蒸汽領域節(jié)能減排論文集-DFKJ

1、蒸汽領域節(jié)能減排論文集作者：王國際 2016年9月15日目錄第一篇：淺談疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”等問題根源登記號：國作登字-2016-A-00329796 P3第二篇：揭秘“疏水閥”耗能問題根源 登記號：國作登字-2017-A-00345012 P8第三篇：根除蒸汽熱力系統 “余壓余熱”的產生 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：國作登字-2015-A-00201093 P13第一篇淺談疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”等問題根源摘要：1“自動排水、間歇排水”的設計理念，違反了凝結水的產生及變化規(guī)律，必然導致現流通使用的疏

2、水閥“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”。2. 疏水閥“間歇排水”的設計結構就離不開活動部件，有活動部件的存在不管其數量多與少，工作在高溫、二相流沖刷及固體雜質環(huán)境就存在部件損壞、功能失效隱患。3.疏水閥采用不同驅動方式，實現“間歇排水”是導致排水時漏汽的重要原因。關鍵詞：使用壽命短，失效快，排水時漏汽；自動排水、間歇排水；定量凝結水；變量凝結水；定量連續(xù)排放；分流排放、排水頻次增高；耗能產品引言疏水閥是飽和蒸汽系統不可缺少的配套使用原件。其功能是將蒸汽放熱后產生的凝結水“自動排出”，排水時阻止蒸汽的泄漏。而在疏水閥的實際使用過程中，始終存在“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”等問題。業(yè)內人士已將

3、疏水閥定義為低值易耗品。一、 疏水閥“自動排水、間歇排水”的設計理念違反了凝結水的產生及變化規(guī)律，導致現流通使用的疏水閥使用存在 “設計功能過?！被?“設計功能缺失”，造成“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”。1.1“自動排水、間歇排水” 的設計理念違反了凝結水的產生及變化規(guī)律傳統疏水閥的“設計理念”及“質量檢測標準”12，不管采取何種驅動方式都要滿足“自動排水”，這就導致了疏水閥是以“間歇排水”的方式進行工作。而蒸汽凝結水的產生過程及產生量是根據用汽設備加熱工藝來決定。絕大多數用汽設備在正常生產過程中，凝結水的產生量是相對穩(wěn)定的，即定量連續(xù)產生，為“定量凝結水”，但不排除部分特殊加熱工藝凝結水

4、的產生量會隨加熱工藝用汽量的變化而變化，此時段凝結水的產生量為：最低凝結水的連續(xù)產生量+高、低凝結水產生量之差，即“最低連續(xù)產生量+連續(xù)變量”，為“變量凝結水”。針對凝結水的產生過程及變化規(guī)律，筆者認為：疏水閥排放凝結水的設計理念，首先應根據凝結水的產生及變化規(guī)律來定義。同時區(qū)分“定量凝結水”及“變量凝結水”兩種不同水量的排放方式及控制手段。一味的追求疏水閥“自動排水”的設計理念，而忽視了疏水閥本應根據不同凝結水的產生過程及變化規(guī)律確立排水方式及控制手段，必然導致現流通使用的疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”等一系列問題。1.2設計“功能過剩”將具備“自動排水、間歇排水”功能的疏水閥安裝

5、于絕大多數定量連續(xù)產生凝結水的加熱設備上，實屬“功能浪費”。傳統機械型、熱靜力型疏水閥工作原理是將連續(xù)產生的凝結水引進閥體之內停存，通過液位變化或溫度變化，根據不同驅動方式啟閉閥體內設置的排水閥門間歇排水。熱動力型疏水閥根據凝結水產生過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)產生的凝結水其疏水閥的設計只需根據凝結水定量連續(xù)產生規(guī)律設計排量調控裝置，滿足凝結水定量連續(xù)排放即可，無需“自動排水、間歇排水”功能，不僅設計結構簡單，生產制作成本低，更主要的是能從根本上解決疏水閥使用壽命短、失效快、排水時漏汽等一系列耗能問題。但現流通使用的不同類型疏水閥均沒有定量連續(xù)排放功能的產品

