《蒸汽基本知识》PPT课件.ppt

如何提高蒸汽品质和蒸汽输送系统,什么是蒸汽?,蒸汽就是把锅炉中的水，通过加热而产生的一种透明气体。在一定压力下，用足够的,蒸汽汽泡,水壶内的蒸汽空间,凝结的蒸汽,能量才能把水温升到沸点。然后再增加的能量把水转化为蒸汽，并不能升高水温。蒸汽是一种高效、易控制的加热介质。把沸水变成蒸汽，要增加额外的热量。这些热量并没有损失掉，而是储存在蒸汽中随时准备释放出来，用于加热或换热。把沸水变成蒸汽所需要的热叫蒸发热或者潜热。,蒸汽和水的热物理参数,蒸汽比焓(KJ/KG),汽化热(KJ/KG),饱 和 蒸 汽 的 压 力 温 度 关 系,压 力(bar/kgf),温 度(oC),饱 和 蒸 汽 的 压 力 比 容 关 系,压 力(bar/kgf),比 容(m3/kg),闪蒸蒸汽,一 什么是闪蒸蒸汽？当一定压力下的凝结水或锅炉水被降压，部分水分会二次蒸发，所得到的蒸汽即为闪蒸蒸汽。（不同压力之下的饱和水所包含的 显热量不同）二 为什么闪蒸蒸汽很重要？因为它包含可以使工厂经济运行的热量，不利用它能源就会白白浪费。三 闪蒸蒸汽是怎样形成的？当水在大气压力下被加热时，100是该压力下液体水所能允许的最高温度。再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化为蒸汽。水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。然而，如果在一定压力下加热水，那么水的沸点就要比100高，所以就要求有更多的显热。压力越高，水的沸点就高，热含量亦越高。压力降低，部分显热释放出来，这部分超热量就会以潜热的形式被吸收，引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。,怎样利用蒸汽的热？,在工艺中，热从高温区向低温区的流动叫传热。从锅炉燃烧室开始，热通过炉管向水传递传递。当锅炉压力升高，把蒸汽推出来时，蒸汽就会把供热系统中的管道加热。蒸汽热流通过管壁传给周围较冷的空气。散热会使一些蒸汽变回成水。这就是为什么供热管线一般都要加保温，以便使这种浪费能源、不希望有的传热减到最小。但是，当蒸汽到达系统中的热交换器时，情况就不一样了。设计要求：热流到空气加热器中的空气里，流到水加热器中的水里，流到饭锅里的食物里。这种传热不应受任何其它因素的干扰。,蒸 汽 应 保 持 干 净,赃 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,蒸 汽 应 该 是 高 品 质 的,为了最大效率的利用蒸汽能源，蒸汽到达设备应该具有以下的品质:正 确 的 压 力 和 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,蒸 汽 携 带 水 分,蒸 汽 中 携 带 水 分 则：水锤 减低设备的压力 减低蒸汽的含热量，增加蒸汽耗量 污 染 系 统 及 其 设 备 增 加 锅 炉 的 燃 料,1)蒸汽负载的变化2)锅炉运行压力过低3)锅炉的TDS(含盐量)控制不当4)不合适的液位控制5)蒸汽输送管道的保温不当,蒸汽分配系统没有安装疏水阀,产生湿蒸汽的原因,锅炉运行压力偏低,何 处 安 装 汽 水 分 离 器?,1.锅 炉 出 口2.用 汽 设 备 的 进 口3.减 压 阀 和 流 量 计 的 进 口,凝结水排放为什么是必须的？