蒸汽蓄熱器介紹.pptx

1、增設(shè)蒸汽蓄熱器 是企業(yè)節(jié)能減排最給力的措施,HVAC-2 張志元,2018/05/30,一、概述, 蒸汽蓄熱器是貯存蒸汽熱能的一種熱力設(shè)備。用於熱負(fù)荷波動(dòng)較大的供汽系統(tǒng)，可對(duì)波動(dòng)負(fù)荷平衡供汽，使鍋爐運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定。 用於餘熱利用系統(tǒng)，能有效地回收熱量，大力推廣，廣泛應(yīng)用蒸汽蓄熱器，節(jié)能效果顯著，環(huán)保效果明顯。據(jù)工程實(shí)例統(tǒng)計(jì)： 一般可節(jié)省燃料 5%-20%左右。, 常用的蒸汽蓄熱器是一種帶有過(guò)熱裝置變壓式蓄熱器，借助於工作壓力的變化，蓄熱器進(jìn)行充熱和放熱。,蓄熱器屬於壓力容器，其設(shè)計(jì)、製造、安裝、使用和管理都必須嚴(yán)格執(zhí)行壓力容器安全監(jiān)察技術(shù)規(guī)程及GB150-1998鋼製壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。, 應(yīng)用蒸

2、汽蓄熱器的必要條件：,、用汽熱負(fù)荷有頻繁的較大幅度的波動(dòng)，這種波動(dòng)有一定的周期性或呈現(xiàn)交變出現(xiàn)的最大峰值和最小負(fù)荷；,、汽源壓力必須高於用汽設(shè)備需要的壓力。這種壓力差越大，蓄存定量蒸汽的蓄熱器的容積越小，節(jié)約效果越好，一般要求最低壓力差：0.29Mpa。,、汽源的供汽能力（額定出力）必須略大於平均用汽負(fù)荷。,二、蓄熱器結(jié)構(gòu)：,蒸汽蓄熱器是圓筒形臥式壓力容器，是由筒體、封頭、支座等部件組成。 蓄熱器的蓄熱裝置是由蒸汽分配管和若干加熱筒所組成。每組加熱筒又由12個(gè)高壓噴嘴及雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為孔板式扇形圓筒所組成。充熱時(shí)，蒸汽在加熱筒內(nèi)。高壓噴嘴將高壓蒸汽噴入水中，通過(guò)熱交換提高水溫。由於加熱筒的作用

3、，低溫?zé)崴杉訜嵬蚕虏窟M(jìn)入，被加熱的水從加熱筒的上部流出，水在每組加熱筒及高壓噴嘴周?chē)鲃?dòng)，形成三個(gè)循環(huán)，攪動(dòng)水空間，使水均勻加熱。蒸汽蓄熱器運(yùn)行中壓力梯度、溫度梯度必須達(dá)到：,蒸汽蓄熱器主要受壓部件：封頭及筒身材質(zhì)應(yīng)採(cǎi)用Q345R鋼板製作。,雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為孔板式加熱筒和高壓噴嘴均採(cǎi)用304不銹鋼製作。,三、蒸汽蓄熱器的工作原理：,蒸汽蓄熱器一般安裝於鍋爐與用汽設(shè)備之間，以平衡用汽設(shè)備負(fù)荷的波動(dòng)。使用時(shí)內(nèi)部裝有65%85%的軟化水，水面以上為蒸汽空間，蓄熱器運(yùn)行中，充熱是由蒸汽變成熱水（飽和水），放熱是由飽和水變成閃蒸蒸汽（二次蒸汽）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。, 當(dāng)用汽設(shè)備用熱負(fù)荷小於鍋爐額定蒸發(fā)量即產(chǎn)汽量

4、時(shí)，鍋爐供熱管壓力升高，蒸汽通過(guò)內(nèi)部充熱裝置，噴入蓄熱器的水中。由於汽溫高於水溫蒸汽迅速凝結(jié)放熱，使蓄熱器水溫升高，同時(shí)水位也上升，相應(yīng)的汽空間的飽和蒸汽壓力也升高了，這是蓄熱器的充熱過(guò)程。, 當(dāng)用汽設(shè)備用熱負(fù)荷高於鍋爐的額定出力時(shí)，鍋爐供汽管中的壓力會(huì)降低，一直降到低於蓄熱器空間飽和壓力時(shí)，蓄熱器中的飽和水成為過(guò)熱水，將自行閃擊蒸發(fā)放熱，水位下降產(chǎn)生的二次蒸汽以補(bǔ)充供給設(shè)備用汽，這是蓄熱器放熱過(guò)程。, 充熱過(guò)程是蒸汽蓄熱器中飽和蒸汽壓力提高和飽和水溫上升的過(guò)程。, 放熱過(guò)程是蒸汽蓄熱器中飽和蒸汽壓力降低和飽和水溫下降的過(guò)程。,由此可見(jiàn)，蒸汽蓄熱器工作時(shí)，蓄熱器內(nèi)部壓力是在不斷地變化中，因此，