6、。1.3設計“功能缺失”將沒有分流功能排放的疏水閥，安裝于產生變量凝結水的蒸汽加熱設備上，造成排水頻次增高，降低疏水閥的使用壽命。傳統疏水閥“自動排水、間歇排水”設計理念的優(yōu)勝之處解決了變量凝結水的自動排放，但未能根據變量凝結水的產生規(guī)律將定量連續(xù)產生的凝結水與變量凝結水分流排放，而采用將定量連續(xù)產生的凝結水停存于閥體之內有限的儲水空間與變量凝結水混合一起間歇排出（熱動力型疏水閥除外），這就導致疏水閥單位時間內間歇排水頻率增高，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，加劇了排水時漏汽問題?，F流通使用的疏水閥均不帶“定、變量凝結水”分流排放功

7、能。二、 疏水閥“間歇排水”的設計制造結構及驅動方式導致了“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”。2.1設計制造結構不同驅動類型的疏水閥實現“間歇排水”，其結構就離不開活動部件，包括：驅動部件、連接部件、排水閥門等，其正常運行規(guī)律依據驅動原件的運行速度及運行頻次的高低決定使用壽命。2.1.1活動部件 有活動部件的存在工作在高溫二相流沖刷及含有固體雜質等不良工作環(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 疏水閥體內排水閥門實際使用壽命低于設計使用壽命及質量標準，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

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，經設備排出后迅速產生二次放熱，導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）機械型、熱靜力型疏水閥因驅動方式的需要，在閥體內設計了驅動原件的運行空間，該空間同時作為每次啟閉排水閥門所需的凝結水儲存空間，儲存空間的大小決定著排水頻次，實際上該空間遠遠小于疏水閥所設計的單位時間排水量，導致排水時間短、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驅動方式決定了排水時的漏汽率2.2.1熱動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，因凝結水與蒸汽處于混合狀態(tài)，在凝結水的排放過程中很難控制“只排水、不排汽”。該驅動方式是導致漏汽率高的根本原因。2.2.2機械型疏水閥其工作原理為汽液二相流進入殼體之內停存，實現汽液分離，隨著凝結水量的增加，驅動閥體內設有的浮球或浮筒運動，通過連接部件啟閉排水閥門工作。該驅動方式在排放凝結水過程中的蒸汽泄漏是不可避免的，在疏水閥正常工作時漏汽率可控制在允許范圍內，但當排水閥門失效、失控、關閉不嚴時會導致蒸汽直排，造成蒸汽流失浪費無法估算。2.2.3熱靜力型疏水閥其工作原理，依據熱敏原件對溫度變化的反應產生熱漲冷縮物理變化實現啟閉排水閥門，控制凝結水間歇排放。關閉排水

10、閥門的設定溫度決定疏水閥排水時的漏汽率，設定溫度過低易造成設備內積水影響生產效力，反之造成排水時的蒸汽泄漏。疏水閥“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”，除上述因素外，不排除因凝結水水質不良對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，排水時漏汽”等問題根源的目的，是為引起業(yè)內及相關人士對疏水閥問題原因的認識，進一步引深疏水閥不按蒸汽凝結水的產生過程及變化規(guī)律進行分類設計排水方式，是造成現流通使用疏水閥普遍存在，“使用壽命短，失效快，排水時漏汽”的問題根源。將疏水閥定義成“低值易耗品”是遠遠不夠的，其使用壽命低不是問題的關鍵，疏水閥不能正常工作，其一，當不能正常排水時造成設備積