,凝结水是蒸汽传热系统的副产物。它由两种方式产生：1 供热系统中不期望的散热（在使用的过程中 要注意设备的 保温）。2 蒸汽向被加热介质传热的结果（要积极努力提高系统的 换热效率）。在工艺加热设备中也会产生凝结水。一旦蒸汽凝结，有价值的潜热被释放，热凝结水就必须被立即排出掉。尽管从1kg凝结水中可以得到的热，比起1kg蒸汽里的热要少很多，但凝结水还是有很大利用价值的热水，应该把它加以回收利用。,供热系统需要排放凝结水,在蒸汽管线底部的凝结水是引起水击的原因之一。以40m/s的速度在管线中传输的蒸汽，与管线底部的凝结水相遇会产生“水波”（见图）。如果形成足够的凝结水量，高速流动的蒸汽就会推动凝结水一起走，产生一个危险的水头，并且在与其前面的液体的滚动中越来越大，它可以破坏任何改变汽流方向的管件、调节阀、三通、弯头、盲板法兰。除了这种“水击”以外，高速流动的凝结水冲凿金属表面，也能侵蚀各种部件。,换热设备需要排放凝结水,当蒸汽与比蒸汽温度低的凝结水相遇时，会产生另一种水击，叫做热冲击。蒸汽所占的体积比凝结水要大的多，当蒸汽体积突然减小时，会向整个系统放出冲击波。这种水击的形成，能够损坏设备，并说明系统中的凝结水没有排除掉。很明显，传热设备中占据加热空间的凝结水会减少设备的有效换热尺寸和加热能力。它应该被快速排除掉，使系统中充满蒸汽（见下图）。,蒸汽的凝结会形成一层水膜，附着在换热器的内表面，不能变成液体的非凝结气体靠自身重力流动，它们积成一层薄膜与脏物、水垢一起附在换热器表面，成为传热的潜在障碍（见下图）,需要排除空气、二氧化碳及氧气等气体,设备开机及锅炉给水时总会有空气存在，给水中还可能会有能释放二氧化碳 气体的不溶解碳酸盐。蒸汽流把这些影响传热的气体推到换热器的壁上。由于这些气体必须和凝结水一起排掉，而加剧了凝结水的排放困难。一 空气对蒸汽温度的影响 当空气和其它气体进入蒸汽系统时，它们占据了一些本应该留给蒸汽的空间，使空气/蒸汽混合气体的温度下降到纯蒸汽温度之下。由于空气存在引起温度下降对应表,二 空气对传热的影响 流向换热器表面的蒸汽流，一般都夹带着空气和其它气体。这些气体既不能凝结，也不能靠重力排除掉。这种非凝结气体在蒸汽和换热器表面之间形成了一个障碍层。有绝好隔热特性的空气使传热效率降低。事实上，在某种条件下，只要有0.5体积的空气混到蒸汽里，传热效率就会降低一半。当非凝结气体（主要是空气）不断增加排不出去时，这些气体就会逐渐充满整个换热器，并且完全阻止蒸汽的进入，设备就会被“气阻”（见下图）。,三 腐蚀 引起结垢和腐蚀的两个主要原因是二氧化碳气体和氧气。作为碳酸盐溶解于锅炉给水中的二氧化碳气体进入系统，它一旦与冷的凝结水混合就会生成碳酸。有较强腐蚀性的碳酸，能够腐蚀穿管道和换热器。氧气作为冷给水中的溶解气体进入系统，加剧了碳酸的作用，加快了腐蚀速度，使钢铁表面变得凹凸不平（见下图）。,空气和其它不凝性气体的来源,锅 炉 关 闭 以 后 产 生 真 空,吸 入 空 气 锅 炉 给 水 携 带 空 气 补 给 水 和 冷 凝 水 接 触 空 气,从 过 程 设 备 中 排 除 空 气,蒸 汽 进 口,减 压 阀,浮 球 疏 水 阀 组,过 程 设 备,过 程 设 备,蒸 汽 输 送 分 配 系 统,正 确 的 蒸 汽 分 配 系 统 应 该,1 高 压 输 送2 正 确 选 择 管 道 口 径3 为 了 避 免 水 锤 和 冷 凝 水 达 到 用 汽 点:在 以 下 点 进 行 疏 水:在 