蒸汽領(lǐng)域節(jié)能減排論文集-DFKJ

1、蒸汽領(lǐng)域節(jié)能減排論文集作者：王國(guó)際 2016年9月15日目錄第一篇：淺談疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”等問(wèn)題根源登記號(hào)：國(guó)作登字-2016-A-00329796 P3第二篇：揭秘“疏水閥”耗能問(wèn)題根源 登記號(hào)：國(guó)作登字-2017-A-00345012 P8第三篇：根除蒸汽熱力系統(tǒng) “余壓余熱”的產(chǎn)生 提高蒸汽熱能的一次利用率-論將高溫飽和水及蒸汽凝液的排出溫度控制在100以下 登記號(hào)：國(guó)作登字-2015-A-00201093 P13第一篇淺談疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”等問(wèn)題根源摘要：1“自動(dòng)排水、間歇排水”的設(shè)計(jì)理念，違反了凝結(jié)水的產(chǎn)生及變化規(guī)律，必然導(dǎo)致現(xiàn)流通使用的疏

2、水閥“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”。2. 疏水閥“間歇排水”的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)就離不開(kāi)活動(dòng)部件，有活動(dòng)部件的存在不管其數(shù)量多與少，工作在高溫、二相流沖刷及固體雜質(zhì)環(huán)境就存在部件損壞、功能失效隱患。3.疏水閥采用不同驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)“間歇排水”是導(dǎo)致排水時(shí)漏汽的重要原因。關(guān)鍵詞：使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽；自動(dòng)排水、間歇排水；定量凝結(jié)水；變量凝結(jié)水；定量連續(xù)排放；分流排放、排水頻次增高；耗能產(chǎn)品引言疏水閥是飽和蒸汽系統(tǒng)不可缺少的配套使用原件。其功能是將蒸汽放熱后產(chǎn)生的凝結(jié)水“自動(dòng)排出”，排水時(shí)阻止蒸汽的泄漏。而在疏水閥的實(shí)際使用過(guò)程中，始終存在“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”等問(wèn)題。業(yè)內(nèi)人士已將

3、疏水閥定義為低值易耗品。一、 疏水閥“自動(dòng)排水、間歇排水”的設(shè)計(jì)理念違反了凝結(jié)水的產(chǎn)生及變化規(guī)律，導(dǎo)致現(xiàn)流通使用的疏水閥使用存在 “設(shè)計(jì)功能過(guò)?！被?“設(shè)計(jì)功能缺失”，造成“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”。1.1“自動(dòng)排水、間歇排水” 的設(shè)計(jì)理念違反了凝結(jié)水的產(chǎn)生及變化規(guī)律傳統(tǒng)疏水閥的“設(shè)計(jì)理念”及“質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)”12，不管采取何種驅(qū)動(dòng)方式都要滿足“自動(dòng)排水”，這就導(dǎo)致了疏水閥是以“間歇排水”的方式進(jìn)行工作。而蒸汽凝結(jié)水的產(chǎn)生過(guò)程及產(chǎn)生量是根據(jù)用汽設(shè)備加熱工藝來(lái)決定。絕大多數(shù)用汽設(shè)備在正常生產(chǎn)過(guò)程中，凝結(jié)水的產(chǎn)生量是相對(duì)穩(wěn)定的，即定量連續(xù)產(chǎn)生，為“定量凝結(jié)水”，但不排除部分特殊加熱工藝凝結(jié)水

4、的產(chǎn)生量會(huì)隨加熱工藝用汽量的變化而變化，此時(shí)段凝結(jié)水的產(chǎn)生量為：最低凝結(jié)水的連續(xù)產(chǎn)生量+高、低凝結(jié)水產(chǎn)生量之差，即“最低連續(xù)產(chǎn)生量+連續(xù)變量”，為“變量凝結(jié)水”。針對(duì)凝結(jié)水的產(chǎn)生過(guò)程及變化規(guī)律，筆者認(rèn)為：疏水閥排放凝結(jié)水的設(shè)計(jì)理念，首先應(yīng)根據(jù)凝結(jié)水的產(chǎn)生及變化規(guī)律來(lái)定義。同時(shí)區(qū)分“定量凝結(jié)水”及“變量凝結(jié)水”兩種不同水量的排放方式及控制手段。一味的追求疏水閥“自動(dòng)排水”的設(shè)計(jì)理念，而忽視了疏水閥本應(yīng)根據(jù)不同凝結(jié)水的產(chǎn)生過(guò)程及變化規(guī)律確立排水方式及控制手段，必然導(dǎo)致現(xiàn)流通使用的疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”等一系列問(wèn)題。1.2設(shè)計(jì)“功能過(guò)?！睂⒕邆洹白詣?dòng)排水、間歇排水”功能的疏水閥安裝

5、于絕大多數(shù)定量連續(xù)產(chǎn)生凝結(jié)水的加熱設(shè)備上，實(shí)屬“功能浪費(fèi)”。傳統(tǒng)機(jī)械型、熱靜力型疏水閥工作原理是將連續(xù)產(chǎn)生的凝結(jié)水引進(jìn)閥體之內(nèi)停存，通過(guò)液位變化或溫度變化，根據(jù)不同驅(qū)動(dòng)方式啟閉閥體內(nèi)設(shè)置的排水閥門間歇排水。熱動(dòng)力型疏水閥根據(jù)凝結(jié)水產(chǎn)生過(guò)程形成的汽液二相流密度之差間歇啟閉排水閥門工作。而排放定量連續(xù)產(chǎn)生的凝結(jié)水其疏水閥的設(shè)計(jì)只需根據(jù)凝結(jié)水定量連續(xù)產(chǎn)生規(guī)律設(shè)計(jì)排量調(diào)控裝置，滿足凝結(jié)水定量連續(xù)排放即可，無(wú)需“自動(dòng)排水、間歇排水”功能，不僅設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制作成本低，更主要的是能從根本上解決疏水閥使用壽命短、失效快、排水時(shí)漏汽等一系列耗能問(wèn)題。但現(xiàn)流通使用的不同類型疏水閥均沒(méi)有定量連續(xù)排放功能的產(chǎn)品