11、水溫度低，不能正常生產。設備操作人員能及時發(fā)現，更換即可，更換費用有限。其二，當疏水閥失效造成的排水閥門失控、關閉不嚴或不關閉導致的蒸汽直排，操作人員很難及時發(fā)現，判定及時解決，（疏水閥本身沒有漏汽提示功能。絕大多數用能企業(yè)已將凝結水進行并網密閉回收，局部使用環(huán)節(jié)，疏水閥失效漏汽難以發(fā)現。）該情況普遍存在，所造成的蒸汽熱能直接浪費數目驚人。從這個角度觀察疏水器的性能及質量，將其判定是“低值易耗品”，不能直接反應其造成蒸汽熱能流失浪費的本質，僅此一項問題將其判定為“耗能產品”并不為過。據不完全統計，國內不同行業(yè)現使用疏水閥的數量在兩千萬支以上，這就意味著存在兩千萬個以上的泄漏點，每時每刻都在泄漏

12、著蒸汽，其造成的蒸汽熱能的浪費無法估算，所浪費的煤、水、電資源及對環(huán)境造成的破壞會讓有責任心的世人感到驚恐。結束語：為完成國家制定的“十三五節(jié)能減排”目標，蒸汽領域的節(jié)能減排規(guī)劃目標應首先放在解決耗能疏水閥的使用上，淘汰現流通使用的耗能疏水閥，推廣高效率、長壽命疏水閥的工作迫在眉睫、刻不容緩，希望有識之士攜手共進，為完成國家“十三五節(jié)能減排”目標做出貢獻，造福社會，造福人類，為圓我偉大中華復興之夢做出應有貢獻。參考文獻：1. 疏水閥 術語、標志、結構長度GB12250-2005 2. 蒸汽疏水閥 技術條件GB22654-2008第二篇揭秘“疏水閥”耗能問題根源 摘要：1. 疏水閥排水控溫功能的

13、缺失，導致高溫凝結水經疏水器排出后產生二次汽化，造成系統排放環(huán)節(jié)所謂余壓余熱的產生。2. 疏水閥功能及質量檢測標準中對凝結水的排出溫度沒有控制要求，現流通使用的疏水閥均不帶排水控溫功能。3. 二次蒸汽的產生量來源于水中高顯熱，水中高顯熱的流失浪費直接影響蒸汽熱能的一次利用率。4. 系統排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產生及排放是飽和蒸汽系統熱能流失浪費的最大根源。5. 疏水閥排水控溫功能的缺失是造成蒸汽熱能無功損耗、熱能流失浪費的最大根源。關鍵詞：余壓余熱 排水控溫功能的缺失 水中高顯熱 高溫凝結水 二次蒸汽 排水控溫100以下 熱能流失浪費的最大根源序言： 疏水閥是飽和蒸汽系統不可缺少的配套使用原件，

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

15、出時水中高顯熱從系統內排出后進入低于凝結水壓力及溫度環(huán)境，即會產生二次汽化。凝結水不管采取何種輸送方式，系統排放環(huán)節(jié)都會出現所謂“余壓余熱”。1.2疏水閥排水時的漏汽問題不同驅動類型的疏水閥，因均采用間歇排水的方式進行排水，其排水節(jié)門的關閉速度決定著漏汽率，（熱靜力型疏水閥根據關閉閥門的設定溫度決定）。疏水閥正常工作時的漏汽率是系統排放環(huán)節(jié)余壓余熱產生的次要問題。1.3疏水閥功能及質量檢測標準12中，對疏水閥的功能檢測以自動排水為前提，質量檢測以排水時的漏汽率及使用壽命為檢測依據，對疏水閥所排凝結水的溫度沒有控制要求，所以現流通使用疏水閥均不帶排水控溫功能，直接導致系統排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產

16、生。二、“余壓余熱”的產生及排放，造成凝結水中高顯熱流失浪費的問題分析高溫帶壓凝結水的排放導致二次蒸汽的產生，造成平均8-15%的蒸汽浪費疏水閥正常工作時所排凝結水的壓力大于一個大氣壓，溫度高于100，水中顯熱值大于419kj/kg,凝結水經疏水閥排放到常壓環(huán)境，會立刻降壓、降溫，產生部分二次蒸汽。部分高溫凝結水汽化后，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的部分轉變成二次蒸汽熱焓。二次蒸汽的產生量來源于水中高顯熱，水中高顯熱的流失直接影響蒸汽熱能的一次使用效率。二次蒸汽產生量及蒸汽熱焓的利用率計算方法如下：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）通過以上公式計算得出的不同壓力蒸汽的參數見下表:蒸汽壓力參 數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排等壓蒸汽凝液時的二次氣化質量，kg/kg00.040.110.160.19排放100蒸汽凝液時的熱焓利用率（%）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 通過上表不難看出：排放100的凝結水二次蒸汽的產生量為零，蒸汽熱焓利用率為84.34%；排放158.92凝結水的二次蒸汽產生量為0.11kj/kg,蒸汽熱焓利用率為75.