5、亦稱為變壓式蒸汽蓄熱器。,4、蓄熱器工程設(shè)計(jì)、計(jì)算：,、蓄熱器容積的計(jì)算 在選用蓄熱器時(shí)，常進(jìn)行可行性經(jīng)濟(jì)分析，為此必須先計(jì)算出平衡熱負(fù)荷波動(dòng)所需要的蒸汽蓄熱器的容積，然後進(jìn)行產(chǎn)品的選擇及投資估算： 蒸汽蓄熱器容積的計(jì)算，主要決定於：蓄熱器的運(yùn)行壓力；蒸汽蓄熱器的容積按下式計(jì)算：,充水係數(shù)是指蓄熱器內(nèi)部水容積與總?cè)莘e的比值。取小時(shí)，使蓄熱器的體積增大； 取大時(shí)，造成飽和蒸汽嚴(yán)重帶水和吊水現(xiàn)象，實(shí)際運(yùn)行充水係數(shù)採(cǎi)用0.650.85。,式中 V：蓄熱器的容積（m3） G0：蓄熱量（蒸汽）（kg/m3） ：蓄熱器充水係數(shù)0.650.85 ：蓄熱器運(yùn)行效率0.950.99,蓄熱量的計(jì)算： 蒸汽蓄熱器平

6、衡熱負(fù)荷波動(dòng)必要的蓄熱量，是根據(jù)用戶24小時(shí)綜合熱負(fù)荷曲線及鍋爐實(shí)際出力，進(jìn)行分析計(jì)算得來(lái)的。 由於蒸汽蓄熱器應(yīng)用場(chǎng)合不同，或者用戶熱負(fù)荷變化的性質(zhì)不同，蓄熱量計(jì)算方法也不同。常用的計(jì)算方法有如下三種：,A：曲線積分法，計(jì)算蓄熱量：依據(jù)用戶24小時(shí)綜合熱負(fù)荷曲線，求出其平均熱負(fù)荷曲線，然後根據(jù)24小時(shí)熱負(fù)荷波動(dòng)曲線與平均熱負(fù)荷曲線間的變化差值進(jìn)行積分，得出積分曲線，積分曲線上的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的絕對(duì)值，即為蒸汽蓄熱器平衡波動(dòng)熱負(fù)荷必須的計(jì)算蓄熱量。,波動(dòng)負(fù)荷曲線D=f(t)的平均負(fù)荷，按下式計(jì)算,式中：Di：平均負(fù)荷（kg/h） t0 ：總的時(shí)間（h） 按照24小時(shí)熱負(fù)荷曲線計(jì)算,波動(dòng)負(fù)荷曲線D

7、=f(t)的函數(shù)性質(zhì) 一般不易於數(shù)學(xué)公式表達(dá)，故曲線面積可採(cǎi)用面積儀或近似面積分割法求出。,蓄熱器平均波動(dòng)熱負(fù)荷必需的蓄熱量積分曲線：,B、高峰負(fù)荷法計(jì)算蓄熱量： 高峰負(fù)荷計(jì)算法是以用汽設(shè)備在高峰負(fù)荷最大持續(xù)時(shí)間內(nèi)蒸汽用量作為依據(jù)，減去鍋爐在高峰期最大供汽量，即為蓄熱器計(jì)算蓄熱量。這種方法常用於具有突出的高峰負(fù)荷的用戶，如造紙、製糖、紡織、印染、橡膠、食品等行業(yè)及科學(xué)試驗(yàn)。具體蓄熱量計(jì)算：,G0 ：計(jì)算蓄熱量（蒸汽）量（kg） Dmax：用汽設(shè)備最大耗汽量（kg/h） Dg ：鍋爐（餘熱鍋爐）額定蒸發(fā)量（kg/h） T ：高峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間（min）,C、 充熱時(shí)間法計(jì)算蓄熱量：如轉(zhuǎn)爐煉鋼必須採(cǎi)