6、。1.3設(shè)計(jì)“功能缺失”將沒(méi)有分流功能排放的疏水閥，安裝于產(chǎn)生變量凝結(jié)水的蒸汽加熱設(shè)備上，造成排水頻次增高，降低疏水閥的使用壽命。傳統(tǒng)疏水閥“自動(dòng)排水、間歇排水”設(shè)計(jì)理念的優(yōu)勝之處解決了變量凝結(jié)水的自動(dòng)排放，但未能根據(jù)變量凝結(jié)水的產(chǎn)生規(guī)律將定量連續(xù)產(chǎn)生的凝結(jié)水與變量凝結(jié)水分流排放，而采用將定量連續(xù)產(chǎn)生的凝結(jié)水停存于閥體之內(nèi)有限的儲(chǔ)水空間與變量凝結(jié)水混合一起間歇排出（熱動(dòng)力型疏水閥除外），這就導(dǎo)致疏水閥單位時(shí)間內(nèi)間歇排水頻率增高，增加了排水閥門的啟閉頻次，加快了排水閥門及活動(dòng)部件的損壞速度，造成了疏水閥使用壽命短、失效快，加劇了排水時(shí)漏汽問(wèn)題?，F(xiàn)流通使用的疏水閥均不帶“定、變量凝結(jié)水”分流排放功

7、能。二、 疏水閥“間歇排水”的設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式導(dǎo)致了“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”。2.1設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)不同驅(qū)動(dòng)類型的疏水閥實(shí)現(xiàn)“間歇排水”，其結(jié)構(gòu)就離不開(kāi)活動(dòng)部件，包括：驅(qū)動(dòng)部件、連接部件、排水閥門等，其正常運(yùn)行規(guī)律依據(jù)驅(qū)動(dòng)原件的運(yùn)行速度及運(yùn)行頻次的高低決定使用壽命。2.1.1活動(dòng)部件 有活動(dòng)部件的存在工作在高溫二相流沖刷及含有固體雜質(zhì)等不良工作環(huán)境下就存在損壞、失效隱患，這是造成疏水閥使用壽命短的重要原因。2.1.2排水閥門 疏水閥體內(nèi)排水閥門實(shí)際使用壽命低于設(shè)計(jì)使用壽命及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是造成疏水閥使用壽命短的重要原因。2.1.3間歇排水的工作頻次決定疏水閥的使用壽命及漏汽率（1）熱動(dòng)

8、力型疏水閥工作原理是靠二相流的密度差直接啟閉排水閥門工作。由于環(huán)境溫度大大低于汽液二相流的溫度，經(jīng)設(shè)備排出后迅速產(chǎn)生二次放熱，導(dǎo)致汽液二相流密度變化大，增加了排水閥門啟閉頻次，造成使用壽命短，漏汽率高。（2）機(jī)械型、熱靜力型疏水閥因驅(qū)動(dòng)方式的需要，在閥體內(nèi)設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)原件的運(yùn)行空間，該空間同時(shí)作為每次啟閉排水閥門所需的凝結(jié)水儲(chǔ)存空間，儲(chǔ)存空間的大小決定著排水頻次，實(shí)際上該空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于疏水閥所設(shè)計(jì)的單位時(shí)間排水量，導(dǎo)致排水時(shí)間短、間歇排水頻次增高，是疏水閥使用壽命短，失效快的重要原因。排水頻次的增高加大了蒸汽的泄漏。2.2驅(qū)動(dòng)方式?jīng)Q定了排水時(shí)的漏汽率2.2.1熱動(dòng)力型疏水閥其工作原理靠汽液二相流密

9、度之差直接控制排水閥門啟閉，因凝結(jié)水與蒸汽處于混合狀態(tài)，在凝結(jié)水的排放過(guò)程中很難控制“只排水、不排汽”。該驅(qū)動(dòng)方式是導(dǎo)致漏汽率高的根本原因。2.2.2機(jī)械型疏水閥其工作原理為汽液二相流進(jìn)入殼體之內(nèi)停存，實(shí)現(xiàn)汽液分離，隨著凝結(jié)水量的增加，驅(qū)動(dòng)閥體內(nèi)設(shè)有的浮球或浮筒運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連接部件啟閉排水閥門工作。該驅(qū)動(dòng)方式在排放凝結(jié)水過(guò)程中的蒸汽泄漏是不可避免的，在疏水閥正常工作時(shí)漏汽率可控制在允許范圍內(nèi)，但當(dāng)排水閥門失效、失控、關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽直排，造成蒸汽流失浪費(fèi)無(wú)法估算。2.2.3熱靜力型疏水閥其工作原理，依據(jù)熱敏原件對(duì)溫度變化的反應(yīng)產(chǎn)生熱漲冷縮物理變化實(shí)現(xiàn)啟閉排水閥門，控制凝結(jié)水間歇排放。關(guān)閉排水

10、閥門的設(shè)定溫度決定疏水閥排水時(shí)的漏汽率，設(shè)定溫度過(guò)低易造成設(shè)備內(nèi)積水影響生產(chǎn)效力，反之造成排水時(shí)的蒸汽泄漏。疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”，除上述因素外，不排除因凝結(jié)水水質(zhì)不良對(duì)其使用性能造成的影響。綜述，筆者所談疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”等問(wèn)題根源的目的，是為引起業(yè)內(nèi)及相關(guān)人士對(duì)疏水閥問(wèn)題原因的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步引深疏水閥不按蒸汽凝結(jié)水的產(chǎn)生過(guò)程及變化規(guī)律進(jìn)行分類設(shè)計(jì)排水方式，是造成現(xiàn)流通使用疏水閥普遍存在，“使用壽命短，失效快，排水時(shí)漏汽”的問(wèn)題根源。將疏水閥定義成“低值易耗品”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其使用壽命低不是問(wèn)題的關(guān)鍵，疏水閥不能正常工作，其一，當(dāng)不能正常排水時(shí)造成設(shè)備積