蒸 汽 管 道 的 每 一 低 点;每 隔 30-50 米 之 间;在 主 管 和 分 支 管 道 的 末 端;在 可 能 关 闭 的 阀 门 以 前 在 流 动 方 向,管 道 应 该 有 一 定 的 坡 度 排 水 点 的 集 水 罐 应 正 确 选 型 使 用 偏 心 缩 小 管,不 要 安 装 同 心 缩 小 管 蒸 汽 支 管 应 该 从 主 管 的 上 方 取 蒸 汽 过 滤 器 应 安 装 在 侧 面 汽 水 分 离 器 应 该 在 锅 炉 房,蒸 汽 设 备 的 进 口,减 压 阀 和 其 它 控 制 阀 以 及 流 量 计 的 前 面 安 装4 所 有 蒸 汽 主 管 应 有 效 保 温,高 压 输 送 蒸 汽,高 压 输 送 的 优 点:蒸 汽 管 道 口 径 小,热 损 失 少.蒸 汽 管 道 费 用 低,支 撑 费 用 少,人 工 费 用 降 低.管 道 的 保 温 费 用 低.通 过 减 压 在 使 用 点 可 以 获 得 更 加 干 燥 的 蒸 汽.锅 炉 操 作 在 高 压 更 容 易 达 到 最 佳 运 行 状 态,运 行 效 率 高.锅 炉 的 蓄 热 能 力 增 加,容 易 处 理 负 载 的 变 化,减 少 汽 水 共 腾 和 携 带 的 可 能 性.,蒸汽输送系统,不正确,蒸汽输送系统,正确，减压系统应该离设备越近越好，减少能源浪费，包括保温材料、管道用料、管道散热、冷凝水等。,低压使用蒸汽的优点,压力降低可以提供蒸汽中更大比例的潜热减少冷凝水所含热量，减少二次蒸汽经过减压后蒸汽具有更高的干燥度为了设备的安全使用，提高设备的安全系数,管 道 选 型,费 用 增 加 热 损 失 增 加 形 成 的 冷 凝 水 增 加 蒸 汽 使 用 点 压 力 下 降 没 有 足 够 的 蒸 汽 量 容 易 产 生 水 锤 和 冲 蚀,蒸 汽 管 道 口 径 选 型 图(kg/h),管道内冷凝水的流动,水 锤,可能的水锤根源,长 距 离 管 道 布 置,蒸 汽 管 道 向 上 布 置,无 效 和 正 确 的 疏 水 点 布 置,冷 凝 水,集 水 槽,疏 水 阀 组,25/30m,剖 面,剖 面,疏 水 阀 组,蒸 汽 流 向,蒸 汽 流 向,正 确,不正确,蒸 汽 管 道 的 缩 小,分 支 管 的 连 接,正 确,不 正 确,蒸 汽,蒸 汽,冷 凝 水,下 降 管,控 制 阀,疏 水 阀 组,主 蒸 汽 管,过 滤 器,过滤器应该水平安装,汽 水 分 离 器,蒸 汽 疏 水 阀 型 号,热 动 力 浮 球，带 热 静 力 排 空 倒 吊 桶 热 静 力,蒸 汽 疏 水 阀,蒸汽疏水阀必须做什么？,蒸汽疏水阀的工作，就是要尽快的把积存在系统中的凝结水、空气和二氧化碳气体排到系统之外。而且，还要求高效、经济的工作。一台蒸汽疏水阀，实际上就是一台自动阀门，打开可以排除凝结水、空气和二氧化碳气体，关上可以阻断蒸汽。从经济角度看，蒸汽疏水阀应该能够长期运行，尽量减少故障。对好的蒸汽疏水阀的要求是什么？蒸汽损失最小 从下表中可以看出蒸汽泄漏的损失在0.7MPa压力下蒸汽泄漏与损失的对应表（假定1吨蒸汽的价格为100元）,寿命长，性能可靠 部件如果易损，会使疏水阀显得不可靠。使用高效疏水阀可以减少试验、修理、清洁、检查和其它损失以节省费用 耐腐蚀 疏水阀的工作部件应该是耐腐蚀的，应该能够防止凝结水中的酸和氧气的破坏。能排出空气 蒸汽中总是含有空气，特别是在开车时。