8、用純氧頂吹工藝以提高冶煉溫度，縮短冶煉時(shí)間，於是冶煉煙氣（廢氣）溫度高達(dá)800 -1200，利用蒸汽蓄熱器回收廢熱加以利用。 80t轉(zhuǎn)爐，小時(shí)產(chǎn)汽量20t（壓力為1.27Mpa，溫度194）。 120t轉(zhuǎn)爐，小時(shí)產(chǎn)汽量40t（壓力為2.45Mpa，溫度225）。 180t轉(zhuǎn)爐，小時(shí)產(chǎn)汽量60t（壓力為2.45Mpa，溫度225）。 因?yàn)檗D(zhuǎn)爐煉鋼是周期性操作，產(chǎn)汽只在吹氧時(shí)發(fā)生，故為間斷性熱源，時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)大時(shí)小，在未採(cǎi)用蒸汽蓄熱器之前，全部排空放散，應(yīng)用蓄熱器的獨(dú)特功能，是把間斷性熱源變成連續(xù)性熱源，廢熱全部得以回收綜合利用。 對(duì)於廢熱回收?qǐng)龊闲枰恼羝顭崞?，要求在一定的時(shí)間內(nèi)，吸收全部廢熱

9、蒸汽，因此可採(cǎi)用充熱時(shí)間作為依據(jù)，計(jì)算蒸汽蓄熱器的蓄熱量：,式中 G0：計(jì)算蓄熱量（kg） Di ：廢熱平均排出量（產(chǎn)汽量）（kg/h） t : 充熱時(shí)間（min）,單位水容積蓄熱量的計(jì)算 單位水容積蓄熱量與充熱、放熱的壓差成正比，壓差越大，節(jié)能效果越好。但是充熱、放熱壓差受到供熱系統(tǒng)的供熱與用熱設(shè)備限定的工作壓力的約束。 蒸汽蓄熱器充熱壓力必須依照鍋爐工作壓力（或最高工作壓力）來(lái)設(shè)定，並考慮系統(tǒng)運(yùn)行阻力； 蒸汽蓄熱器放熱壓力必須滿足用戶工作壓力的需求； 充熱壓力P1=鍋爐工作壓力Pg 減去 鍋爐至蓄熱器入口處管道阻力P1; 放熱壓力P2=用戶最低工作壓力Pc 加上 蓄熱器至熱用戶管道阻力P2

10、； 蓄熱器充熱至蒸汽蓄熱器放熱出口阻力損失約為：0.05Mpa 單位容積蓄熱量按下式計(jì)算： P1 為蓄熱器充熱壓力、P2為蓄熱器 放熱壓力,式中：q0： 單位飽和水壓降p1p2產(chǎn)生的蒸汽量（kg/kg）；,分別為壓力P1和P2時(shí)飽和水的焓值（KJ/kg）；,分別為壓力為p1和p2時(shí)飽和蒸汽的焓值。,如充熱壓力 p1為13kg/cm2、16kg/cm2、25kg/cm2; 放熱壓力 p2為6kg/cm2、單位體積產(chǎn)汽量：53kg/m3、69kg/m3、109kg/m3; 如充熱壓力 p1為25kg/cm2、39kg/cm2、50kg/cm2； 放熱壓力 p2為13kg/cm2、單位體積產(chǎn)汽量：6

11、2kg/m3、86kg/m3、118kg/m3； 如充熱壓力 p1為5.0Mpa，放熱壓力p2為1.27Mpa；,在要求蒸汽蓄熱器，平衡熱負(fù)荷波動(dòng)幅度65t(即貯汽65t)情況下,=,=,773.12,故選用,=800,為宜,在要求蒸汽蓄熱器，平衡熱負(fù)荷波動(dòng)幅度36.1t(即貯汽36.1t)情況下：,=,=429.38,則可選用容積200 蒸汽蓄熱器2臺(tái),五、蒸汽蓄熱器的管路系統(tǒng)：,、蒸汽蓄熱器的連接方式：分為並聯(lián)和串聯(lián)兩種，採(cǎi)用何種形式必需根據(jù)供熱系統(tǒng)負(fù)荷變化的特點(diǎn)選用。,a、並聯(lián)係統(tǒng)： 蓄熱器的充熱管與放熱管相聯(lián)通,中間用截止閥控制。 ? 來(lái)自鍋爐高壓蒸汽通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥組可直接送往低壓蒸汽