11、水溫度低，不能正常生產(chǎn)。設(shè)備操作人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，更換即可，更換費(fèi)用有限。其二，當(dāng)疏水閥失效造成的排水閥門失控、關(guān)閉不嚴(yán)或不關(guān)閉導(dǎo)致的蒸汽直排，操作人員很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，判定及時(shí)解決，（疏水閥本身沒(méi)有漏汽提示功能。絕大多數(shù)用能企業(yè)已將凝結(jié)水進(jìn)行并網(wǎng)密閉回收，局部使用環(huán)節(jié)，疏水閥失效漏汽難以發(fā)現(xiàn)。）該情況普遍存在，所造成的蒸汽熱能直接浪費(fèi)數(shù)目驚人。從這個(gè)角度觀察疏水器的性能及質(zhì)量，將其判定是“低值易耗品”，不能直接反應(yīng)其造成蒸汽熱能流失浪費(fèi)的本質(zhì)，僅此一項(xiàng)問(wèn)題將其判定為“耗能產(chǎn)品”并不為過(guò)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)不同行業(yè)現(xiàn)使用疏水閥的數(shù)量在兩千萬(wàn)支以上，這就意味著存在兩千萬(wàn)個(gè)以上的泄漏點(diǎn)，每時(shí)每刻都在泄漏

12、著蒸汽，其造成的蒸汽熱能的浪費(fèi)無(wú)法估算，所浪費(fèi)的煤、水、電資源及對(duì)環(huán)境造成的破壞會(huì)讓有責(zé)任心的世人感到驚恐。結(jié)束語(yǔ)：為完成國(guó)家制定的“十三五節(jié)能減排”目標(biāo)，蒸汽領(lǐng)域的節(jié)能減排規(guī)劃目標(biāo)應(yīng)首先放在解決耗能疏水閥的使用上，淘汰現(xiàn)流通使用的耗能疏水閥，推廣高效率、長(zhǎng)壽命疏水閥的工作迫在眉睫、刻不容緩，希望有識(shí)之士攜手共進(jìn)，為完成國(guó)家“十三五節(jié)能減排”目標(biāo)做出貢獻(xiàn)，造福社會(huì)，造福人類，為圓我偉大中華復(fù)興之夢(mèng)做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)：1. 疏水閥 術(shù)語(yǔ)、標(biāo)志、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度GB12250-2005 2. 蒸汽疏水閥 技術(shù)條件GB22654-2008第二篇揭秘“疏水閥”耗能問(wèn)題根源 摘要：1. 疏水閥排水控溫功能的

13、缺失，導(dǎo)致高溫凝結(jié)水經(jīng)疏水器排出后產(chǎn)生二次汽化，造成系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)所謂余壓余熱的產(chǎn)生。2. 疏水閥功能及質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)凝結(jié)水的排出溫度沒(méi)有控制要求，現(xiàn)流通使用的疏水閥均不帶排水控溫功能。3. 二次蒸汽的產(chǎn)生量來(lái)源于水中高顯熱，水中高顯熱的流失浪費(fèi)直接影響蒸汽熱能的一次利用率。4. 系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產(chǎn)生及排放是飽和蒸汽系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)的最大根源。5. 疏水閥排水控溫功能的缺失是造成蒸汽熱能無(wú)功損耗、熱能流失浪費(fèi)的最大根源。關(guān)鍵詞：余壓余熱 排水控溫功能的缺失 水中高顯熱 高溫凝結(jié)水 二次蒸汽 排水控溫100以下 熱能流失浪費(fèi)的最大根源序言： 疏水閥是飽和蒸汽系統(tǒng)不可缺少的配套使用原件，

14、其功能是將蒸汽放熱后產(chǎn)生的凝結(jié)水自動(dòng)排出，排水時(shí)阻止蒸汽的泄漏。自第一代具備自動(dòng)排水功能的疏水閥誕生已有100多年的歷史，在這個(gè)漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程中，雖經(jīng)幾代人不懈的努力研發(fā)出不同驅(qū)動(dòng)類型的疏水閥，用于滿足不同工況的使用，但未能從根本上發(fā)現(xiàn)和解決飽和蒸汽系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)所謂余壓余熱產(chǎn)生的根本原因。余壓余熱產(chǎn)生及排放已成為飽和蒸汽系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)久治不愈的世界難題。一、 系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)余壓余熱產(chǎn)生的問(wèn)題根源1.1疏水閥“排水控溫功能”的缺失是導(dǎo)致“余壓余熱”產(chǎn)生的最大根源疏水閥正常工作時(shí)所排凝結(jié)水均為高溫帶壓凝結(jié)水，其溫度高于100，壓力大于0.01Mpa，由于疏水閥沒(méi)有控制排水溫度功能，凝結(jié)水經(jīng)疏水閥排

