蒸汽從自備蒸汽鍋爐或者熱電廠出來后,從主管道輸送的高壓過熱蒸汽經(jīng)過減壓減溫(鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽只需要減壓即可)后輸送到工廠車間需要蒸汽的地方,以滿足不同的工況需求。如果蒸汽在輸送、管道配置安裝、保溫、冷凝水回收等使用和管理方面不同,最終效果會(huì)有較大差別。
1.正確選擇、安裝管道
在蒸汽輸送管道安裝前,應(yīng)正確選擇管道直徑。如果管道直徑選型過大,投入的費(fèi)用就會(huì)增多,熱損失就會(huì)加大,形成的冷凝水也相應(yīng)地增加;如果管道直徑選型過小,蒸汽使用壓力會(huì)下降,沒有足夠的蒸汽量,容易產(chǎn)生水錘和沖蝕。因此,要根據(jù)實(shí)際需要的流量、壓力、流速來選擇合適的管道直徑。在蒸汽輸送管道安裝過程中,如果管道布局總體向下,要有一定的坡度,坡度以 1/250 為宜;在 30~50 m 之間加 1 個(gè)冷凝水排放點(diǎn);重新布置至高點(diǎn)時(shí),最好增加汽水分離器或疏水器。如果管道布局總體向上,要逐步增大管徑,且每 15 m 增加 1 個(gè)疏水點(diǎn)。管道要盡量減少縮口、變徑、彎道和支管,這樣產(chǎn)生水錘的機(jī)會(huì)就少。蒸汽特別是飽和蒸汽在沿管道輸送時(shí),不可避免的會(huì)向周圍的環(huán)境散熱,部分蒸汽會(huì)冷卻成小水滴。蒸汽中的水分,不僅使熱能減少,且影響換熱效果。布置在管路上的疏水點(diǎn)只能捕捉在管路底部的冷凝水,而對(duì)在管路中央的小液滴卻無能為力。增加汽水分離器不但可以排除管路底部的冷凝水,還可以有效排除蒸汽中的小液滴,甚至可以聚集空氣,從而可以有效提高管道輸送蒸汽的質(zhì)量。在布置疏水點(diǎn)時(shí),一定要有寬 25~30 mm 的集水槽,否則疏水點(diǎn)就會(huì)不起作用。
2.高壓輸送,低壓使用
選擇安裝合適的管道直徑后,要達(dá)到高壓輸送和使用的目的,應(yīng)遵循高壓輸送、低壓使用的原則。高壓輸送蒸汽主要有以下優(yōu)點(diǎn):①蒸汽管道口徑小,熱損失少;②蒸汽管道費(fèi)用低;③管道的隔熱保溫費(fèi)用低;④蒸汽的運(yùn)行效率高、品質(zhì)好;⑤鍋爐操作在高壓時(shí)更容易達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài),運(yùn)行效率高;⑥鍋爐的儲(chǔ)熱能力增加,容易處理負(fù)荷的變化,減少汽水共騰和攜帶水的可能性。在蒸汽輸送過 中,要盡量避免產(chǎn)生水錘。水錘是指蒸汽在啟動(dòng)或輸送過程中,蒸汽不斷積累,以大于 25 m/s 的速度傳遞,引起管道或設(shè)備的震動(dòng)。水錘對(duì)管道和設(shè)備的危害極大,嚴(yán)重的可能會(huì)引起設(shè)備的損壞和管道的斷裂。因此在蒸汽剛開始輸送時(shí),要逐步開啟蒸汽閥門,避免管道溫差太大,減少水錘產(chǎn)生的條件。通過高壓輸送的蒸汽,需要減壓到所需的壓力方可使用。低壓使用蒸汽有以下優(yōu)點(diǎn):①壓力降低,可以提供蒸汽中更大比例的潛熱;②減少冷凝水所含熱量,減少熱量損失;③經(jīng)過減壓后,在使用點(diǎn)蒸汽具有更高的干燥度;④安全的需要,不同的蒸汽使用設(shè)備需要的蒸汽壓力不同。在選擇減壓閥時(shí),其通徑要比管徑小。在減壓閥前一定要裝過濾器和汽水分離器,減壓閥后的壓力表要裝在截止閥之前,以方便壓力調(diào)節(jié)。減壓閥一般都加旁通,可用旁通通過一部分蒸汽,余下部分用減壓閥調(diào)節(jié)。減壓閥調(diào)節(jié)的比值為20∶1,超出此范圍可用二次減壓,以提高減壓精度。