19、66%；排放201.45凝結水二次蒸汽產生量為0.19kj/kg，蒸汽熱焓利用率為69.26%。 如將158.92、201.45凝結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。二次蒸汽的產生直接影響蒸汽熱焓的使用效率。如此說明，只有將高溫凝結水的排出溫度控制在100以下，將水中高顯熱存留于系統之內，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”的產生，杜絕蒸汽熱能的流失浪費。綜述由于世界上現流通使用的疏水閥均不帶排水控溫功能，直接導致了系統排放環(huán)節(jié)所謂“余壓余熱”的產生，“余壓余

20、熱”的產生及排放是飽和蒸汽系統熱能流失浪費的最大根源。由于疏水閥沒有排水控溫功能，其質量檢測標準對排水控溫功能也沒有要求，且蒸汽放熱理論放熱平衡計算是按“蒸汽已放汽化潛熱為放熱計算依據3，凝結水中顯熱不作為放熱計算參數4”，上述問題的存在導致了疏水閥排放高溫凝結水造成水中高顯熱流失浪費的合理化。有關疏水閥沒有排水控溫功能的緣由，是因設計理念所致還是因設計水平達不到，無法實現排水控溫手段或因放熱理論對凝結水中高顯熱從根本上就不作為放熱計算參數，導致疏水閥不設計“排水控溫”裝置，筆者無法談清，但疏水閥沒有“排水控溫功能”直接導致排放高溫凝結水造成系統排放環(huán)節(jié)所謂“余壓余熱”的產生，導致水中高顯熱的

21、流失浪費是事實，無可爭辯；疏水閥“排水控溫”功能的缺失是造成蒸汽熱能無功消耗、熱能流失浪費的最大根源。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水的排放，在那個時代疏水閥是先進節(jié)能技術，無可非議，而在21世紀科學技術迅速發(fā)展的今天，仍然認為疏水閥是先進節(jié)能技術恐已過時。筆者之所以直言不諱揭秘疏水閥耗能問題根源，其目的就是喚起和提高業(yè)內及相關人士對疏水閥耗能問題的認識，認清現流通使用疏水閥“排水控溫功能”的缺失是導致系統排放環(huán)節(jié)“余壓余熱”的產生，造成蒸汽熱能流失浪費的事實，以此判定疏水閥是耗能產品。將解決蒸汽熱力系統熱能流失浪費的工作重點放在系統排放環(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奈的被動補救措施而已。有關根除蒸汽系統熱能流失浪費問題的解決方案，敬請參閱筆者2015年4月發(fā)表于百度網的論文“根除蒸汽熱力系統 “余壓余熱”的產生 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”。結束語為完成國家制定的十三五節(jié)能減排目標，淘汰現流通使用的疏水閥，創(chuàng)新、研發(fā)、推廣高效率、長壽命疏水閥的工作迫在眉睫，刻不容緩，希望有識之士能攜手共進，為完成國家十三五節(jié)能減排目標做出貢獻，造福社會，造福人類，為圓我偉大中華復興之夢做出應有貢獻。參考文獻：1、疏水閥 術語、

23、標志、結構長度GB12250-20052、蒸汽疏水閥 技術條件GB22654-2008 3、化工廠公用設施設計手冊 出版社:化學工業(yè)出版社 作者:汪壽建 出版日期:2000-03-014、SPIRAX蒸汽和冷凝水系統手冊第三篇根除蒸汽熱力系統 “余壓余熱”的產生 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、蒸汽熱力系統排放環(huán)節(jié)包括：鍋爐的排污水、供汽管網、間接加熱設備蒸汽凝液等，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；2、飽和蒸汽系統傳統設計中的補償措施 “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質性問題；3、飽和蒸汽