12、用戶。這種連接方式在特定的瞬間時(shí)，如果熱負(fù)荷剛好等於鍋爐出力時(shí)，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽直接帶動(dòng)用熱負(fù)荷，蒸汽蓄熱器即不充熱，也不放熱。當(dāng)高壓蒸汽過(guò)剩時(shí)，就進(jìn)入蓄熱器自動(dòng)充熱。低壓蒸汽不足時(shí)又從蓄熱器自動(dòng)放熱，補(bǔ)充用戶使用的蒸汽。,1、來(lái)自鍋爐的蒸汽 2、蒸汽蓄熱器 3、送低壓蒸汽用戶 4、充熱放熱公用管道,b、串聯(lián)繫統(tǒng)：充熱和放熱管道不相連接，高壓蒸汽必須全部經(jīng)過(guò)蓄熱器後，經(jīng)蓄熱器閃蒸，再進(jìn)入低壓供熱系統(tǒng)。串聯(lián)繫統(tǒng)適於脈衝式或間斷式用汽的供熱系統(tǒng)或蓄熱器兼作為減溫減壓器使用的場(chǎng)合。,如轉(zhuǎn)爐煉鋼,餘熱鍋爐廢熱回收系統(tǒng),、來(lái)自鍋爐高壓蒸汽 、蒸汽蓄熱器 、送往低壓用戶,，設(shè)置止回閥 為使蒸汽蓄熱器能夠自動(dòng)

13、有效地進(jìn)行充熱和放熱，在並聯(lián)系統(tǒng)的蓄熱器進(jìn)汽管和放汽管上，必須設(shè)置止回閥。（串聯(lián)系統(tǒng)的進(jìn)汽管和放熱管亦同樣）。 充熱管上設(shè)置止回閥是防止充熱時(shí)，蒸汽倒流入蓄熱器的汽空間，保證蓄熱器充熱效果; 放熱管上設(shè)置止回閥是防止放熱時(shí)，低壓蒸汽在非正常操作的情況下，倒流入蓄熱器的汽空間，保證蓄熱器放熱效果。,各種類型需求安裝示意圖,蒸汽蓄熱器與附件,本圖顯示鍋爐所有產(chǎn)生的蒸汽都通過(guò)了蒸汽蓄熱器，這是一般通用的設(shè)計(jì) 方式。並且也適用於瞬間用汽需求大的產(chǎn)業(yè)。,蒸汽蓄熱器鄰近鍋爐設(shè)備,本圖顯示鍋爐所有產(chǎn)生的蒸汽先經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)用汽設(shè)備，這是遠(yuǎn)端供應(yīng)設(shè)計(jì)方式。 適用於鍋爐距離用汽設(shè)備有些距離，而蓄熱器能夠適時(shí)發(fā)揮補(bǔ)充的

14、方式。,蒸汽蓄熱器遠(yuǎn)離鍋爐設(shè)備,本圖布置顯示工廠同時(shí)間需要鍋爐高壓蒸汽與低壓蒸汽，通常低壓用戶蒸汽是使用在乾燥段。這樣的配置設(shè)計(jì)可以有效確保高壓蒸汽流量，而蓄熱器則提供低壓變動(dòng)負(fù)荷。,同時(shí)需要鍋爐壓力與低壓蒸汽,本圖顯示鍋爐在正常設(shè)計(jì)壓力下蒸發(fā)，例如10Bar、蒸汽供給變化的負(fù)荷如不超過(guò)5Bar。減壓閥A在鍋爐分配器與分配器主管路間減壓，對(duì)5Bar管線感應(yīng)的壓力做出反應(yīng)。 如果蒸汽需求超過(guò)了鍋爐的供汽能力，並且壓降至4.8Bar以下時(shí)閥門(mén)B開(kāi)始打開(kāi)補(bǔ)充供應(yīng)。 閥門(mén)C是壓力維持閥，對(duì)鍋爐壓力做出反應(yīng)。如果設(shè)備壓力需求減少鍋爐壓力上升，壓力維持閥C打開(kāi)、蒸汽壓力進(jìn)入到蓄熱器項(xiàng)最大壓力充汽。,為確保

15、蒸汽蓄熱器或是其相關(guān)設(shè)備需要維護(hù)保養(yǎng)/維修/停用時(shí)。並提供蒸汽蓄熱器能被安全的隔離，因此裝置壓力維持旁路設(shè)計(jì)是必需要的安全保護(hù)。,蓄熱器旁路設(shè)計(jì)布置(控制閥未顯示),，蓄熱器的供水和放水 蓄熱器在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，需向蓄熱器中至少注入5065的軟化水，正常運(yùn)行中，充水量要達(dá)到7585為宜，水量低於75時(shí)，要注水（自動(dòng)控制）水量高於90時(shí)，要放水（自動(dòng)控制，由溢流口放水）。 在過(guò)熱蒸汽的供熱系統(tǒng)中，進(jìn)入蓄熱器高壓蒸汽是過(guò)熱蒸汽。而蓄熱器放熱的蒸汽是飽和蒸汽，這樣會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)剩餘的熱量。這些熱量會(huì)使水空間有更多過(guò)飽和水揮發(fā)成蒸汽。隨著充，放熱連續(xù)不斷進(jìn)行，水位會(huì)降低。因此要定期（一般在三個(gè)月左右）向蓄熱器

