蒸汽节能应用技术及解决方案【共十五个章节绝版经典】.doc
蒸汽节能-应用技术及解决方案目录SECTION 第1章 蒸汽节能原理1.1 蒸汽节能系统1.2 蒸汽使用特性SECTION 第2章 蒸汽锅炉节能2.1 蒸汽锅炉简介2.2 蒸汽锅炉节能SECTION 第3章 提高蒸汽品质节能3.1 蒸汽输送节能3.2 提高蒸汽品质SECTION 第4章 蒸汽疏水节能4.1蒸汽疏水阀4.2蒸汽疏水泄漏检测4.3蒸汽疏水阀的种类SECTION 第5章 蒸汽阀门泄漏防护节能5.1 截止阀泄漏防护SECTION 第6章 蒸汽伴热节能6.1 蒸汽伴热简介6.2 蒸汽伴热站SECTION 第7章 蒸汽计量节能7.1 蒸汽计量形式7.2 蒸汽计量节能SECTION 第8章 蒸汽减温减压节能8.1 蒸汽减压节能8.2 蒸汽减温节能SECTION 第9章 蒸汽温控节能9.1 蒸汽温控的分类9.2 蒸汽温控节能SECTION 第10章 蒸汽换热节能10.1 蒸汽换热的分类10.2 蒸汽换热节能10.3 蒸汽换热失流10.2 蒸汽换热控制方式SECTION 第11章 冷凝水回收节能11.1 冷凝水回收节能11.2 冷凝水回收系统SECTION 第12章 二次蒸汽回收节能12.1 二次蒸汽回收节能12.2 二次蒸汽回收系统SECTION 第13章 蒸汽加湿节能13.1 蒸汽加湿原理13.2 蒸汽加湿系统SECTION 第14章 蒸汽节能成套设备14.1 蒸汽入口节能成套设备方案14.2 蒸汽应用节能成套设备方案SECTION 第15章 蒸汽节能应用详图15.1 蒸汽锅炉节能15.2 蒸汽输送节能15.3 蒸汽伴热节能15.4 蒸汽计量节能15.5 蒸汽减温减压节能15.6 蒸汽温控节能15.7 蒸汽整体式换热站15.8 蒸汽换热节能15.9 冷凝水回收节能15.10 二次蒸汽回收节能15.11 蒸汽加湿节能15.12 医院蒸汽消毒节能15.13 造纸厂蒸汽节能15.14 食品厂蒸汽节能15.15 纺织厂蒸汽节能15.16 洗衣房蒸汽节能15.17 洗衣房蒸汽节能SECTION 第 章蒸汽实用图表16.1 蒸汽参数附录16.2 其它参数附录第1章 蒸汽节能原理 1.1 蒸汽节能系统 1.2 蒸汽使用特性1.21 蒸汽简介 蒸汽的用途 蒸汽作为工作流体和热传导的介质广泛应用于集中供热、电厂的动力源，石化等生产工艺过程热源，及加湿等用途。 蒸汽具有分配简单，输送方便，控制简单等特性。极具工业使用价值。 蒸汽具有很高的热容量，在分配管网中热量传递较为简单。 作为蒸汽的来源，水是最常用也最常见的液体，资源非常丰富，价格便宜。 蒸汽化学性能稳定，对健康无危害。 蒸汽具有很高的传热系数。应用非常广泛。 在追求节能和环保的当今社会，蒸汽的有效利用及节能是迫切需要解决的问题。 蒸汽的来源（图1-2） 图1-2 水汽循环过程示意图 1.22 蒸汽基础知识 蒸汽若干定义 蒸汽是指加热水到沸点,水汽化产生的气体。 蒸汽的显热：指水加热到沸点所需要的热量。例如：1kg水在大气压力下从00C到1000C所需要的热量为419kJ。如图1-3。 蒸汽的潜热:指水达到沸点时转化为蒸汽所需要的热量。此时，温度没有变化。又称为蒸发焓。例如：1kg水在大气压力下从1000C转化为1000C蒸汽所需要的热量为2257kJ。如图书1-4。 蒸汽的全热：指蒸汽的显热与潜热之和。1kg蒸汽在大气压力下的全热为：419+2256=2676kJ。 压力:单位为Pa（lbf/in2, kg/cm2,及bar）。 绝对压力：绝对真空的测量值。 表压：以大气压力为基点的测量值。数值等于绝对压力减大气压力。 真空：低于大气压力的压力称为真空。 图1-3 图解蒸汽的显热图1-4 图解蒸汽的潜热及全热 1.23 饱和蒸汽特性 饱和蒸汽 蒸汽的热值(焓值)是由水显热和蒸汽潜热组成。