15、出時(shí)水中高顯熱從系統(tǒng)內(nèi)排出后進(jìn)入低于凝結(jié)水壓力及溫度環(huán)境，即會(huì)產(chǎn)生二次汽化。凝結(jié)水不管采取何種輸送方式，系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)都會(huì)出現(xiàn)所謂“余壓余熱”。1.2疏水閥排水時(shí)的漏汽問(wèn)題不同驅(qū)動(dòng)類型的疏水閥，因均采用間歇排水的方式進(jìn)行排水，其排水節(jié)門的關(guān)閉速度決定著漏汽率，（熱靜力型疏水閥根據(jù)關(guān)閉閥門的設(shè)定溫度決定）。疏水閥正常工作時(shí)的漏汽率是系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)余壓余熱產(chǎn)生的次要問(wèn)題。1.3疏水閥功能及質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)12中，對(duì)疏水閥的功能檢測(cè)以自動(dòng)排水為前提，質(zhì)量檢測(cè)以排水時(shí)的漏汽率及使用壽命為檢測(cè)依據(jù)，對(duì)疏水閥所排凝結(jié)水的溫度沒(méi)有控制要求，所以現(xiàn)流通使用疏水閥均不帶排水控溫功能，直接導(dǎo)致系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產(chǎn)

16、生。二、“余壓余熱”的產(chǎn)生及排放，造成凝結(jié)水中高顯熱流失浪費(fèi)的問(wèn)題分析高溫帶壓凝結(jié)水的排放導(dǎo)致二次蒸汽的產(chǎn)生，造成平均8-15%的蒸汽浪費(fèi)疏水閥正常工作時(shí)所排凝結(jié)水的壓力大于一個(gè)大氣壓，溫度高于100，水中顯熱值大于419kj/kg,凝結(jié)水經(jīng)疏水閥排放到常壓環(huán)境，會(huì)立刻降壓、降溫，產(chǎn)生部分二次蒸汽。部分高溫凝結(jié)水汽化后，水中高顯熱降至419kj/kg以下，溫度降至100以下，顯熱值大于419kj/kg的部分轉(zhuǎn)變成二次蒸汽熱焓。二次蒸汽的產(chǎn)生量來(lái)源于水中高顯熱，水中高顯熱的流失直接影響蒸汽熱能的一次使用效率。二次蒸汽產(chǎn)生量及蒸汽熱焓的利用率計(jì)算方法如下：1、蒸汽熱焓利用率=（1-水的顯熱/蒸汽熱

17、焓）×100% - （1）2、排放100蒸汽凝液時(shí)蒸汽利用率=（1-419/蒸汽總熱焓）×100% -（2）注：419kj/kg為100蒸汽凝液的顯熱值3、高溫蒸汽凝液的二次汽化質(zhì)量=高溫蒸汽凝液的顯熱-100蒸汽凝液顯熱（419kj/kg）/ 100蒸汽的汽化潛熱（2257 kj/kg） -（3）通過(guò)以上公式計(jì)算得出的不同壓力蒸汽的參數(shù)見(jiàn)下表:蒸汽壓力參 數(shù)0.0MPaG0.1MPaG0.5MPaG1.0MPaG1.5MPaG溫度，100120.42158.92184.13201.45凝液顯熱值，kj/kg419505.6670.9781.6859汽化潛熱，kj/kg22

18、572201.120862000.11935.1總焓，kj/kg26762706.72756.92781.72794一次熱焓利用率（%）84.3481.3275.6671.969.26排等壓蒸汽凝液時(shí)的二次氣化質(zhì)量，kg/kg00.040.110.160.19排放100蒸汽凝液時(shí)的熱焓利用率（%）84.3484.5284.884.9485蒸汽凝液排出溫度控制在100，提高的熱焓使用率（%）03.29.1413.0415.75 通過(guò)上表不難看出：排放100的凝結(jié)水二次蒸汽的產(chǎn)生量為零，蒸汽熱焓利用率為84.34%；排放158.92凝結(jié)水的二次蒸汽產(chǎn)生量為0.11kj/kg,蒸汽熱焓利用率為75.

19、66%；排放201.45凝結(jié)水二次蒸汽產(chǎn)生量為0.19kj/kg，蒸汽熱焓利用率為69.26%。 如將158.92、201.45凝結(jié)水的排出溫度控制在100以下，即可分別消除0.11kj/kg、0.19kj/kg，二次蒸汽的產(chǎn)生，可分別提高9.14%、15.75%蒸汽熱焓的一次利用率。二次蒸汽的產(chǎn)生直接影響蒸汽熱焓的使用效率。如此說(shuō)明，只有將高溫凝結(jié)水的排出溫度控制在100以下，將水中高顯熱存留于系統(tǒng)之內(nèi)，控制高顯熱的流出才能從根本上解決排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產(chǎn)生，杜絕蒸汽熱能的流失浪費(fèi)。綜述由于世界上現(xiàn)流通使用的疏水閥均不帶排水控溫功能，直接導(dǎo)致了系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)所謂“余壓余熱”的產(chǎn)生，“余壓余

20、熱”的產(chǎn)生及排放是飽和蒸汽系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)的最大根源。由于疏水閥沒(méi)有排水控溫功能，其質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排水控溫功能也沒(méi)有要求，且蒸汽放熱理論放熱平衡計(jì)算是按“蒸汽已放汽化潛熱為放熱計(jì)算依據(jù)3，凝結(jié)水中顯熱不作為放熱計(jì)算參數(shù)4”，上述問(wèn)題的存在導(dǎo)致了疏水閥排放高溫凝結(jié)水造成水中高顯熱流失浪費(fèi)的合理化。有關(guān)疏水閥沒(méi)有排水控溫功能的緣由，是因設(shè)計(jì)理念所致還是因設(shè)計(jì)水平達(dá)不到，無(wú)法實(shí)現(xiàn)排水控溫手段或因放熱理論對(duì)凝結(jié)水中高顯熱從根本上就不作為放熱計(jì)算參數(shù)，導(dǎo)致疏水閥不設(shè)計(jì)“排水控溫”裝置，筆者無(wú)法談清，但疏水閥沒(méi)有“排水控溫功能”直接導(dǎo)致排放高溫凝結(jié)水造成系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)所謂“余壓余熱”的產(chǎn)生，導(dǎo)致水中高顯熱的

