，这是不太确切的。在多数框架式锅炉中，特别是那些最新设计的，因为要节约空间，努力做到小型化，因而它更容易产生湿蒸汽。在任何框架式蒸汽锅炉中，水面上会喷出许多蒸汽泡。喷出的水滴上升进入蒸汽空间，有些水滴又落回水里，但部分水滴特别靠近出口阀的水滴和蒸汽一起带出锅炉，如右图。4.如何保障蒸汽的品质4.如何保障蒸汽的品质二、汽水分离当利用蒸汽作为热载介质时，大多数热交换器的蒸汽侧表面都覆盖着一层水膜，这是因为蒸汽放出潜热就凝结成水。汽水分离器4.如何保障蒸汽的品质三、过热蒸汽过热蒸汽主要用于动力驱动，一般工艺和加热过程不用过热蒸汽。工艺和加热真正需要的是干饱和蒸汽。最理想的情况是从锅炉房得到稍带过热的蒸汽，经过沿途散热损失后，到达用户时已经失去过热变成干饱和蒸汽。但这是不切实际的。4.如何保障蒸汽的品质四、减压使用蒸汽生产蒸汽的压力由企业需要的最高压力来决定，锅炉运行压力不应低于5、6、10巴。一般要求生产蒸汽的压力要比工艺车间要求的最大压力更高一些。通常的做法是：在较高的压力下发生、传输和分配蒸汽，到蒸汽用户处再减压使用。4.如何保障蒸汽的品质五、从蒸汽中的排出空气有的工厂是连续运行的，但大多数工厂是每天早上启动，或者每周启动等等。当一设备停产后，关闭加热器，剩余空气的体积会收缩，这样一来形成了真空就会把空气引入蒸汽空间。空气可由疏水阀进入，或者通过阀门密封垫进入，可以通过自动或手动的放气孔进入。于是设备和管道中将充满空气。4.如何保障蒸汽的品质4.如何保障蒸汽的品质空气（不凝性气体）能进入系统的途径另一途径是通过给水。如果空气未能及时排出，管道内或设备内将是蒸汽与空气的混合物，空气在热传导表面上形成一个绝热层。4.如何保障蒸汽的品质事实证明，换热器中0.5%的空气的存在会降低50％的换热效率。排出空气是必需的可以通过手动或自动排出孔将空气排出。常年运行的系统可以采用手动排气，不过，最好的办法显然是自动排气阀。蒸汽主管线安装自动排空气阀5.蒸汽使用过程的节能技术一、蒸汽的驱动作用能够生产高压蒸汽的企业，本身具有连续运行的大型压缩机或大型泵时，其驱动机可选用汽轮机，这样可以节约能量的转换效率。汽轮机又有背压式和凝汽式可选，由于背压式汽轮机具有功热联产和调速好的优点，成为绝大多数设计者的首选。汽轮机、电机、风机、烟机四机组5.蒸汽使用过程的节能技术二、供汽主管的蒸汽凝结水量在任何系统设计中，必须计算主管本身的蒸汽消耗量。在预热阶段，冷凝率是最高的，而该值将用来决定主管线上疏水阀的大小。1、蒸汽管网的冷凝率的计算冷凝率可以表示为：Q＝W×（T－t）×Sp×60L×m5.蒸汽使用过程的节能技术2、热辐射损失的计算一旦主管已经预热，则冷凝作用将随着辐射损失热量而继续，该辐射损失率取决于温度、环境温度、以及保温效果。加保温层的主管的热损失可表示为：Q＝E×I×3.6L×45.蒸汽使用过程的节能技术三、伴热线小管的凝结水量常常利用蒸汽伴热线使载有粘性液体的管道维持在一个较高的温度上。这些伴热线通常是由一根或多根装在液体产品管道外面的小直径蒸汽管组成。伴热蒸汽用量在理论上计算是很困难的。一般来说，假设蒸汽伴热线能保证提供产品管道自身的辐射损失，通常是安全可靠的。5.蒸汽使用过程的节能技术产品管道的散热往往小于同样尺寸的蒸汽管道的散热，然而，为了实用的目的，产品管道的散热量可伴热管线简图以按蒸汽主管道散热损失值计算。5.蒸汽使用过程的节能技术四、空气加热器组的蒸汽凝结水量多数的单元加热器及空气加热器级的制造厂家给出他们的加热器的输出功率。5.蒸汽使用过程的节能技术五、换热器疏水器的正确选型从人类开始使用蒸汽就有了疏水器，目前有机械式、热静力式、热动力式等等。每种疏水器的存在都有它的存在的理由，没有绝对的好坏之分。最关键的是：疏水器属于管网产品，它的正常工作与否一半以上的原因来自管网，而不是产品本身。当然，质量很差的劣质产品不在此列。基本上，所有的疏水器都比实际的理论换热凝结水量大一倍以上。疏水器的定期检测维护十分重要。5.蒸汽使用过程的节能技术5.蒸汽使用过程的节能技术六、二次蒸汽的再利用从疏水阀放入凝结水回收主管时，压力低于该温度的饱和蒸汽压力，高温水中过剩的热就使一部分水吸收汽化潜热再次蒸发成蒸汽，这就叫做二次蒸汽或闪蒸汽。有多少水再次蒸发变成蒸汽决定于凝结水和二次蒸汽两者的压力。利用二次蒸汽预热锅炉给水原理简图5.蒸汽使用过程的节能技术七、蒸汽系统的产用平衡蒸汽的节约必须有全局观念，过分的减少蒸汽消耗，转而增加燃料油的消耗或者瓦斯气的消耗就是得不偿失的。在这种情况下，应当通过蒸汽的产品平衡来，适当提高锅炉的蒸汽产量，然后再在其他地方消化过剩的蒸汽，这样才是真正有效的蒸汽节能。6.凝结水回收过程的节能技术在传输并释放完热量之后，蒸汽凝结水应当完全回收。凝结水回收的作用：•“承上启下”的环节;•通过不同回收方式加以回收；•进行取热和精处理，并最终作为锅炉给水送交锅炉使用。6.凝结水回收过程的节能技术•回收利用凝结水的意义节约水资源减少酸、碱耗量节约能源减少除氧器耗量减少环境污染减少酸碱污水排放量减少锅炉烟尘、CO2、NOx的排放量减少热水排放污染6.凝结水回收过程的节能技术一、凝结水管路的口径不管凝结水是回到锅炉房还是就地使用，都有一个如何选用管径的问题。凝结水的混合管网。实际上，自流凝结水除了在疏水器出口减压闪蒸之外，还会在流动途中随着压力的下降，继续闪蒸。6.凝结水回收过程的节能技术二、凝结水压力次序在凝结水管路设计中，我们很少注意凝结水产出点的余压次序，以及凝结水管线的路程长短。这会导致系统流动紊乱，或者憋压。6.凝结水回收过程的节能技术三、凝结水的自动泵使凝结水集中到一个集水箱，然后通常使用电动泵使凝结水打回到锅炉房。该泵是用蒸汽或压缩空气来工作，不怕汽蚀，也不用防爆。美国Spence凝结水自动泵蒸汽凝结水自动泵实地安装图6.凝结水回收过程的节能技术四、分散前沿加压回收技术借助于这种泵的特点，可以对凝结水管网进行“分散前沿加压回收技术”设计。即：用多台小流量的凝结水自动泵，尽量靠近凝结水的产生区域。根据“分散前沿加压回收技术”改造的石化企业凝结水系统