我们最需要利用的是蒸汽潜热。 蒸汽潜热如表1-1所示，随着压力的降低，蒸汽潜热增大，所们我们利用蒸汽的原则是高压输送，低压使用。而且最好是利用饱和蒸汽。 由于水的显热过小，可资利用的价值不大。 表中所列的蒸汽为干饱和蒸汽，即在一定压力下沸点产生的蒸汽。但实际使用中，通常不可能产生这样的蒸汽。现实情况一般为85%干度的蒸汽。所以在实际使用中，所得焓值需要X85%的系数。以利正确计算。 图1-5 饱和蒸汽及过热蒸汽的热值 1.24 饱和蒸汽特性表表1-1 饱和蒸汽特性表注：表格中的压力是表压。绝对压力=表压加大气压力。 1.25 蒸汽压力和温度的关系 从曲线图1-6可以得出 过热蒸汽：位于饱和蒸汽曲线以上的蒸汽。 过热度：高于饱和温度以上的温度。 欠饱和水：位于饱和曲线以下的水。 饱和蒸汽：位于饱和曲线位置处的蒸汽。 饱和水：位于饱和曲线位置处的水。 干饱和蒸汽：饱和蒸汽中不含饱和水，此蒸汽为干饱和蒸汽。 在此曲线中，任何压力下的蒸汽与水均能共存，并进行快速的能量交换。 图1-6蒸汽压力温度曲线 1.26 蒸汽压力和比容的关系 从图1-7可以得出 蒸汽比容：是指单位蒸汽质量的蒸汽体积。是蒸汽密度的倒数。 蒸汽的密度远远小于水的密度。所以，相同质量的蒸汽管径要大于凝结水的管径。蒸汽的流速也远远大于水的流速。 在大气压力下，水的密度为1000 kg/cm3,蒸汽为0.6 kg/cm3 。 蒸汽的压力增加,比容会减少,密度会增加。所以蒸汽输送的原则是高压输送，而此时管径会比较小。所以通常锅炉中产生的蒸汽压力最少需要7kg。 低压下比容随压力变化非常大，而压力较高时，比容变化比较小。 在蒸汽表中可以看出，在7kg时，水的饱和温度是1700C，此时将水加热到饱和温度需要的热量比大气压下要多，1kg水由00C加热到饱和温度1700C需要的热量为721kj。 但在7kg时，将水变为蒸汽需要的热量比大气压力下需要的热量少，因为蒸汽压力上升导致蒸发焓下降。 图1-7蒸汽压力比容曲线第2章 蒸汽锅炉节能2.1 蒸汽锅炉2.11 蒸汽锅炉附件及装置系统 蒸汽锅炉附件 锅炉给水箱 锅炉除氧水箱 液位控制系统 锅炉给水系统 安全阀 角式波纹管截止阀 连续排污站 底部排污站 二次回热站 排污降温站 图2-1蒸汽锅炉附件图 2.12如何保持干净的蒸汽 清除杂质及盐分 连续排污排除盐分 底部排污排除杂质 蒸汽出口加装汽水分离器 如何控制蒸汽输出 保证干蒸汽进入用户 控制好蒸汽起动升温 正确的蒸汽输送 a.保持干净蒸汽示意图 b.成套式guo9lu剖面图 2.13 如何控制起动升温 为何需控制起动升温 防止水锤 防止热冲击 确保汽水共腾 如何控制起动升温 可使用手动开启截止阀升温 使用控制器控制的电动阀升温b.ARI-STEVI电/气控制系统c. ARI-PACO自动控制器 2.2 蒸汽锅炉节能2.21 如何控制起动升温 自动排污系统节能特点 可维持锅炉水的含盐量在最大的许可范围,减少热损失及水处理费用。 维持清洁无污染的锅炉 避免过高含盐量引发的各种问题 2.22 如何计算自动排污系统节能率 手动排污率 如果最大允许 TDS = 3000ppm, 平均TDS = 2000ppm 锅炉给水TDS= 300ppm 这样排污率为=300/（2000-300）=17.6% 注：1ppm=10-6 自动排污率 如果最大允许TDS = 3000 ppm, 平均 TDS = 2900 ppm, 锅炉给水TDS = 300 ppm 则排污率为 =300/2900-300=11.5%注：1bar=105Pa 节能率 如在上例中, 锅炉压力为10barg, 则通过自动排污可以节约能量:（17.6 - 11.5) x 0.21% = 