21、流失浪費(fèi)是事實(shí)，無(wú)可爭(zhēng)辯；疏水閥“排水控溫”功能的缺失是造成蒸汽熱能無(wú)功消耗、熱能流失浪費(fèi)的最大根源。附言：疏水閥自誕生已有百年歷史，在廣義上講，疏水閥的誕生解決了靠人力控制凝結(jié)水的排放，在那個(gè)時(shí)代疏水閥是先進(jìn)節(jié)能技術(shù)，無(wú)可非議，而在21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，仍然認(rèn)為疏水閥是先進(jìn)節(jié)能技術(shù)恐已過(guò)時(shí)。筆者之所以直言不諱揭秘疏水閥耗能問(wèn)題根源，其目的就是喚起和提高業(yè)內(nèi)及相關(guān)人士對(duì)疏水閥耗能問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，認(rèn)清現(xiàn)流通使用疏水閥“排水控溫功能”的缺失是導(dǎo)致系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產(chǎn)生，造成蒸汽熱能流失浪費(fèi)的事實(shí)，以此判定疏水閥是耗能產(chǎn)品。將解決蒸汽熱力系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)的工作重點(diǎn)放在系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)“余壓

22、余熱”的回收利用上，不能從根本上解決和提高蒸汽熱能的一次利用率，“余壓余熱”的回收利用只是一種無(wú)奈的被動(dòng)補(bǔ)救措施而已。有關(guān)根除蒸汽系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)問(wèn)題的解決方案，敬請(qǐng)參閱筆者2015年4月發(fā)表于百度網(wǎng)的論文“根除蒸汽熱力系統(tǒng) “余壓余熱”的產(chǎn)生 提高蒸汽熱能的一次利用率-論將高溫飽和水及蒸汽凝液的排出溫度控制在100以下”。結(jié)束語(yǔ)為完成國(guó)家制定的十三五節(jié)能減排目標(biāo)，淘汰現(xiàn)流通使用的疏水閥，創(chuàng)新、研發(fā)、推廣高效率、長(zhǎng)壽命疏水閥的工作迫在眉睫，刻不容緩，希望有識(shí)之士能攜手共進(jìn)，為完成國(guó)家十三五節(jié)能減排目標(biāo)做出貢獻(xiàn)，造福社會(huì)，造福人類，為圓我偉大中華復(fù)興之夢(mèng)做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)：1、疏水閥 術(shù)語(yǔ)、

23、標(biāo)志、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度GB12250-20052、蒸汽疏水閥 技術(shù)條件GB22654-2008 3、化工廠公用設(shè)施設(shè)計(jì)手冊(cè) 出版社:化學(xué)工業(yè)出版社 作者:汪壽建 出版日期:2000-03-014、SPIRAX蒸汽和冷凝水系統(tǒng)手冊(cè)第三篇根除蒸汽熱力系統(tǒng) “余壓余熱”的產(chǎn)生 提高蒸汽熱能的一次利用率-論將高溫飽和水及蒸汽凝液的排出溫度控制在100以下摘要：1、蒸汽熱力系統(tǒng)排放環(huán)節(jié)包括：鍋爐的排污水、供汽管網(wǎng)、間接加熱設(shè)備蒸汽凝液等，上述環(huán)節(jié)均存在排放高溫飽和水及蒸汽凝液造成高顯熱的流失浪費(fèi)；2、飽和蒸汽系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的補(bǔ)償措施 “余壓余熱”的回收利用，掩蓋了提高蒸汽熱能一次利用率的實(shí)質(zhì)性問(wèn)題；3、飽和蒸汽

24、系統(tǒng)熱能浪費(fèi)的根源在于“放熱理論”的局限性，導(dǎo)致“高溫飽和水及蒸汽凝液顯熱流失浪費(fèi)”的合理化；排水器件-疏水閥存在功能缺陷造成15-20%的蒸汽熱能浪費(fèi)；4、解決方案：完善“放熱理論”，限定飽和水及蒸汽凝液的排出溫度穩(wěn)定地控制在100以下。創(chuàng)新排水器件的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；改間歇性排水為連續(xù)排水方式；增加排水控溫功能、排量調(diào)控功能；將排水控溫功能和排量調(diào)控功能標(biāo)準(zhǔn)納入排水器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵詞：高顯熱流失浪費(fèi)； 排水控溫100以下；排水器件；放熱理論；提高蒸汽熱能的一次利用率引言蒸汽加熱廣泛用于石油、化工、紡織、印染、橡膠、造紙、制藥、糧油食品加工、木業(yè)加工等行業(yè)。有50%以上的工業(yè)企業(yè)需用蒸汽

25、進(jìn)行生產(chǎn)加工。蒸汽的使用方式：過(guò)熱蒸汽以膨脹做功為主，飽和蒸汽多用于過(guò)程加熱。蒸汽熱力系統(tǒng)的運(yùn)行包括五個(gè)環(huán)節(jié)：1.鍋爐（產(chǎn)生蒸汽）、2.輸送系統(tǒng)（管網(wǎng)）、3.使用終端（蒸汽使用設(shè)備）、4.飽和水、蒸汽凝液的排放回收系統(tǒng)、5.系統(tǒng)保溫。一、蒸汽熱力系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)的主要問(wèn)題1.1、系統(tǒng)運(yùn)行排放環(huán)節(jié)中熱能流失浪費(fèi)的現(xiàn)狀1.1.1鍋爐排污工藝存在的問(wèn)題鍋爐中經(jīng)加熱的水在汽化過(guò)程中，由于水中鹽分不斷累積，造成鍋爐內(nèi)部結(jié)垢、腐蝕以及影響蒸汽質(zhì)量，因此需要進(jìn)行排污操作。鍋爐的排污水壓力與鍋爐運(yùn)行壓力相等且為飽和水，含有高顯熱，同時(shí)含有一定量的蒸汽，造成蒸汽浪費(fèi)。雖然目前鍋爐排污過(guò)程中的高溫鹽水進(jìn)行了回收利