24、系統熱能浪費的根源在于“放熱理論”的局限性，導致“高溫飽和水及蒸汽凝液顯熱流失浪費”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；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)新排水器件的設計理念和設計結構；改間歇性排水為連續(xù)排水方式；增加排水控溫功能、排量調控功能；將排水控溫功能和排量調控功能標準納入排水器件的國家標準關鍵詞：高顯熱流失浪費； 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、進行生產加工。蒸汽的使用方式：過熱蒸汽以膨脹做功為主，飽和蒸汽多用于過程加熱。蒸汽熱力系統的運行包括五個環(huán)節(jié)：1.鍋爐（產生蒸汽）、2.輸送系統（管網）、3.使用終端（蒸汽使用設備）、4.飽和水、蒸汽凝液的排放回收系統、5.系統保溫。一、蒸汽熱力系統熱能流失浪費的主要問題1.1、系統運行排放環(huán)節(jié)中熱能流失浪費的現狀1.1.1鍋爐排污工藝存在的問題鍋爐中經加熱的水在汽化過程中，由于水中鹽分不斷累積，造成鍋爐內部結垢、腐蝕以及影響蒸汽質量，因此需要進行排污操作。鍋爐的排污水壓力與鍋爐運行壓力相等且為飽和水，含有高顯熱，同時含有一定量的蒸汽，造成蒸汽浪費。雖然目前鍋爐排污過程中的高溫鹽水進行了回收利

26、用，但是該過程會直接影響鍋爐的產汽效率。1.1.2蒸汽管網以及間接加熱設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，不同的工藝過程蒸汽凝液的產生量也不相等。供汽管網中的蒸汽凝液經管網區(qū)間設置的排水井排出；間接加熱設備中的蒸汽凝液經低位排水管口排出。蒸汽凝液的排放控制方式有三種：（1）通過系統配置的疏水閥來實現，（設計選型-參見SPIRAX蒸汽和冷凝水系統手冊第13章）。疏水閥具有自動排水阻汽功能，能將蒸汽凝液自動排出。但是在使用過程中疏水閥普遍存在著有效周期短、失效快、排水時漏汽等久治不愈的“頑疾”。（2）人工定時排放蒸汽凝液。該方式主要用于供汽管網和用汽設備啟動時段，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，排放末期會造成汽水同排問題。（3）將蒸汽凝液直接排放進行回收利用。由于沒安裝疏水閥，對不同時段產生蒸汽凝液的排出量無法進行有效控制，很難做到只排水、不排汽。當前汽水同排問題加大了蒸汽熱能的浪費。綜上所述，蒸汽凝液排放環(huán)節(jié)造成系統“余壓余熱”的產生，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，排放過程沒有控溫手段，排出后由于系統與環(huán)境之間的壓降會立刻產生二次蒸汽。然而上述現象一直被人們習慣性地認為是系統正常運行中必然要產生的“乏汽”。筆者經過多年的實踐探索，通過對蒸汽熱力系統的積液裝置內不同溫度純蒸汽凝液的

28、排量進行大量檢測后發(fā)現：“以100蒸汽凝液排量為基準，隨著水溫的增高，蒸汽凝液排量逐漸減少”。該現象直接反映出高于100的蒸汽凝液體積增大，導致蒸汽凝液質量排量減少。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）。經測算，不同形狀用汽設備在形成不同溫度蒸汽凝液過程中，單位體積中蒸汽凝液會裹挾1-8左右的蒸汽，會增大1%-5%的水中顯熱。結論是：“如不能有效控制含汽凝液的排放，則會加大水中顯熱的流失浪費”。1.2蒸汽加熱系統節(jié)能在傳統設計上的被動補救措施 “余壓余熱”的回收利用由于世界上現有技術無法徹底解決蒸汽凝液排放環(huán)節(jié)存在的“余壓余熱”問題，因此，