1.28% 各压力下的节能率 锅 炉 压 力 (kg) 每 减 少 1% 的排污,可以节约的燃料 7 0.19%10 0.21%17 0.25%26 0.28% 2.23 自动排污控制系统的形式 原理 可测量锅炉电导率,与设定值比较,含盐量过高时打开排污控制阀 组成形式 包括电导率感应器 排污控制器 截止阀 排污控制阀 止回阀 采样冷却器 2.24 如何利用排污中的能量 举例说明 水在10KG时的显热为782KJ/JG 水在0.5KG时的显热为 468KJ/JG 0.5KG时蒸汽的潜热为 2226KJ/JG 闪蒸率=(782-468)/2226=14.1% 回收利用闪蒸汽 闪蒸罐实际上就是一台扩容器，提供情报了一个空间，使得蒸汽流速足够低以便热水和闪蒸蒸汽分离。 利用闪蒸汽最近的地方就 锅炉给水箱，可以使用闪蒸蒸汽提高给水箱的水温，达到节能的目的。可回收锅炉排污中50%的能量。 用换热器回收能量 剩余的排污水是宝贵的资源。可利用换热器加热给水箱的补给水。这个方法可将剩余的排污水的温度冷却到20°C。 同时由于污水排放的温度不得高于42°C，也达到了环保的要求。第3章 提高蒸汽品质节能(蒸汽配送系统)3.1 蒸汽输送节能3.11 蒸汽分配系统节能检查要点 蒸汽主管路 按压降选择正确的蒸汽主管尺寸。 为了防止冲蚀,蒸汽在管路中的流速要小于30m/s。 要为蒸汽主管在工作温度条件下的膨胀考虑余量。 蒸汽主管要合理支撑，导向及定位。 为便于蒸汽流动及疏水，蒸汽主管须有一定的坡度。 管道缩径要使用偏心大小头，不能使用同心变径。 蒸汽分支管要连接在蒸汽主管的顶部，而不是底部。 安装波纹管截止阀以隔离不用的设备。 蒸汽疏水阀 要在每隔30-50M安装蒸汽疏水器。 在疏水阀的疏水点连接处要有正确尺寸的冷凝水收集槽。 蒸汽主管末端要有疏水器和蒸汽排空气阀。 疏水阀要按启动和工作时冷凝水负荷的情况正确选定规格。 疏水阀要安装在常闭截止阀的上游。 蒸汽疏水阀最好以疏水站的形式布置，要有过滤器，止回阀，旁通阀，上游排气阀，下游排汽及泄放阀。 水锤 检查是否发生水锤，振荡。 检查水锤造成的危害。 蒸汽洁净站是除水锤的最理想设备。 蒸汽洁净站一般置于蒸汽用户入口及调节阀，用汽设备的入口。 保温 安装为节能所设的保温层。 安装为保护人员所设的隔离层。 保温层要有合理的厚度。 隔热层为防风雨并是干燥的。 隔热层处于良好的维修状态且不被损坏。 保温管上设步行桥，以防损坏保温层。 泄漏 无论蒸汽是泄漏到空气中还是通过疏水阀进入冷凝水回收系统，蒸汽泄漏是决不允许存在的。 3.12 蒸汽输送系统简述 蒸汽输送过程 首先，在蒸汽系统中，蒸汽变为凝结水引发蒸汽压力的下降，并使蒸汽在管道中流动 锅炉产生蒸汽，通过蒸汽外管网送到各用户点。经过减压减温后，再通过小口径的分支管道送到各用汽设备。 当锅炉截止阀缓慢打开时，蒸汽由锅炉进入蒸汽主管。由于蒸汽主管是冷的，管道周围空气更冷，热量会由蒸汽传递给管道，管道传热给空气。蒸汽加热管道引发的蒸汽冷凝称为起动负荷。管道传递给空气的热量称为运动负荷。 会形成大量的冷凝水积累在管道底部，并被蒸汽携带及重力作用沿蒸汽流动方向流动。可使用蒸汽洁净站等防水锤装置将蒸汽主管内的空气，污垢，凝结水排除，以提高蒸汽的干度。提高蒸汽品质，并防止水锤的发生。 用汽设备（如换热器等）打开，蒸汽经减温减压站后，由过热高压蒸汽变为低压饱和蒸汽，从蒸汽分配站并经过蒸汽温度控制装置进入用汽设备，在冷态的换热面经过热交换后，蒸汽连续不断地释放能量（蒸汽潜热）与被加热介质换热，并生成大量的冷凝水由蒸汽疏水阀站排除。 最后冷凝水汇集后进入凝结水箱，并由冷凝水回收站打回锅炉房，完成整套循环流程。3.13 蒸汽输送压力选择和原则 选择蒸汽压力 蒸汽输送在满足最小的散热损失及最低费用的基础上，一定要提供正确的流量和压力。