蒸汽基础知识

1、蒸汽是什么？,产生于水（易获得） 无毒、无味、无色 便于输送 热值高 传热快 易于控制（压力、温度）,水 的 来 源,雨水 溶解空气中的氧 自由氧对锅炉管壁产生腐蚀 江、河、湖、井水 溶解硅、钙、碳酸盐 钙和硅在锅炉管壁形成硬垢 碳酸盐形成 CO2,除 氧,吸氧化合物 除氧器,处理一：,去 硬 度,化学处理 软化/除盐 + 除离子 去硬度,处理二：,蒸汽产生过程,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,蒸 汽 温 熵 图,饱和蒸汽参数表,饱和蒸汽主要特性,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,

2、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,饱和蒸汽压力-温度关系,压力/热焓值,压力/比容,空气带来的问题(1),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 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 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,空气带来的问题

3、,压力（绝） 饱和蒸汽温度 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,空气对系统温度的影响,饱和蒸汽,空气膜,水膜,换热器金属壁,被加热产品,阻碍 热传递 蒸汽中 容积占 0.5%的空气 降低传热效率 50%,空气带来的问题(2),低于蒸汽温度下 CO2 + H2O = H2CO3 碳酸腐蚀回水管线等. 疏水阀必须

4、在蒸汽温度下排除空气和凝结水,空气带来的问题(3),闪 蒸 汽 概 念,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,闪 蒸 汽 量,闪蒸量vs.凝结水量(一),0.4 MPa,0 MPa,换热器,疏水阀,1000 kg/h,重量 凝结水 900 kg/h 闪蒸汽 100 kg/h,容量 凝结水 0.9 m3/h 闪蒸汽 167.3 m3/h,闪蒸量vs.凝结水量(二),100 kg 二次蒸汽 99.4% 总容量,900 kg 凝结水 0.56% 总容量,凝

5、结水管道,186倍,节能的重要意义,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,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,蒸 汽 系 统 的 效 率,h系统=h锅炉 * h管网 * h设备 + 凝结水回收 + 废蒸汽回收 - 排污（环境污染）,一流能效蒸汽系统指标,80+ % 锅炉效率 95+ % 疏水阀完好率 80+ % 凝结水回收率 专业的蒸汽系统维护,20-25%,25 - 30%,40 - 45%,节 能 潜 力 分 布,蒸 汽 系 统 节 能 技 术,A. 蒸汽产生系统节

6、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,疏水阀的节能作用,阻汽 排水 排空气和其它不凝性气体,惊人的蒸汽泄漏损失0.7MPa下的测试报告,（假定蒸汽单位成本为70元/吨）,国家标准GB/T12712-91供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求,合格: 蒸汽疏水阀完好率90% 优秀: 蒸汽疏水阀完好率95% 完好率=配备率x合格率,我国各类疏水阀使用现状,全部 100% 正常运行 (漏汽率5%) 60% 严重泄漏 (漏汽率10%) 30% 许多疏水阀处于跑汽状态, 形同虚设,凝结水回收的意义,节约燃料 节水 节约水

7、处理化学品 减少锅炉排污热损失 减少环境污染 减少软化水排污 凝结水价值一般占蒸汽成本的25-35%,0.4MPa时饱和凝结水的成本,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） 15.1%+15%=30.1%,合格: 凝

8、结水回收率60% 优秀: 凝结水回收率80%,国家标准GB/T12712-91供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求,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,凝结水回收价值（例）,水和化学品的节约

9、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） 蒸汽总成本=凝结水负荷 x 年运行时间 x 蒸汽价格 = (A)2.5 x (B) 8000 x (G) 70=1,400,000 （元） 回收价值