29、對排放環(huán)節(jié)的“余壓余熱”加以回收利用，成為飽和蒸汽系統的首選節(jié)能方案。1.2.1開放式余壓余熱的回收利用方式用汽系統排水端經疏水閥將帶壓蒸汽凝液排入集水點，經水泵送至回用點，產生的二次蒸汽對空排放，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。1.2.2密閉式余壓余熱的回收利用方式用汽系統排水端經疏水閥將帶壓蒸汽凝液排入回收管網，經管網流回末端回用點進行回收利用。該方式因疏水閥出水端與回收管網并聯，疏水閥發(fā)生失效漏汽難以發(fā)現，一旦設備巡查管理不到位會造成蒸汽的直接流失浪費。1.2.3梯級式余壓余熱的回收利用方式將高溫飽和水（鍋爐排污水）、蒸汽凝液排入擴容降

30、壓罐，使其二次汽化，水中高顯熱轉變成二次蒸汽熱焓，對其回收利用，減少直接排放造成水中高顯熱的流失浪費。對高溫飽和水、蒸汽凝液可進行逐級降壓產生不同級別的二次蒸汽進行回收利用，但末級擴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現全部回收利用。梯級回收利用需根據不同的回收工藝，設計增設不同類別的回收設備，配裝相關的泵、閥及控制系統，連接不同級別的回收管路，還需占用一定的場地空間。高溫蒸汽凝液及二次蒸汽在回收過程中因系統阻力及管路、設施的表面散熱損失會造成回收熱能的二次浪費。回收利用不超過蒸汽熱焓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不超過3%的漏汽，所增設的相關設施及日常維護費用，其投入產出比并不理想，因此梯級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、飽和蒸汽系統熱能流失浪費的根源分析2.1、 “放熱理論”的不全面性，導致水中高顯熱流失浪費成為合理化目前公認的飽和蒸汽放熱理論的觀點主要是:（1）“飽和蒸汽以放汽化潛熱為放熱計算依據”【1】，該理論的確立理由是為保證系統的放熱速度和傳熱量；（2）“蒸汽凝液中顯熱不作為放熱計算參數”【5】，（參見SPIRAX蒸汽和冷凝水系統手冊11.1.3-P872、14.1.3-P1127、14.6-P1187對此問題的描述。）該理論確立理

32、由是因為蒸汽汽化潛熱放出后形成的蒸汽凝液會影響換熱面積及增加運行阻力，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算參數。但是，筆者對實際情況進行具體解析是：在常壓環(huán)境下（PG=0MPa），水的相變溫度為100。液態(tài)水在100時，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，這個過程共吸收2257 kj/kg的汽化潛熱熱量，其逆過程會釋放出同等的熱量。該蒸汽凝液排放到常壓環(huán)境過程中，水中顯熱不會發(fā)生變化（因壓差導致出現的閃蒸汽另議），不會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（即只計入汽化潛熱）來計算其

33、熱能利用是合理的。當使用高于100的蒸汽時，汽化潛熱放出后會形成高溫蒸汽凝液。高溫蒸汽凝液的壓力大于一個大氣壓、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，它會立刻降壓降溫，產生部分二次蒸汽。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的部分轉變成二次蒸汽熱焓。二次蒸汽的產生及排放顯然降低了一次蒸汽熱焓的使用效率。上述二次蒸汽產生量及蒸汽熱焓的利用率計算方法如下：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）通過以上公式計算得出的不同壓力蒸汽的參數見下表:蒸汽壓力參數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排等壓蒸汽凝液時的二次氣化質量，kg/kg00.040.110.160.19排放100蒸汽凝液時的熱焓利用率（%）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目前蒸汽熱力系統蒸汽熱能的一次利用率通過上表不難看出：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，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，真正實現系統運行的節(jié)能減排。因此，當前實際應用的飽和蒸汽放熱理論，即“蒸汽以放汽化潛熱為放熱計算依據，蒸汽凝液中顯熱不作為放熱計算參數，排放高溫蒸汽凝液是正常的、合理的、必須的?！贝嬖诶碚撋系牟蛔恪９P者認為：上述理論不適用于高于100的蒸汽放熱的設計中。由于上述理論的不完善，導致飽和蒸汽系統排放高溫蒸汽凝液中高顯熱的流失，造成平均8%-15%的浪費。2.2凝液排放系統常用的排水器件-疏水閥的結構缺陷是造成系統產生“余壓余熱”，導致水中高顯熱流失浪費的根源之一2.2.1依據“以蒸