在蒸汽外管网一般为过热蒸汽，室内管网一般为干饱和蒸汽。 蒸汽压力选定受用汽设备压力所制约。由于蒸汽管路的摩阻及蒸汽冷凝的损失，所以选定蒸汽压力时要考虑余量。高压下蒸汽比容较小，故高于使用压力输送蒸汽，管道口径比较小。 高压输送蒸汽优点： 蒸汽输送的原则是高压过热输送，低压饱和使用。在各用汽点设减压及减温站。 高压输送蒸汽管道口径更小，散热损失孙小。 节省管道及保温费用。 由于减压过程是提高蒸汽干度的过程，所经通过减压可在用汽点得到更干燥的蒸汽。 锅炉在高压下运行，效率会更高。3.14 蒸汽管道口径选择蒸汽管道口径选择关系重大，一定要根据蒸汽输送的压力，温度，流量及输送蒸汽的质量加以计算。 选型过大 管道材料费用增加。 冷凝水增加，蒸汽品质下降，易发生水锤。 更多的热能消耗。示例: 使用80mm的蒸汽管道输送足够的蒸汽,如使用100M管道,则费用增加38%，100mm绝热管的热损失比80mm多18%。100mm非绝热管的热损失比80mm多45%。 选型过小 蒸汽压力降过大，到达用汽点压力达不到要求。 蒸汽流速过大。易发生冲蚀及水锤。 用汽点没有足够的蒸汽流量。 蒸汽管道口径选择 流速法:参照表3-3蒸汽流量表选择管道口径。我们确定一个可以接受的流速，知道所输送的蒸汽体积，就可计算所需的蒸汽管径。 压降法：需要确定蒸汽管道内的压力降。按压力降的参数值确定管道口径。<!-if !supportLists-> <!-if !supportLists->表3-1推荐的蒸汽流速蒸汽品质湿干特干过热真空m/s2020-3015-2045-60100Ft/s7070-10050-6515-200300 <!-if !supportLists-><!-endif->表3-2管道附件的相当管长(mm)管径2550100200截止阀7.015.030.060.0闸阀0.20.30.71.6止回阀3.06.012.028.0弯头0.61.22.55.0 3.15 蒸汽管道口径计算表3-3 蒸汽流量表3.2 提高蒸汽品质3.21 如何提高蒸汽品质 提高蒸汽品质条件为了最大的效率， 避免强烈的噪音及水锤, 蒸汽到达用汽点应该具备以下的条件: 正确的蒸汽压力及温度 干燥- 不能含有水分 干净- 污垢和其它固体物质积聚在换热面会增加热阻 不能含有空气-空气热阻很大，减少传热 提高蒸汽品质节能实施方案 在各主入口及用汽点加设蒸汽减压站 在过热蒸汽外网的用户主入口设蒸汽减温站 在蒸汽主入口，加设具有蒸汽过滤及排空气功能的蒸汽洁净站。易发生水锤的管道入口，蒸汽减压站的前端，蒸汽流量计的前端，汽水换热设备的前端加设汽水分离站。 在所有蒸汽主管下垂点，主管上升点，主管疏水点，分汽缸，蒸汽减压站入口等位置加设蒸汽主管疏水站。 在蒸汽主管的末端加设具有排空气功能的蒸汽末端疏水站。 在蒸汽管路设计，布置及安装过程中严格按照蒸汽输送布置原理（图3-3）图3-3蒸汽减温减压站布置图 3.22 蒸汽管道水锤发生原因及防护 蒸汽管道水锤成因 蒸汽管道流速为20-40M/S甚至更高。 水管道的流速通常为2M/S。 冷凝水积聚任何管道下垂的低点，形成水块，当它随蒸汽运动就会被加速到蒸汽的流速，如果水块突然改变方向，则水中的动能被施放出来，引发强烈的类似管子被敲击的噪音和振动，称之为水锤。 蒸汽管道水锤危害 会使蒸汽管路发生管道脱落，断裂等灾难性特大损坏事件。 造成减压阀，控制阀，开关阀，弯头，三通等部件损坏。 铸铁的设备有可能爆裂。 蒸汽管道水锤防护 有效排除凝结水。在低点及需要疏水的位置加装疏水站。 用少量的蒸汽预热管道及设备，缓慢开启供汽主阀。 加装蒸汽洁净站及汽水分离站等蒸汽干燥设备。防止凝结水的产生。 注意蒸汽管道的保温。