为了提高传热效率，防止产生气阻，必须把系统中的空气排掉。能排出二氧化碳气体 在蒸汽温度下排出二氧化碳气体，可以防止碳酸的形成。所以，疏水阀必须能够在或接近蒸汽温度下工作，因为二氧化碳气体能够溶解在比蒸汽温度低的凝结水里。能在背压下工作 回水管线里的压力可能是设计的要求，也可能是无意中产生的。所以，回水系统中的蒸汽疏水阀，应该能在实际背压下工作。能防止污物堵塞 由于疏水阀都是安装在蒸汽系统中的低点，所以容易产生污物堵塞问题。凝结水把污物和管路中的水垢带来，也会把锅炉中的固体物带来。甚至过滤器滤网腐蚀后，有些颗粒也会跑到系统中来，所以蒸汽疏水阀必须能够在有污物的情况下正常工作。,一台疏水阀如果没有达到对上述全部工作/设计特点要求的话，就会降低系统效率，增加成本。一旦疏水阀达到了上述全部要求，那么，该蒸汽系统就会：减少冷车启动时间。提高蒸汽换热效率，使设备达到最高温度。使设备能力达到最高。取得最佳燃料效益。减少单位产量所需的劳动力成本。减少维修量，增加无故障工作寿命。也许有时候在一定场合，可能不需要疏水阀具备全部上述设计特点，但是，在绝大多数情况下，具备所有这些特点的疏水阀，会带来最佳效果,倒置桶型疏水阀工作原理,倒置桶型疏水阀的使用优点：阀体结实，结垢紧凑，可耐水锤，具有很长的使用寿命如在进口安装止回阀可使用于过热蒸汽系统深入的水封有效防止蒸汽泄漏倒置桶型疏水阀的使用缺点：倒置桶型疏水阀的使用优点：倒吊桶顶部的小孔能缓慢排放空气。该孔不能过大否则在正常情况下泄漏蒸汽在系统压力突然变化时，容易失去水封而泄漏蒸汽，必须在进口安装止回阀暴露在过冷的环境中会冻结损坏，必须加以保温在小负载情况下，泄漏蒸汽,浮球疏水阀工作原理,浮球疏水阀的使用优点：能适应高低负荷的变化，不受压力变化的影响在饱和温度下连续排放冷凝水，排量大排放迅速，关闭紧密，设备无积水，内置排空气阀，确保设备快速启动并保持最大运行效率。结垢紧凑，抗水锤和振动，确保可靠运行。不锈钢内部零件，耐腐蚀，使用寿命长。能够水平或垂直安装，没有安装方向问题结垢紧凑，重量轻，减少安装成本浮球疏水阀的缺点：在暴露状态下易结冰，需要加以保温,双金属片型疏水阀工作原理,双金属式蒸汽疏水阀使用优点：结实可靠，易于安装和维修独有的十字双金属元件具有很大的工作范围具有良好的排气特征排水温度低于饱和温度，可利用部分显热双金属式蒸汽疏水阀使用缺点：双金属对温度感应较费时，无法对负荷变化作出快速反应冷凝水排出温度低于饱和温度时，为了使蒸汽空间保持流畅必须在疏水阀前加冷却段,热动力疏水阀工作原理,热动力疏水阀的使用优点：阀体结构结实、简单、重量轻，使用寿命长，安装费用低操作压力范围大，不需因压力的变化而调整或更换阀尺寸抗水锤、振动、腐蚀，本体不为冷冻破坏，可适用于过热蒸汽，可在任何地方上操作唯一的活动部件不锈钢碟片，保证操作可靠，减少维修，同时可具止回阀作用附有空气排除的碟片，可防止空气阻塞该疏水阀在开关时发出“喀嚓”声，可帮助判断疏水阀是否工作正常热动力疏水阀的使用缺点：过低的进口压力和过高的背压均使疏水阀无法工作暴露在低温环境中，会造成阀开关频繁，降低寿命，必须加隔热罩,热静力型疏水阀工作原理,热静力型疏水阀的使用优点：体；积小、重量轻，安装空间小，排量大排空气性能好抗腐蚀，耐水锤和过热，不为冷冻所损坏根据工作压力的变化而自动调节，无需随压力变化而对疏水阀进行调节热静力型疏水阀的使用缺点：冷凝水排出温度低于饱和温度，为了使蒸汽空间保持流畅必须在疏水阀前加冷却段,谢谢大家,