3.正確使用疏水閥
蒸汽疏水閥是蒸汽系統(tǒng)中節(jié)能潛力最大的地方,所有蒸汽設(shè)備及系統(tǒng)必須要有良好的、足夠的疏水閥,運(yùn)行不良的疏水閥會(huì)造成能源的巨大浪費(fèi),一般疏水閥在蒸汽系統(tǒng)節(jié)能改造的投資為總投資的5%-15%,但是可達(dá)到整個(gè)節(jié)能效果的30%—50%。
蒸汽疏水閥的主要作用是從蒸汽系統(tǒng)中有效排除產(chǎn)生的冷凝水,排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不凝性氣體,從而增加系統(tǒng)的熱效率和可靠性。蒸汽疏水閥主要有 3 種類型:熱靜力型疏水閥,利用溫度差操作,主要用于伴熱管線,管道疏水及非關(guān)鍵用汽設(shè)備等;機(jī)械型疏水閥,利用浮球或浮筒操作,用于換熱設(shè)備等主要用汽設(shè)備;熱動(dòng)力型疏水閥,結(jié)構(gòu)簡單、工況穩(wěn)定,但必須有壓力才能操作。其他種類的疏水閥都是在這 3 種基礎(chǔ)上改進(jìn)的。選用蒸汽疏水閥主要根據(jù)蒸汽的使用場合、系統(tǒng)壓力、背壓、溫度、壓差、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、安全系數(shù)、溫度控制、環(huán)境溫度、振動(dòng)及冷凝水是否回收等因素來確定。
蒸汽疏水閥要正確安裝。疏水閥前一定要安裝細(xì)目過濾器,避免水垢或蒸汽中雜物,堵塞疏水閥,使疏水閥無法打開。若疏水閥泄露,則會(huì)造成蒸汽巨大浪費(fèi)。例如當(dāng)蒸汽壓力為 0.6 MPa 時(shí),如果疏水閥上有 1 個(gè)(或相當(dāng)于)直徑為 7.5 mm 的孔,每小時(shí)就會(huì)浪費(fèi) 110 kg 的蒸汽 。1 天 24 h,1 年 300 個(gè)工作日,則每年的浪費(fèi)就會(huì)相當(dāng)于 120 t 煤或 65 t 油。
所以要正確選擇使用疏水器,可才能避免能源的浪費(fèi)。有關(guān)疏水閥的選型,安裝、及使用可咨詢我公司。
4.冷凝水的回收
我們使用蒸汽的目的主要是利用蒸汽中的熱量,蒸汽冷卻后會(huì)變成冷凝水。此水是蒸汽中熱量的載體,形成蒸汽前是軟化水,蒸汽的熱量散失后就會(huì)變成冷凝水。冷凝水回收的目的:①節(jié)約軟化水。軟化水是地下水或自來水經(jīng)過處理后形成的,成本較高。因此冷凝水回收不但節(jié)約水源、減少排污,更降低了水處理的費(fèi)用。另外,冷凝水的硬度為 0,堿度、氯離子含量低,因此冷凝水的品質(zhì)更優(yōu)良,對(duì)鍋爐運(yùn)行更為有利。②節(jié)省能量。蒸汽變成冷凝水后,并不是全部的熱量都散失,冷凝水中還存在一部分熱量,若不利用,也會(huì)造成很大的浪費(fèi)。如果生產(chǎn)形成的冷凝水量較大,可以直接用泵輸送到鍋爐的除氧加熱器內(nèi)繼續(xù)加熱,然后送到鍋爐內(nèi),再產(chǎn)生蒸汽,如此循環(huán)利用,節(jié)約的能源十分可觀。如果工廠每小時(shí)可產(chǎn)生 8~10 t 的冷凝水(冬季比夏季要多 1 5 % 左右)。冷凝水的溫度如果是70 ℃,則其焓 h=293.0 kJ/kg;壓力為 1 MPa(溫度為 350 ℃)的飽和蒸汽的焓 h=2 777.0 kJ/kg [3] ,則 70 ℃冷凝水的熱含量是壓力為 1 MPa 的飽和蒸汽熱含量的 10.55%。