由于管路散热蒸汽变为凝结水如果凝结水不及时清除, 由于蒸汽流速为水的30倍, 汽水交织会形成强烈的水锤. 局部压力会达到蒸汽压力的900倍图3-4 水锤发生的原因3.23汽水分离器的分类 旋风式汽水分离器 这种汽水分离器有两个组合圆盘组成(用于将微小的水滴聚合成较大的水滴)，在圆盘的下面有倾斜的槽形连接板，这可使气流产生旋涡靠离心作用把水滴分离到容器壁上，然后流出汽水分离器。 当蒸汽速度为12.5m/s时，其去湿率可达98%，速度是22m/s时则为70%，而速度是25m/s时则降至40%。 旋风式汽水分离器适合用于流速较低的系统。 离心式汽水分离器 这种形式的汽水分离器迫使蒸汽在进入分离器后通过一段螺旋形通道，通过向下的螺旋形通道，水被离心作用分离到容器壁上，而蒸汽则升到顶部。 当蒸汽速度为12m/s时，其去湿率可达98%，而当速度是26 m/s时则降至50%。 离心式汽水分离器适合用于流速较低的系统。 挡板式汽水分离器 从设计上考虑，挡板式汽水分离器的壳体内的截面积要比连接的蒸汽管道的截面积大10倍。 这样做的目的是降低进口处的蒸汽流速。较低的流速可以使蒸汽越过一组挡板时产生极小的压降(此压降并不比经过同样长度管道的压降大)。 水滴的惯性使其直线前进撞在挡板上，并从底部的排水口流出。这样低的蒸汽流速可以减少一些重新雾化的机会。这种形式的汽水分离器可在蒸汽流速从10m/s到47m/s的范围内达到接近100%的去湿率。图3-5 挡板式汽水分离器工作原理 3.24蒸汽汽水分离装置组成及功能 蒸汽汽水分离装置的组成 由汽水分离器，大排量先导热静力疏水阀,蒸汽球阀组成。 蒸汽汽水分离装置的功能 汽水分离装置设计用于蒸汽锅炉出口及蒸汽用户入口，蒸汽流量计，温控站，减压站的前端。 此设备可有效排除蒸汽，压缩空气及其它气体系统中的液滴，蒸汽纯度可达99%以上，极大地提高了蒸汽品质，安装保温夹套可改善其工作性能。 由于饱和蒸汽在管路输送中不可避免向周围环境散热，部分蒸汽会冷凝成小液滴，且锅炉水处理不当或超负荷运行，蒸汽速度过快带出部分水滴。管路中疏水站只对流动的冷凝水有效，蒸汽流中含有液滴，不仅减少可利用的热能，并且会附着在换热器壁面，换热效率降低，且会冲蚀控制阀密封面。随着水分的增多，会生成强烈的水锤，危害设备及人员安全。汽水分离站可解决以上问题，并有效排除空气，提高蒸汽的使用效率。 此设备可极大地提高蒸汽品质，排除蒸汽中99%的水份，100%的空气。 可有效地防止水锤，延长后续蒸汽管道，阀门及换热设备的寿命，减少管路中的噪音。 保证蒸汽系统安全可靠运行。3.25蒸汽变湿的原因 为什么需要干蒸汽 因其优良的特性和可利用性，饱和蒸汽成为世界上使用最广泛的加热介质。其所含的热量在蒸发时是很高的。 当饱和蒸汽冷凝，最初用于产生蒸汽的热能的80%在恒定温度下释放。正因如此，工程师总是致力于在使用点上提供干燥系数为1.0的饱和蒸汽，或者说蒸汽的干燥度为100%。试想，如果饱和蒸汽的干燥系数是0，即100%的饱和水，我们将用热水代替蒸汽系统，而饱和水的热能是很低的，只能在热交换中降低其温度以传递热量。这就与最初用一种介质在一恒定温度传输大量热能的目的相反了。 因此，蒸汽越干，它的质量就越好，整个蒸汽系统的性能就越好。 蒸汽品质现状 我国的外网热力蒸汽管道原则是输送高压过热蒸汽。但在实际使用过程中。因为管路保温，蒸汽疏水，系统设计等存在极大的问题，所以在用户端，特别是在蒸汽管网末端，基本上为饱和蒸汽，且干度为85%以下，蒸汽品质较差。 提高蒸汽干度，需要在蒸汽入口处安装类如汽水分离器等提高蒸汽品质的设备。 饱和蒸汽变湿的原因 蒸汽中携带水滴泡沫。 蒸汽供给量不能满足需求所引起的汽水共腾。 蒸汽在输送过程的热量损失。 锅炉的实际工作压力低于制造厂商规定的最大工作压力。