26、用，但是該過(guò)程會(huì)直接影響鍋爐的產(chǎn)汽效率。1.1.2蒸汽管網(wǎng)以及間接加熱設(shè)備蒸汽凝液的排放不同的加熱工藝蒸汽凝液的形成壓力、溫度各有不同，不同的工藝過(guò)程蒸汽凝液的產(chǎn)生量也不相等。供汽管網(wǎng)中的蒸汽凝液經(jīng)管網(wǎng)區(qū)間設(shè)置的排水井排出；間接加熱設(shè)備中的蒸汽凝液經(jīng)低位排水管口排出。蒸汽凝液的排放控制方式有三種：（1）通過(guò)系統(tǒng)配置的疏水閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，（設(shè)計(jì)選型-參見(jiàn)SPIRAX蒸汽和冷凝水系統(tǒng)手冊(cè)第13章）。疏水閥具有自動(dòng)排水阻汽功能，能將蒸汽凝液自動(dòng)排出。但是在使用過(guò)程中疏水閥普遍存在著有效周期短、失效快、排水時(shí)漏汽等久治不愈的“頑疾”。（2）人工定時(shí)排放蒸汽凝液。該方式主要用于供汽管網(wǎng)和用汽設(shè)備啟動(dòng)時(shí)段，此方

27、法造成蒸汽凝液的囤積，增大輸送阻力，降低輸送效率，排放末期會(huì)造成汽水同排問(wèn)題。（3）將蒸汽凝液直接排放進(jìn)行回收利用。由于沒(méi)安裝疏水閥，對(duì)不同時(shí)段產(chǎn)生蒸汽凝液的排出量無(wú)法進(jìn)行有效控制，很難做到只排水、不排汽。當(dāng)前汽水同排問(wèn)題加大了蒸汽熱能的浪費(fèi)。綜上所述，蒸汽凝液排放環(huán)節(jié)造成系統(tǒng)“余壓余熱”的產(chǎn)生，究其根源在于：蒸汽凝液的排放不管采取上述何種方式，由于所排放的水為高溫帶壓蒸汽凝液，排放過(guò)程沒(méi)有控溫手段，排出后由于系統(tǒng)與環(huán)境之間的壓降會(huì)立刻產(chǎn)生二次蒸汽。然而上述現(xiàn)象一直被人們習(xí)慣性地認(rèn)為是系統(tǒng)正常運(yùn)行中必然要產(chǎn)生的“乏汽”。筆者經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐探索，通過(guò)對(duì)蒸汽熱力系統(tǒng)的積液裝置內(nèi)不同溫度純蒸汽凝液的

28、排量進(jìn)行大量檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)：“以100蒸汽凝液排量為基準(zhǔn)，隨著水溫的增高，蒸汽凝液排量逐漸減少”。該現(xiàn)象直接反映出高于100的蒸汽凝液體積增大，導(dǎo)致蒸汽凝液質(zhì)量排量減少。造成凝液體積增大除了熱膨脹因素之外的另一重要原因是水中裹挾著不同比例的蒸汽（水中的含汽率）。經(jīng)測(cè)算，不同形狀用汽設(shè)備在形成不同溫度蒸汽凝液過(guò)程中，單位體積中蒸汽凝液會(huì)裹挾1-8左右的蒸汽，會(huì)增大1%-5%的水中顯熱。結(jié)論是：“如不能有效控制含汽凝液的排放，則會(huì)加大水中顯熱的流失浪費(fèi)”。1.2蒸汽加熱系統(tǒng)節(jié)能在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上的被動(dòng)補(bǔ)救措施 “余壓余熱”的回收利用由于世界上現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法徹底解決蒸汽凝液排放環(huán)節(jié)存在的“余壓余熱”問(wèn)題，因此，

29、對(duì)排放環(huán)節(jié)的“余壓余熱”加以回收利用，成為飽和蒸汽系統(tǒng)的首選節(jié)能方案。1.2.1開(kāi)放式余壓余熱的回收利用方式用汽系統(tǒng)排水端經(jīng)疏水閥將帶壓蒸汽凝液排入集水點(diǎn)，經(jīng)水泵送至回用點(diǎn)，產(chǎn)生的二次蒸汽對(duì)空排放，只回收利用100以下的蒸汽凝液。該方式可以直接看到疏水閥的失效漏汽，便于診斷和維護(hù)。1.2.2密閉式余壓余熱的回收利用方式用汽系統(tǒng)排水端經(jīng)疏水閥將帶壓蒸汽凝液排入回收管網(wǎng)，經(jīng)管網(wǎng)流回末端回用點(diǎn)進(jìn)行回收利用。該方式因疏水閥出水端與回收管網(wǎng)并聯(lián)，疏水閥發(fā)生失效漏汽難以發(fā)現(xiàn)，一旦設(shè)備巡查管理不到位會(huì)造成蒸汽的直接流失浪費(fèi)。1.2.3梯級(jí)式余壓余熱的回收利用方式將高溫飽和水（鍋爐排污水）、蒸汽凝液排入擴(kuò)容降

30、壓罐，使其二次汽化，水中高顯熱轉(zhuǎn)變成二次蒸汽熱焓，對(duì)其回收利用，減少直接排放造成水中高顯熱的流失浪費(fèi)。對(duì)高溫飽和水、蒸汽凝液可進(jìn)行逐級(jí)降壓產(chǎn)生不同級(jí)別的二次蒸汽進(jìn)行回收利用，但末級(jí)擴(kuò)容降壓的最低壓力仍在0.05Mpa以上，蒸汽凝液的溫度高于100，水中顯熱大于419kj/kg，低于此壓力的水中顯熱很難實(shí)現(xiàn)全部回收利用。梯級(jí)回收利用需根據(jù)不同的回收工藝，設(shè)計(jì)增設(shè)不同類別的回收設(shè)備，配裝相關(guān)的泵、閥及控制系統(tǒng)，連接不同級(jí)別的回收管路，還需占用一定的場(chǎng)地空間。高溫蒸汽凝液及二次蒸汽在回收過(guò)程中因系統(tǒng)阻力及管路、設(shè)施的表面散熱損失會(huì)造成回收熱能的二次浪費(fèi)?；厥绽貌怀^(guò)蒸汽熱焓20%的飽和水、蒸汽凝液