37、汽凝液排出排盡為原則”的設計思想 ，導致疏水閥只有自動排水功能，而不具備溫度控制功能，造成系統運行“余壓余熱”的產生。由于上述蒸汽放熱理論對排放高溫蒸汽凝液的排出溫度不做限定，導致各類疏水閥的設計僅僅“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動啟閉元件）。高溫蒸汽凝液經疏水閥排出后立刻產生二次蒸汽，導致排放系統“余壓余熱”的產生，造成蒸汽凝液中高顯熱的平均流失浪費約達8%-15%。2.2.2疏水閥“自動排水阻汽功能”的習慣設計理念，導致疏水閥使用壽命短、失效快、排水時漏汽等問題，進一步加大了排放系統“余壓余熱”的產生疏水閥“自動

38、排水阻汽功能”需通過啟閉元件來實現，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動方式，必需具備相應的運動部件，造成結構復雜。這些部件在結垢、氧化、充斥雜質等惡劣工況下工作，必然導致疏水閥使用壽命短、失效快、排水時漏汽。2.2.3 疏水閥現行質量檢測標準規(guī)定了漏汽率及使用壽命，但對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。由于我國現行的國家標準對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”的錯誤認識。導致正常使用的疏水閥漏汽量只能減少、不能杜絕的現象一直延續(xù)至今。對疏水閥使用壽命的檢測，由于其所安裝使用的工況多變復雜，很難實現標準中所設定的使用壽命。

39、由于現流通使用的疏水閥沒有蒸汽凝液排放溫度的控制功能，導致疏水閥質量檢測標準中未規(guī)定蒸汽凝液的排出溫度，造成蒸汽凝液排放時的漏汽及排放高溫蒸汽凝液以及蒸汽凝液中的裹汽問題，合計會造成15-20%的蒸汽熱能浪費。目前，蒸汽熱力系統的浪費問題普遍存在節(jié)能潛力巨大。僅以天津市為例，根據專家保守測算，天津市間接用汽量約為6230萬噸/年，按上述分析節(jié)約蒸汽熱能浪費的10%15%計算，每年可節(jié)約623萬噸934.5萬噸蒸汽，按鍋爐平均運行熱效率70%計算、每噸蒸汽（0.6兆帕）需耗用133kg標準煤，則年節(jié)標煤82.86萬噸124.29萬噸，減少二氧化碳排放207.15萬噸310.72萬噸，以上僅局限于

40、鍋爐產汽計算，除鍋爐外還有其他余熱產汽來源，節(jié)煤數還要增加。筆者認為：要解決飽和蒸汽系統的熱能浪費，提高蒸汽熱能的一次利用率，必須依據完善的“放熱理論”。重新設計蒸汽凝液排放器件，廢除普遍使用的耗能疏水裝置。對疏水閥重新制定國家標準，大力推廣應用創(chuàng)新的蒸汽凝液排放器件，徹底根除余壓余熱的產生，提高蒸汽熱能的一次利用率。三、蒸汽熱力系統熱能流失浪費問題的解決方案 科學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，是完善傳統蒸汽放熱理論的指導思想。3.1、完善“放熱理論” 3.1.1根據常壓環(huán)境（一個大氣壓力）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、蒸汽凝液導致水中高顯熱的流失浪費問題。3.1.2科學合理的利用飽和蒸汽凝液的高顯熱將高于