注意: 无论是何种因素，蒸汽中的饱和水都无任何用处。这些水吸收最初用来加热达到饱和温度的热量，但周围的蒸汽让其无法释放出这部份热量。 过热蒸汽变湿的原因 蒸汽中携带水滴泡沫。 蒸汽供给量不能满足需求所引起的汽水共腾。 锅炉的实际工作压力低于制造厂商规定的最大工作压力。注意: 无论是何种因素，过热蒸汽中的水都无任何用处。这些水吸收热量达到饱和温度，周围的蒸汽使其无法降低温度释放这部份热量。 3.26湿蒸汽的危害 湿蒸汽的危害性 小水滴悬浮在蒸汽中可使管道腐蚀，降低使用寿命。更换管道不仅要有材料和人工的花费，而且要将部分管线关闭进行维修，将对生产带来一定损失。 蒸汽中所含的小水滴会损坏(侵蚀阀座、阀芯)控制阀，使其失去作用，并最终影响损坏产品的质量。 蒸汽中所含的小水滴将聚集在热交换的表面增长成水薄膜。1mm的水膜相当于60mm厚的铁/钢板或50mm后的铜板的传热效果，这层水膜将改变热交换表面的热交换系数，延长加热时间，降低生产能力。附页中有关一个空气加热器的例子显示其热交换系数提高了3.6%，空气温度升高了21.1%。 湿蒸汽降低用气设备的总热交换效率。水滴占据宝贵的蒸汽空间意味着干燥的饱和蒸汽将无法起到热传递的作用。 湿蒸汽中夹带的混合物在热交换表面形成积垢，将降低热交换效率。在热交换表面的垢层是厚薄不一的。这引起不同的热膨胀，将使热交换表面产生裂纹。被加热物质从裂缝处泄漏与凝结水混合，被弄脏的冷凝水损失，都将带来高额的费用。有些混合物有很强的破坏性，会增加腐蚀的可能。 湿蒸汽中夹带的混合物在控制阀和蒸汽疏水阀上积垢，将影响阀的操作，增加维修费用。 湿蒸汽中夹带的混合物进入蒸汽直接喷射的加热产品中，如果产品要求符合很高的卫生标准，被污染的产品将变为废品无法销售。 有些加工工艺是不能有湿蒸汽的，湿蒸汽将影响最终的产品质量。 除了显而易见的湿蒸汽对热交换效率的影响外，湿蒸汽中夹带过多的水将会造成疏水阀和冷凝水回收系统的超负荷运转。疏水阀的过载将使冷凝水倒流，如果冷凝水占据蒸汽空间，这将减低加工设备的生产能力，在这段时间内还将影响最终产品的质量。过载的冷凝水回收系统无法处理超过其能力的冷凝水量，多出的水将从冷凝水收集箱的溢流管中流出，宝贵的热能就白白浪费了。 在蒸汽、空气和其它气体中的水滴会影响流量计测量流量的准确度。最后的附页有一个例子说明干燥度对蒸汽流量测量的准确度的影响。蒸汽的干燥系数为0.95时，将造成2.6%的流量测量误差，而干燥系数是0.85时，测量误差将达到8%。安装蒸汽流量计是为了给操作者提供准确可靠的数据，用以将生产工艺过程控制在最佳状态并得到最大的生产效率，而蒸汽中的水滴使这一切无法准确实施。 悬浮在过热蒸汽中的水滴将引起涡轮叶片的腐蚀，并降低使用寿命。更换或修理涡轮叶片不仅造成费用上的浪费，而且因停机修理造成一定的生产损失。 3.27湿蒸汽存在的依据及干蒸汽获得 蒸汽携带水份和泡沫 从实际水质分析记录中可以看出，锅炉水中的平均TDS值可能是3800ppm，高于水处理专家和锅炉制造商推荐的最佳值3500ppm。 从锅炉水中取得的样品，样品的TDS值是3800ppm，高于水处理专家和锅炉制造商推荐的最佳值3500ppm。 泡沫是由于锅炉水中存有盐类物质。因此，在整个工厂的控制阀和截止阀的阀轴上可以看到白色沉淀物。 锅炉汽水共腾 当燃烧完全时，锅炉应尽力产生足够的蒸汽以满足需求和补充锅炉内的压力 锅炉水位计上的水平面不断跳动时说明锅炉处于剧烈的沸腾状态，这会增加锅炉水的机械携带进入蒸汽系统。 蒸汽输送中的热损失 锅炉和用汽设备之间的管线长度过长。 到用汽设备之前的蒸汽管道没有保温层。 锅炉在低于最大工作压力下运行 如铭牌上所见到的由锅炉制造商设计的最大工作压力是10Bar,锅炉最大运行压力是7Bar，低于锅炉制造商设计的压力。 