16、補(bǔ)水，補(bǔ)水（軟化水）可從給水系統(tǒng)接入。 在飽和蒸汽供熱系統(tǒng)的蓄熱器中，由於低壓蒸汽的汽化潛熱高於蒸汽的汽化潛熱，經(jīng)過(guò)蓄熱器不停的充，放熱過(guò)程，蓄熱器水位會(huì)升高。因此蓄熱器在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，必須定期放水，在正常運(yùn)行情況下，一般三個(gè)月左右。蓄熱器放出的水是溫度較高的熱水，應(yīng)接入鍋爐除氧水箱或鍋爐給水箱中，回收利用。,六，增設(shè)蒸汽蓄熱器的工程實(shí)例和經(jīng)濟(jì)效益。,1、蓄熱器的應(yīng)用範(fàn)圍：,，國(guó)家級(jí)節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策：原中國(guó)家計(jì)委，中國(guó)家經(jīng)貿(mào)委，中國(guó)家科委聯(lián)合製定並頒布：“中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱”，計(jì)交能字1996 905號(hào)文件，明確指出：提高用熱設(shè)備的熱效率和供熱系統(tǒng)的熱效率，改造落後的用熱工藝設(shè)備。大量用汽的

17、工業(yè)企業(yè)（如造紙，製糖，印染，食品等）在動(dòng)力供應(yīng)方面，宜採(cǎi)用“以熱定電，熱電結(jié)合“的方式，實(shí)現(xiàn)蒸汽熱能的梯級(jí)利用，對(duì)熱負(fù)荷波動(dòng)較大的供熱系統(tǒng)，推薦使用蓄熱器。 由此可見(jiàn)：推廣使用蒸汽蓄熱器是貫徹節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境的重大實(shí)施措施。,、增設(shè)蒸汽蓄熱器的充分必要條件 一是：蒸汽作為生產(chǎn)動(dòng)力的; 二是：熱負(fù)荷有較大波動(dòng)的。 凡是符合上述條件的國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域，生活領(lǐng)域皆可增設(shè)蒸汽蓄熱器。 特別適合應(yīng)用於：,（1）、熱負(fù)荷波動(dòng)較大的工業(yè)企業(yè)供熱系統(tǒng)（如造紙，製糖，冶金， 化工，熱電等工業(yè)企業(yè)）,（2）、間斷性產(chǎn)生熱源供熱系統(tǒng)。 （如轉(zhuǎn)爐煉鋼廢熱回收、垃圾電廠）,（3）、需要儲(chǔ)存定量蒸汽，隨時(shí)供應(yīng)緊急用熱

18、的供熱系統(tǒng)（發(fā)電廠故障 處理、冬季極端天氣時(shí)尖峰供熱）。,（4）、瞬間耗用大量蒸汽的供熱系統(tǒng)（如真空技術(shù)、軍工技術(shù)）。,（5）、供熱不足的老企業(yè)增加供熱能力的技術(shù)改造。,眾所周知：按照現(xiàn)行工業(yè)企業(yè)供熱的技術(shù)規(guī)範(fàn)：GBJ41-79：工業(yè)企業(yè)鍋爐房供熱能力，是按企業(yè)生產(chǎn)工藝要求的最大熱負(fù)荷Qmax設(shè)計(jì)的,為確保安全可靠，又另加設(shè)了備用鍋爐。如果能夠採(cǎi)用按平均熱負(fù)荷Qnpc確定鍋爐容量（鍋爐容量：可以小於最大熱負(fù)荷，但必須略大於或等於平均熱負(fù)荷）加上增設(shè)相應(yīng)容量的蒸汽蓄熱器。通過(guò)蓄熱器充、放熱，平衡熱負(fù)荷的波動(dòng)，滿足最大熱負(fù)荷供熱需要。這樣一來(lái)，勢(shì)必減小了鍋爐的容量，減少了鍋爐的數(shù)量。從而大大減少了基建投資及實(shí)際運(yùn)用費(fèi)用