目前,随着国家能源及环保政策严厉的要求,许多的区域小锅炉已被热电联产、集中供热所取代。已成为今后工厂用汽和区域供汽的发展方向。一般加热工艺的用汽设备均要求使用干饱和蒸汽,而供提供的往往是高温的过热蒸汽,那么过热蒸汽和饱和蒸汽有什么不同,是否可以直接用于工程换热呢?论述如下。 tokyo hot n0808一、什么是过热蒸汽
当蒸汽温度超过其相应压力下的饱和温度时,称为过热蒸汽,如0.8mpa时,蒸汽饱和温度为174℃,在这个压力下,温度超过174℃的蒸汽就是过热蒸汽。 过热蒸汽可以通过两个方法获得:
1.使饱和蒸汽通过换热面继续加热;
2.2.干饱和蒸汽减压;
过热蒸汽与饱和蒸汽相比,具有更高的温度、更高的热量和更大的比容。
在实际应用中,过热蒸汽主要用于发电厂的蒸汽轮机。根据Carmot(卡诺)和Rankine(郎肯)气体循环原理,用过热蒸汽驱动汽轮机时具有更高的热效率,并可避免水滴溢出而充蚀叶轮。蒸汽通过喷嘴推动叶轮转动,同时带动发电机转子旋转,这一过程消耗大量能量。如果是饱和蒸汽,能量的降低会导致部分蒸汽凝结成水。这不仅会造成水锤现象,同时水滴还会充蚀叶轮。
另外,过热蒸汽能以更高的流速输送;可输送性较好管损小、载热量多。适宜热力驱动通过管道和喷嘴,因而对同样尺寸的汽轮机可以提高它的性能。
二、过热蒸汽不宜直接用于工程换热
虽然过热蒸汽比饱和蒸汽有更高的焓值,但并不适用于工程换热。
如果过热蒸汽直接用于工程换热,在换热器内,过热蒸汽温度首先降至饱和温度,再在恒定的饱和温度下再放出汽化潜热。虽然过热蒸汽温度过高,具有比饱和蒸汽更多的热量,但这部分多出的热量与汽化潜热相比却非常小。
例如:
0.6MPA175℃的过热蒸汽,其比焓认为是1.186KJ/Kg℃.过
热蒸汽在冷凝前必须冷却到饱和温度0.6MPA165℃.因此1Kg过热蒸汽冷却到饱和温度时释放出的热量为:
1Kg×1.186KJ/Kg℃×(175-165)℃=11.86KJ
而1Kg饱和蒸汽在165℃冷凝时释放的汽化潜热为2066KJ/Kg.
显然,在工程换热应用中,过热蒸汽的过热热焓很小。
不仅如此,过热蒸汽还会在换热面上形成温度梯度,产生热应力,使设备容易损坏。(对于板换和列管换热器的影响都比较明显);热交换器频繁的内漏和更换与此有很大的关系。)硅片切割
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在换热过程中过热蒸汽换热系数低,而且是变化的,很难精确计量,这使得换热设备很难选型和控制。换热器使用过热蒸汽
时换热面更多、设备体积更大。另外过热蒸汽过高的温度,意味着换热设备要有更高的设计参数,更高的制造费用。
综上所述,过热蒸汽决不适用直接用于工程换热,而必须经过减温(质调节)后再用于工程换热。
三、如何将过热蒸汽转化为饱和蒸汽
在各地的工业开发区和大型化工企业内大都采用热电联产的方式为企业提供蒸汽动力。即利用热电联产的发电过程中部分已做过工的过热蒸汽作为下游各种工艺工程和蒸汽使用设备的供应蒸汽。因此热电厂提供给开发区热网的是压力和温度较高的过热蒸汽,而一般工厂的工艺工程和用汽设备,如各种换热器,蒸煮浓缩等加热装置,以及空调制冷等大部分均要求使用饱和蒸汽,这就要求应用减温器以实现过热蒸汽到饱和蒸汽的转换。
1、减温装置的工作原理
当热电厂供应的高温高压过热蒸汽输送到各用气点后,必须先进入减温置,将过热蒸汽的压力和温度降至接近所要求的饱和状态(一般接近饱和温度3-5℃)后再送到工程换热设备使用。
电锅炉制造有两种最基本的减温器类型
1.1非接触式(表面式减温装置)
冷却蒸汽的介质不和被冷却的过热蒸汽直接接触。较冷的液体、气体、和蒸汽均可以用作冷却介质。周围空气也可用作冷却介质。这种类型的减温器如同管壳式换热器。过热蒸汽进入换热器的一侧,冷却介质进入换热器的另一侧。当过热蒸汽经过换热器,热量从过热蒸汽传递
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冷库蒸发器给冷却介质。
采集换热器出口蒸汽的温度进行控制,可以调节:进口过热蒸汽的流
量或者冷却介质的流量。
1.2直接接触式(混合式或水浴式减温装置)
用来冷却蒸汽的介质(通常为水)直接和过热蒸汽混合,如下图的文丘利型减温器和直接喷射性减温减压系统。