使用汽水分离器获得干蒸汽 可以在蒸汽管道上安装汽水分离器将湿蒸汽中的水份除去。在几种类型的汽水分离器中，最普通的是旋风汽水分离器，离心式和挡板式。 所有汽水分离器都是靠水滴的惯性撞在挡板上或靠离心力撞击在容器壁上。进口的速度越高，水滴的惯性就越大。 对于任何汽水分离器的设计，总有一个进口流速的限制，因为水滴的惯性使其变得非常快，从而在撞击挡板或容器壁时产生雾化使其重新变为雾状。在蒸汽系统中一般的速度是30米/秒。 使用蒸汽疏水站 可去除蒸汽管路中大部份水分。 可避免水锤发生。 使用蒸汽末端疏水排气站 可去除蒸汽主管空气及凝结水。 提高换热效率及防止水锤。 3.28使用汽水分离器提升蒸汽品质 提升换热器蒸汽品质及效率图3-7 换热器提高效率布置实例 提升锅炉出口的蒸汽品质图3-8 锅炉出口提高蒸汽品质布置实例 提升蒸汽流量计控制精度图3-9 蒸汽流量计提高精度应用实例 3.29提升蒸汽品质节能计算 举例说明空气加热器 Q 空 气 加 热 器 的 热 量 输 出 kW u 总 的 热 传 递 系 数 W/m2 °C A 热 交 换 表 面 积 m2 dT 被 加 热 空 气 与 蒸 汽 之 间 的 温 差 °C 已 知：u50 W/m2 °C A1 m2 dT120°C (蒸 汽 温 度170°C， 空 气 从30°C 加 热 至70°C， 因 此 dT17050120°C Q50×1×120/10006 kW 对 于 干 燥 的 蒸 汽， 假 设u 增 加 3.6% u 从 50 变 为 51.8 6 kW51.8×1×dT /1000 dT115.8°C 蒸 汽 温 度 仍 然 是 170°C， 那 么 空 气 温 度 就 是 170115.854.2°C, 显 然， 空 气 最 终 温 度 是 78.5°C。 空 气 温 度 增 长 率78.5-30/70-30×100%21.1%由 于 空 气 出 口 的 温 度，生 产 能 力 相 应 提 高。 图3-10 空气加热器提高蒸汽品质节能实例 3.210蒸汽分汽缸选型 尺寸确定（直径D） 3.211 如何正确的主管路疏水 发生积水的原因图3-11 主管路疏水位置 疏水点设置方法图3-12 主管疏水点布置简图 3.212 如何正确布置上升管主管路疏水 上升管主管路疏水方法图3-13 蒸汽主管上升点布置图 主管路疏水站图3-14 石化厂主管路疏水站应用实例(使用冷态排放的排水温度限制阀) 3.213 如何正确的末端疏水及排空气 蒸汽排气阀的工作原理 蒸汽排气阀实质是一种热静力式疏水阀。 所有的冷的空气及冷水均由此排出，故应考虑设置连接地沟的排水管。图3-15 蒸汽排空气阀工作原理 末端疏水及排空气形式图3-16 蒸汽末端疏水装置3.216 如何正确选择和安装蒸汽过滤器 蒸汽过滤器的作用 可过滤掉脏物 锅炉水携带的固体物质 管道污垢 焊巴 管道的多余连接材料 正确的过滤器选择及安装形式 须选用100目蒸汽过滤器（水过滤器为40目）,因为蒸汽内细小的颗粒较多，流速较快。 须水平安装,因为垂直安装在过滤器底部易存水。导致水锤发生。图3-17 100目蒸汽过滤器图3-18 不可以垂直安装蒸汽过滤器 3.215 如何正确布置蒸汽管道缩径 同心大小头的问题点 会造成积水 诱发水锤 蒸汽缩径应使用偏心大小头 不会积水 冷凝水可流至下一个排水点 蒸汽减压阀同理也使用此缩径方法图3-19 蒸汽管道缩径方法图3-20 蒸汽减压阀缩径方法 图3-16 蒸汽末端疏水装置3.216 如何正确选择和安装蒸汽过滤器 蒸汽过滤器的作用 可过滤掉脏物 锅炉水携带的固体物质 管道污垢 焊巴 管道的多余连接材料c正确的过滤器选择及安装形式 须选用100目蒸汽过滤器（水过滤器为40目）,因为蒸汽内细小的颗粒较多，流速较快。 