蒸汽与节能基础

1、 从固态溶解成液态 液态温度上升 沸腾 蒸发 饱和蒸汽 过热蒸汽 在大气压下形成蒸汽水壶内的蒸汽空间凝结的蒸汽蒸汽汽泡 雨水雨水溶解空气中的氧溶解空气中的氧自由氧对锅炉管壁产生腐蚀自由氧对锅炉管壁产生腐蚀江、河、湖、井水江、河、湖、井水溶解硅、钙、碳酸盐溶解硅、钙、碳酸盐 钙和硅在锅炉管壁形成硬垢钙和硅在锅炉管壁形成硬垢碳酸盐形成碳酸盐形成 CO2吸氧化合物吸氧化合物除氧器除氧器化学处理软化/除盐 + 除离子去硬度 定压预热 定压汽化 定压过热 温-熵图 1点2线3区域5状态 饱和温度（沸点） 饱和、过热 显热 潜热 总热焓 比容熵熵 (KJ/kgk)温度温度(k)临界点临界点下界线下界线上界

2、线上界线水区水区饱和区饱和区过热区过热区0273.15p=22.1MPat=374oCTS温度随压力升高而升高, 成一一对应关系 显热随压力升高而增大,在三相点时为零潜热随压力升高而减小,到临界点时为零总热焓在绝对压力3.1MPa以下时随压力升高而增大,在3.1MPa以上时随压力升高而减小在中低压下,潜热占总热焓的绝大比重蒸汽比容随压力升高而减小,到临界点时与水的比容相同在低压下,蒸汽比容比水大许多倍Steam Heat ContentPressure, bargHeat Content, kcal/kg04812162024283236407006005004003002001000Tota

3、l HeatSensible HeatLatent HeatSteam Sp. Volume vs PressurePressure (bar absolute)Specific Volume (Cu m/kg)Metric bar units1510 15 25 30 40 50 60 70 80 90 1001.71.61.51.41.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.10 道尔顿定律（分压力定律）道尔顿定律（分压力定律）混合气体总压力等于各组成气体的分压力之和 分容积定律分容积定律混合气体总容积等于各组成气体的分容积之和 分压力与分容积成正比分压力与分容

4、积成正比V总 = V蒸汽 + V空气P总 = P蒸汽 + P空气空气的存在降低了蒸汽分压力，从而降低系统温度空气的存在降低了蒸汽分压力，从而降低系统温度 压力（绝）压力（绝） 饱和蒸汽温度饱和蒸汽温度 在不同空气容积比例下温度在不同空气容积比例下温度 MPa C 10% 20% 30% 0.21 121 117 113 109 0.42 143 140 136 131 0.63 160 155 150 145 0.84 171 166 161 156 1.05 181 176 171 165高压蒸汽具有较少潜热传递相同热量需要更多的高压蒸汽饱和蒸汽饱和蒸汽空气膜空气膜水膜水膜换热器金属壁换热器

5、金属壁被加热产品被加热产品阻碍热传递阻碍热传递蒸汽中蒸汽中容积占容积占 0.5%0.5%的空气的空气 降低传热效率降低传热效率 50%50%低于蒸汽温度下CO2 + H2O = H2CO3碳酸腐蚀回水管线等.疏水阀必须在蒸汽温度下排除空气和凝结水高压凝结水释放到低压环境中产生的蒸汽, 又称二次蒸汽。 计算公式 闪蒸量=（S1-S2）/ L2 x 100% S1：高压水显热 S2 ：低压饱和水显热 L2 ：低压饱和蒸汽潜热0.4 MPa0 MPa换热器换热器疏水阀疏水阀1000 kg/h 重量重量凝结水凝结水 900 kg/h闪蒸汽闪蒸汽 100 kg/h 容量容量凝结水凝结水 0.9 m3/h

6、闪蒸汽闪蒸汽 167.3 m3/h100 kg 二次蒸汽二次蒸汽99.4% 总容量总容量900 kg 凝结水凝结水0.56% 总容量总容量回水管道回水管道186倍倍节省自然资源, 造福子孙万代降低生产成本, 提高经济效益保护环境, 减少危害已探明矿物能源储量8000亿吨标煤中国排第3位，但按人均占87位供热系统平均效率29.7%蒸 汽 供 热 系 统 图水蒸汽闪蒸汽蒸汽产生系统（锅炉）蒸汽输送系统蒸汽使用系统（用汽设备）凝结水回收系统蒸汽供热系统简图h h系统系统= =h h锅炉锅炉 * * h h管网管网 * * h h设备设备+ + 凝结水回收凝结水回收+ + 废蒸汽回收废蒸汽回收- -