31、中的高顯熱及回收疏水閥正常工作時(shí)不超過(guò)3%的漏汽，所增設(shè)的相關(guān)設(shè)施及日常維護(hù)費(fèi)用，其投入產(chǎn)出比并不理想，因此梯級(jí)利用余壓余熱不能從根本上解決和提高蒸汽熱能的一次利用率。二、飽和蒸汽系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)的根源分析2.1、 “放熱理論”的不全面性，導(dǎo)致水中高顯熱流失浪費(fèi)成為合理化目前公認(rèn)的飽和蒸汽放熱理論的觀點(diǎn)主要是:（1）“飽和蒸汽以放汽化潛熱為放熱計(jì)算依據(jù)”【1】，該理論的確立理由是為保證系統(tǒng)的放熱速度和傳熱量；（2）“蒸汽凝液中顯熱不作為放熱計(jì)算參數(shù)”【5】，（參見(jiàn)SPIRAX蒸汽和冷凝水系統(tǒng)手冊(cè)11.1.3-P872、14.1.3-P1127、14.6-P1187對(duì)此問(wèn)題的描述。）該理論確立理

32、由是因?yàn)檎羝瘽摕岱懦龊笮纬傻恼羝簳?huì)影響換熱面積及增加運(yùn)行阻力，故必須將其迅速排出排盡。因此，蒸汽凝液中顯熱不作為放熱計(jì)算參數(shù)。但是，筆者對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行具體解析是：在常壓環(huán)境下（PG=0MPa），水的相變溫度為100。液態(tài)水在100時(shí)，顯熱為419kj/kg，繼續(xù)吸熱至完全相變?yōu)?00的蒸汽，蒸汽的熱焓值為2676 kj/kg，這個(gè)過(guò)程共吸收2257 kj/kg的汽化潛熱熱量，其逆過(guò)程會(huì)釋放出同等的熱量。該蒸汽凝液排放到常壓環(huán)境過(guò)程中，水中顯熱不會(huì)發(fā)生變化（因壓差導(dǎo)致出現(xiàn)的閃蒸汽另議），不會(huì)影響該蒸汽溫度下熱能的使用效率。因此，使用100的蒸汽采用上述放熱理論（即只計(jì)入汽化潛熱）來(lái)計(jì)算其

33、熱能利用是合理的。當(dāng)使用高于100的蒸汽時(shí)，汽化潛熱放出后會(huì)形成高溫蒸汽凝液。高溫蒸汽凝液的壓力大于一個(gè)大氣壓、溫度高于100、顯熱值大于419kj/kg。隨著高溫蒸汽凝液排放到常壓環(huán)境時(shí)，它會(huì)立刻降壓降溫，產(chǎn)生部分二次蒸汽。部分高溫蒸汽凝液汽化后，水的高顯熱值降至419 kj/kg以下，溫度降至100以下，顯熱值大于419 kj/kg的部分轉(zhuǎn)變成二次蒸汽熱焓。二次蒸汽的產(chǎn)生及排放顯然降低了一次蒸汽熱焓的使用效率。上述二次蒸汽產(chǎn)生量及蒸汽熱焓的利用率計(jì)算方法如下：1、蒸汽熱焓利用率=（1-水的顯熱/蒸汽熱焓）×100% -（1）2、排放100蒸汽凝液時(shí)蒸汽利用率=（1-419/蒸汽總

34、熱焓）×100% -（2）注：419kj/kg為100蒸汽凝液的顯熱值3、高溫蒸汽凝液的二次汽化質(zhì)量=高溫蒸汽凝液的顯熱-100蒸汽凝液顯熱（419kj/kg）/ 100蒸汽的汽化潛熱（2257 kj/kg） -（3）通過(guò)以上公式計(jì)算得出的不同壓力蒸汽的參數(shù)見(jiàn)下表:蒸汽壓力參數(shù)0.0MPaG0.1MPaG0.5MPaG1.0MPaG1.5MPaG溫度，100120.42158.92184.13201.45凝液顯熱值，kj/kg419505.6670.9781.6859汽化潛熱，kj/kg22572201.120862000.11935.1總焓，kj/kg26762706.72756.

35、92781.72794一次熱焓利用率（%）84.3481.3275.6671.969.26排等壓蒸汽凝液時(shí)的二次氣化質(zhì)量，kg/kg00.040.110.160.19排放100蒸汽凝液時(shí)的熱焓利用率（%）84.3484.5284.884.9485蒸汽凝液排出溫度控制在100，提高的熱焓使用率（%）03.29.1413.0415.75目前蒸汽熱力系統(tǒng)蒸汽熱能的一次利用率通過(guò)上表不難看出：排放100的蒸汽凝液一次熱焓利用率為84.34%；排放201.45的蒸汽凝液一次熱焓利用率為69.26%。由此得出，排放高于100的高溫蒸汽凝液直接降低了蒸汽熱焓的一次使用效率；若將201.45的蒸汽凝液排出溫度