如果產(chǎn)生的冷凝水回收1/2(即 4~5 t),按飽和蒸汽 100 元 /t 的市場價(jià)計(jì)算,每年 330 個(gè)工作日回收的冷凝水所含有的熱量折算為燃料費(fèi)用,大約可節(jié)約:100×10.55% × 4 × 24 × 330=334 224 (元)≈33.4(萬元)自來水按最低價(jià)格 2.4 元 /t 計(jì)算,每年可節(jié)約的水費(fèi)為:2.4×4×24×330=76 032(元)≈ 7.6(萬元),水處理費(fèi)用按 1.5 元 / t 計(jì)算,每年可節(jié)約水處理費(fèi)用為:1.5×4×24×330=47 520(元)≈ 4.8(萬元)3 項(xiàng)合計(jì),每年回收的冷凝水大約可節(jié)約45.8 萬元。
根據(jù)上述計(jì)算,就可以很容易確定冷凝水回收的投入與回報(bào),從而可以做出正確的選擇。
5.二次蒸汽的再利用
不同的設(shè)備和工藝需要不同參數(shù)的蒸汽。所需用的蒸汽除一部分變成冷凝水外(過熱蒸汽會(huì)變成飽和蒸汽),大部分還是蒸汽,只是壓力和溫度稍有降低。這部分壓力和溫度降低的蒸汽,經(jīng)過簡單的處理(要求低 的可不做處理),還可以作為二次蒸汽繼續(xù)使用。甚至二次使用后的蒸汽,如果壓力和溫度能滿足某種使用要求,還可以作為三次蒸汽繼續(xù)使用,依次類推,直到不能滿足使用要求為止。從熱電廠出來的蒸汽大部分就是汽輪機(jī)的二次蒸汽,只有很少一部分是從鍋爐分汽缸直供的。為滿足要求,可根據(jù)二次蒸汽的需求參數(shù)(包括用量、壓力、溫度等),在輸送管道上安裝汽水分離器或疏水器等輔助設(shè)施,以保證二次蒸汽的品質(zhì)。
鍋爐的連續(xù)排污和定期排污中含有大量的熱能,可以做為二次蒸汽再利用。根據(jù)鍋爐的排污量選擇一個(gè)與之相匹配的閃蒸設(shè)備,產(chǎn)生的二次蒸汽冬季可以用做生產(chǎn)車間的采暖,夏季可以用在其他生產(chǎn)工藝。經(jīng)過過換熱后產(chǎn)生的冷凝水,仍有一定的壓力和較高的溫度,收集后也可以用作生產(chǎn)車間的采暖、設(shè)備加熱等合適的用途。這部分蒸汽含水量較大,應(yīng)配備與之相匹配的汽水分離器、疏水器等可以提高二次蒸汽品質(zhì)的輔助設(shè)施。如果因二次蒸汽壓力過低,無法使用,可以利用蒸汽噴射泵給二次閃蒸蒸汽增壓。(有關(guān)蒸汽噴射泵的選型與使用可咨詢我公司)
充分利用好二次蒸汽,可以節(jié)約大量的一次蒸汽,對(duì)能源的綜合利用大有裨益。
結(jié)束語:
能源的綜合利用不但對(duì)降低生產(chǎn)成本有利,在能源日益緊張的今天更能產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。由于蒸汽固有的特點(diǎn),在我們的日常生產(chǎn)和管理中還存在或多或少的問題,而且有些問題像鍋爐的配置與運(yùn)行、管道及附件的正確安裝、管道保溫層的臨界厚度及冷凝水的回收等,還沒有引起我們足夠的了解和重視。因此,作為工業(yè)生產(chǎn)重要的生產(chǎn)介質(zhì)和動(dòng)力,如何以最低的成本生產(chǎn)蒸汽、以最佳的效果使用蒸汽、以最科學(xué)的方法管理蒸汽就是生產(chǎn)廠家時(shí)刻關(guān)注和控制的問題。這些問題解決的好,企業(yè)就相當(dāng)于擁有了一個(gè)聚寶盆,在無形中就會(huì)積累或節(jié)省大量的資金;與此相反,如果這些問題不被重視或處理的不好,就像給企業(yè)的生產(chǎn)成本捅了一個(gè)無底洞,在不經(jīng)意間就會(huì)使成本上升許多。
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