變壓式蒸汽蓄熱器的研究

變壓式蒸汽蓄熱器的研究

作為系統(tǒng)動力和水源，蒸汽熱量廣泛應用于許多行業(yè)，如石油、化工、醫(yī)藥、印刷、造紙、能源、供暖等。下游用汽系統(tǒng)的性質(zhì)和工藝過程的要求經(jīng)常會導致蒸汽消耗的變化，有時變大。如果蒸汽源（鍋爐）直接連接到用汽系統(tǒng)，則鍋爐的運營負荷會發(fā)生變化，因此需要經(jīng)常燃燒和加熱。隨著鍋爐燃燒量的降低和燃燒效率的降低，影響了公司的效率。因此,如何實現(xiàn)鍋爐穩(wěn)定燃燒而又保證下游用戶的需求,這就希望在鍋爐和用汽系統(tǒng)之間安裝一種裝置,以求達到供需雙方連續(xù)而穩(wěn)定的平衡,從而保持總負荷的均衡,提高鍋爐的燃燒效率,節(jié)約能源。這種裝置就是人們在實踐中摸索、試制而成的蒸汽蓄熱器。1槽內(nèi)高壓飽和水的產(chǎn)生蒸汽目前廣泛使用的是變壓式蒸汽蓄熱器,它主要是利用水隨溫度、壓力變化而蓄放熱的原理。圖1為變壓式蒸汽蓄熱器工藝流程簡圖。當用汽系統(tǒng)蒸汽消耗量減少時,蓄熱系統(tǒng)管道上的入口閥門自動開啟,鍋爐過剩的高壓蒸汽通過蓄熱槽內(nèi)的分配管入槽體。噴入的高壓蒸汽被凝結吸收于槽內(nèi)的水中,熱量隨著水溫的逐漸升高而被貯積起來,槽內(nèi)的水逐漸變成飽和水。隨著槽內(nèi)水溫的升高,蓄熱槽內(nèi)的壓力也增加,溫度與壓力相對應,一直上升到該溫度下的飽和壓力。當蓄熱槽內(nèi)的壓力達到鍋爐常用的上限壓力時,蓄熱作用停止,此時,貯存的高壓飽和水所蘊含的熱量是蓄熱器所能存儲的最大值。與此相反,當系統(tǒng)蒸汽消耗量超過鍋爐蒸發(fā)量時,蓄熱系統(tǒng)槽內(nèi)的高壓飽和水就會自蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽,補充鍋爐供汽不足的部分。飽和水壓力下降,對應的飽和溫度也下降,蓄熱器存儲熱能量減少,由于壓力下降所引起的自蒸發(fā)現(xiàn)象是變壓式蒸汽蓄熱器的特征。2u3000汽化設備的要求如果蒸汽蓄熱裝置,每單位容積飽和水的吸收蒸汽量用Zth表示,自蒸發(fā)的蒸汽量用Xth表示,則:Zth(Ta0?Tc)=gvagt0=ρsi′(Ts)?i′(Ta0)i′′(Ts)?i′(Ts)(1)Xth(Ta0?Tc)=gvegt0=ρsi′(Ta0)?i′(Tc)i′′(Tc)?i′(Tc)(2)Ζth(Τa0?Τc)=gvagt0=ρsi′(Τs)-i′(Τa0)i″(Τs)-i′(Τs)(1)Xth(Τa0?Τc)=gvegt0=ρsi′(Τa0)-i′(Τc)i″(Τc)-i′(Τc)(2)式中gva——蒸汽蓄熱器內(nèi)單位容積飽和蒸汽的吸收量,kg;gt0——蒸汽蓄熱器初期單位容積的飽和水量,m3;gve——蒸汽蓄熱器內(nèi)單位容積飽和蒸汽的蒸發(fā)量,kg;Ta0——蒸汽蓄熱器內(nèi)初期的溫度,K;Tc——用汽系統(tǒng)消耗蒸汽的溫度,K;Ts——蒸汽蓄熱器某一時刻的溫度,K;i′——飽和水的焓,kJ/mol;i″——飽和蒸汽的焓,kJ/mol。ρs——單位體積飽和水的蒸發(fā)量,一般為1kg/m3。3蓄熱器容量在明確蒸汽利用系統(tǒng)上每個分支系統(tǒng)的用汽負荷,做出具體的蒸汽消耗曲線的基礎上,就能決定蓄熱器的蓄熱量與必須的蒸發(fā)量。蓄熱器的容量(Vs),可按式(3)進行計算:Vs=Vy=gxρz(3)Vs=Vy=gxρz(3)式中Vs——蓄熱器的容量,m3;Vy——擁有水量,m3;gx——需要的蒸汽量,kg;ρz——單位體積飽和水的自蒸發(fā)量,kg/m3。蒸汽蓄熱器的容量可以用擁有水量來表示,但考慮蓄熱器內(nèi)裝有一些裝置,則蓄熱器的總容積以擁有水量的1.1倍為宜。4同容量蓄熱器容量的確定多數(shù)蓄熱器采用臥式圓筒形結構,但具體形式和尺寸也要考慮現(xiàn)場安裝情況等因素,從利于保溫的角度來看,同容量的蓄熱器以表面積最小為好;從節(jié)能的觀點出發(fā),蓄熱器最好放在室內(nèi),如果考慮向大型化發(fā)展,也可以安裝在室外,但必須從設計、施工上加強保溫。5蒸汽蓄熱器的應用,受熱壓眾所周知,工業(yè)的高速發(fā)展必然帶來能源的大量消耗,在被消耗的能源中80%～90%轉換為一次熱能被利用,而其中作為熱媒的蒸汽,使用的比例非常高,因此,蒸汽利用系統(tǒng)的合理性,必須引起大家的高度重視。蒸汽蓄熱器的發(fā)展方向,主要是大型化。在國外它的用途正在逐步擴大,作為太陽能積集,垃圾焚燒及其它排熱回收等設備的熱量貯存裝置,正在研究開發(fā)中?？梢灶A測,它將是一種重要的有前途的節(jié)能裝置。6續(xù)而穩(wěn)定的供用汽平衡(1)蒸汽蓄熱器是實現(xiàn)鍋爐和用汽系統(tǒng)平穩(wěn)連接的橋梁,能夠達到供需雙方連續(xù)而穩(wěn)定的供用汽平衡,從而保持鍋