7、排污（环境污染排污（环境污染） 80+ % 80+ % 锅炉效率锅炉效率 95+ % 95+ % 疏水阀完好率疏水阀完好率 80+ % 80+ % 凝结水回收率凝结水回收率 专业的蒸汽系统维护专业的蒸汽系统维护蒸汽产生系统蒸汽产生系统蒸汽输送及使用系统蒸汽输送及使用系统凝结水回收系统凝结水回收系统A. 蒸汽产生系统节能技术B. 蒸汽输送系统节能技术C. 蒸汽使用中的节能技术D. 凝结水回收系统节能技术E. 系统优化节能技术 阻汽 排水 排空气和其它不凝性气体阀阀座座孔孔径径（i in n）月月蒸蒸汽汽损损失失（k kg g）每每月月成成本本（元元）每每年年总总成成本本（元元）1 1/ /2 2

8、3 37 78 8, ,8 80 00 02 26 6, ,5 51 16 63 31 18 8, ,1 19 92 27 7/ /1 16 62 28 88 8, ,9 90 00 02 20 0, ,2 22 23 32 24 42 2, ,6 67 76 63 3/ /8 82 21 13 3, ,2 20 00 01 14 4, ,9 92 20 01 17 79 9, ,0 08 80 05 5/ /1 16 61 14 47 7, ,4 40 00 01 10 0, ,3 31 18 81 12 23 3, ,8 81 16 61 1/ /4 49 95 5, ,3 30 00 0

9、6 6, ,6 67 71 18 80 0, ,0 05 52 23 3/ /1 16 65 53 3, ,0 00 00 03 3, ,7 71 10 04 44 4, ,5 52 20 01 1/ /8 82 23 3, ,8 80 00 01 1, ,6 66 66 61 19 9, ,9 99 92 2（假定蒸汽单位成本为（假定蒸汽单位成本为7070元元/ /吨）吨） 合格合格: : 蒸汽疏水阀完好率蒸汽疏水阀完好率90%90% 优秀优秀: : 蒸汽疏水阀完好率蒸汽疏水阀完好率95%95% 完好率完好率= =配备率配备率x x合格率合格率 全部 100% 正常运行 (漏汽率5%) 60

10、% 严重泄漏 (漏汽率10%) 30% 许多疏水阀处于跑汽状态, 形同虚设 节约燃料 节水 节约水处理化学品 减少锅炉排污热损失 减少环境污染凝结水价值一般占蒸汽成本的25-35%蒸汽显热：636 KJ/Kg 凝结水含热：636 KJ/Kg蒸汽潜热：2111 KJ/Kg 给水含热： 42 KJ/Kg总热： 2747 KJ/Kg 损失热量： 594 KJ/Kg损失热量占总热：损失热量/总热*100%（热损失） 594/2747*100%=21.6%损失热量占蒸汽生产成本：热损失*燃料成本（热成本） 21.6%*70%=15.1%损失凝结水占蒸汽生产成本：热成本+除盐水成本（凝结水总成本） 15.

11、1%+15%=30.1%合格合格: : 凝结水回收率凝结水回收率60%60%优秀优秀: : 凝结水回收率凝结水回收率80%80%运行条件及能源成本(A) 凝结水负荷 2.5 吨/小时(B) 年运行时间 8000 小时 水和废水成本 1.4 元/吨 水处理费用 6.6 元/吨(C) 软化水成本 (以上两项之和) 8 元/吨 回收凝结水温度 90 OC 冷补充水温度 10 OC(D) 冷补充水温升(以上两项之差) 70 OC(E) 燃煤成本 250 元/吨(F)考虑 75% 锅炉效率后的燃煤发热量 4000 千卡/公斤(G) 蒸汽成本 70 元/吨水和化学品的节约考虑闪蒸损失后实际回水量乘以系数0.9每年节水 = 0.9 x 凝结水负荷 x 年运行时间 x 软化水成本 = 0.9 x (A)2.5 x (B) 8000 x (C)8 = 144,000（元）燃料的节约考虑闪蒸损失后实际节约量乘以系数0.9每年节煤 = (0.9 x凝结水负荷 x 年运行时间 x 补充水温升 x 燃煤成本 ) / 燃煤热焓值 = 0.9 x (A)2.5 x (B)8000 x (D)80 x (E)250 / (F)4500 = 80,000（元）凝结水回收总价值=144,000+ 80,000= 224,000（元/年）