36、控制在100以下時(shí)，其一次熱焓利用率為85 %，可提高蒸汽熱焓的使用效率15.75%。有效提高了蒸汽熱能的一次利用率，真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能減排。因此，當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的飽和蒸汽放熱理論，即“蒸汽以放汽化潛熱為放熱計(jì)算依據(jù)，蒸汽凝液中顯熱不作為放熱計(jì)算參數(shù)，排放高溫蒸汽凝液是正常的、合理的、必須的。”存在理論上的不足。筆者認(rèn)為：上述理論不適用于高于100的蒸汽放熱的設(shè)計(jì)中。由于上述理論的不完善，導(dǎo)致飽和蒸汽系統(tǒng)排放高溫蒸汽凝液中高顯熱的流失，造成平均8%-15%的浪費(fèi)。2.2凝液排放系統(tǒng)常用的排水器件-疏水閥的結(jié)構(gòu)缺陷是造成系統(tǒng)產(chǎn)生“余壓余熱”，導(dǎo)致水中高顯熱流失浪費(fèi)的根源之一2.2.1依據(jù)“以蒸

37、汽凝液排出排盡為原則”的設(shè)計(jì)思想 ，導(dǎo)致疏水閥只有自動(dòng)排水功能，而不具備溫度控制功能，造成系統(tǒng)運(yùn)行“余壓余熱”的產(chǎn)生。由于上述蒸汽放熱理論對(duì)排放高溫蒸汽凝液的排出溫度不做限定，導(dǎo)致各類疏水閥的設(shè)計(jì)僅僅“以蒸汽凝液排出排盡”為原則【2】【3】【4】，故疏水閥均不帶控溫功能（其中熱靜力型疏水閥只是依靠溫度控制驅(qū)動(dòng)啟閉元件）。高溫蒸汽凝液經(jīng)疏水閥排出后立刻產(chǎn)生二次蒸汽，導(dǎo)致排放系統(tǒng)“余壓余熱”的產(chǎn)生，造成蒸汽凝液中高顯熱的平均流失浪費(fèi)約達(dá)8%-15%。2.2.2疏水閥“自動(dòng)排水阻汽功能”的習(xí)慣設(shè)計(jì)理念，導(dǎo)致疏水閥使用壽命短、失效快、排水時(shí)漏汽等問(wèn)題，進(jìn)一步加大了排放系統(tǒng)“余壓余熱”的產(chǎn)生疏水閥“自動(dòng)

38、排水阻汽功能”需通過(guò)啟閉元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此決定了疏水閥采用間歇排放方式。而啟閉元件不管采取何種驅(qū)動(dòng)方式，必需具備相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)部件，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這些部件在結(jié)垢、氧化、充斥雜質(zhì)等惡劣工況下工作，必然導(dǎo)致疏水閥使用壽命短、失效快、排水時(shí)漏汽。2.2.3 疏水閥現(xiàn)行質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了漏汽率及使用壽命，但對(duì)蒸汽凝液的排出溫度未做規(guī)定，使疏水閥的功能缺陷合理化。由于我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)疏水閥漏汽率明確規(guī)定了限定值。造成“疏水閥在功能上漏汽是必然”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。導(dǎo)致正常使用的疏水閥漏汽量只能減少、不能杜絕的現(xiàn)象一直延續(xù)至今。對(duì)疏水閥使用壽命的檢測(cè)，由于其所安裝使用的工況多變復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中所設(shè)定的使用壽命。

39、由于現(xiàn)流通使用的疏水閥沒(méi)有蒸汽凝液排放溫度的控制功能，導(dǎo)致疏水閥質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定蒸汽凝液的排出溫度，造成蒸汽凝液排放時(shí)的漏汽及排放高溫蒸汽凝液以及蒸汽凝液中的裹汽問(wèn)題，合計(jì)會(huì)造成15-20%的蒸汽熱能浪費(fèi)。目前，蒸汽熱力系統(tǒng)的浪費(fèi)問(wèn)題普遍存在節(jié)能潛力巨大。僅以天津市為例，根據(jù)專家保守測(cè)算，天津市間接用汽量約為6230萬(wàn)噸/年，按上述分析節(jié)約蒸汽熱能浪費(fèi)的10%15%計(jì)算，每年可節(jié)約623萬(wàn)噸934.5萬(wàn)噸蒸汽，按鍋爐平均運(yùn)行熱效率70%計(jì)算、每噸蒸汽（0.6兆帕）需耗用133kg標(biāo)準(zhǔn)煤，則年節(jié)標(biāo)煤82.86萬(wàn)噸124.29萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放207.15萬(wàn)噸310.72萬(wàn)噸，以上僅局限于

40、鍋爐產(chǎn)汽計(jì)算，除鍋爐外還有其他余熱產(chǎn)汽來(lái)源，節(jié)煤數(shù)還要增加。筆者認(rèn)為：要解決飽和蒸汽系統(tǒng)的熱能浪費(fèi)，提高蒸汽熱能的一次利用率，必須依據(jù)完善的“放熱理論”。重新設(shè)計(jì)蒸汽凝液排放器件，廢除普遍使用的耗能疏水裝置。對(duì)疏水閥重新制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，大力推廣應(yīng)用創(chuàng)新的蒸汽凝液排放器件，徹底根除余壓余熱的產(chǎn)生，提高蒸汽熱能的一次利用率。三、蒸汽熱力系統(tǒng)熱能流失浪費(fèi)問(wèn)題的解決方案 科學(xué)合理的利用蒸汽熱能，最大限度的使用蒸汽熱能，提高蒸汽熱能的使用效率，是完善傳統(tǒng)蒸汽放熱理論的指導(dǎo)思想。3.1、完善“放熱理論” 3.1.1根據(jù)常壓環(huán)境（一個(gè)大氣壓力）汽水相變溫度，限定高溫飽和水、蒸汽凝液的排出溫度必須控制在100以下。從理論上解決排放高溫飽和水、蒸汽凝液導(dǎo)致水中高顯熱的流失浪費(fèi)問(wèn)題。3.1.2科學(xué)合理的利用飽和蒸汽凝液的高顯熱將高于