须水平安装,因为垂直安装在过滤器底部易存水。导致水锤发生。图3-17 100目蒸汽过滤器图3-18 不可以垂直安装蒸汽过滤器 3.215 如何正确布置蒸汽管道缩径 同心大小头的问题点 会造成积水 诱发水锤 蒸汽缩径应使用偏心大小头 不会积水 冷凝水可流至下一个排水点 蒸汽减压阀同理也使用此缩径方法图3-19 蒸汽管道缩径方法图3-20 蒸汽减压阀缩径方法 3.216 如何正确布置蒸汽分支管的连接 布置原则 蒸汽分支管从主管道的上方取蒸汽 可得到最干燥的蒸汽 如从下方接管的问题点 蒸汽会携带凝结水 用汽设备得到的蒸汽品质较差图3-21 蒸汽分支管布置方法图3-22 蒸汽分支管接调压站布置方法 3.217 如何正确布置蒸汽下降管 布置原则 下降分支管从蒸汽主管上方取蒸汽 蒸汽下降管下方须设疏水阀 接截止阀或控制阀应从疏水点的上方取蒸汽，可得到干燥的蒸汽。 不接疏水阀的问题点 用汽设备得到的蒸汽品质较差 冷凝水在阀门前积聚，阀门打开时，蒸汽会携带冷凝水。图3-23 蒸汽下降管的布置图3-24 蒸汽下降管双金属疏水阀 图3-23 蒸汽下降管热静力疏水阀 3.218 如何正确布置疏水点集水槽 如何正确布置有效疏水点 须布置集水槽，否则疏水效果很差。 疏水阀的进口位置在集水槽底部25-30MM以上。 集水槽底部应加盲板。系统关闭可做维护。图3-26 正确的疏水点布置方法 图3-27 集水槽设计方法主管道直径(D)集水槽直径(d1)集水槽深度(d2)DN15-DN100d1=Dd2最小=100mm 长DN125-DN200d1=100mmd2最小=150mm 长DN250以上d1>=d/2d2最小=D4章 蒸汽疏水节能4.1 蒸汽疏水阀4.11 为什么需要蒸汽疏水阀 排除空气 疏水阀应在启动阶段排除加热空间中的空气。 热静力及浮球式排空气性能较佳。 倒吊桶及热动力式排空气性能较差。 排除凝结水 冷凝水一经产生需要尽快排除。 若排水不畅易造成管道及设备腐蚀及水锤。 提高系统热效率 热静力式疏水阀为最佳选择，因为可以做到定温排放。 以尽可能低的温度排放凝结水。 增加可靠性 可提供不锈钢材质疏水阀以提高抗腐蚀能力。 热静力及倒吊桶疏水阀抗水锤能力较强。 注意管道杂质对疏水阀的影响。 节约能源 运行良好的疏水阀可保证蒸汽节能。 通常在一个系统的改造中，疏水阀的费用占7% - 10%， 而其对整个系统的节能效果达到40%以上的贡献。图4-1浮球式疏水阀用于换热器 4.12 蒸汽疏水阀定义及分类 定义 当蒸汽冷凝时,它会释放出汽化的能量(即潜热能)而形成凝结水, 而这种凝结水只含有饱和压力下水的能量(即显热能). 为了确保蒸汽系统中维持最大的热传导效率,这部分凝结水必须排出系统之外. 锅炉中产生的无法凝结的瓦斯气及空气也必须排出系统. 蒸汽疏水阀就是能将凝结水及空气瓦斯气排出蒸汽系统, 却将蒸汽保留的一种自动装置。 蒸汽疏水阀的种类(图4-2) 感受温度的热静力式 膜盒式疏水阀 双金属式疏水阀 感受比重的机械式 浮球式疏水阀 倒吊桶式疏水阀 感受速度的热动力式 圆盘式疏水阀 固定孔式疏水阀a浮球式疏水阀b双金属式疏水阀 c热动力式疏水阀图4-2 蒸汽疏水阀类型 4.13浮球式疏水阀工作原理及特点 工作原理图4-3 浮球式疏水阀原理示意图 优点： 排量大，是换热器等加热设备的理想选择。 不受压力波动的影响。 可自由排放空气 缺点： 易冻，如在室外须加保温层。 须选择坚硬的浮球，否则易受水锤破坏。应用：换热器，蒸汽主管末端，换热器，蒸锅等工艺设备。 4.14什么是顺流式浮球疏水阀 顺流式浮球疏水阀的定义 按密封方向与凝结水流动的方向的一致性分为顺流式密封及逆流式密封。 顺流式浮球疏水阀的优点： 价格较低。 制造工艺简单。 顺流式浮球疏水阀的缺点： 浮球较轻，
