在蒸汽節(jié)能中蒸汽高壓輸送低壓使用的原理及優(yōu)勢(shì)是什么？

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2024-06-12 09:27

大家都知道，蒸汽要”高壓輸送、低壓使用”，可是為什么呢？

1、高壓輸送的好處：

A、如果蒸汽壓力越高，密度越大，單位質(zhì)量蒸汽所占用的空間會(huì)越少。所以蒸汽鍋爐經(jīng)常在高壓力運(yùn)行，較小的鍋爐也能產(chǎn)生很多蒸汽，然后通過(guò)比較小的管道輸送到用汽點(diǎn)。

B、壓力越高，溫度也越高，蒸汽冷凝的速度就越慢，因此，輸送熱效率要高。

2、蒸汽減壓（使用低壓蒸汽）的原因：

A、壓力越低，蒸汽的熱焓值越高，1.6MPa時(shí)熱焓值為1922.64kJ/kg，0.8MPa時(shí)熱焓值為2030.31kJ/kg，0.3MPa時(shí)熱焓值為2133.33kJ/kg。

因此使用低壓蒸汽可以減少鍋爐的蒸汽負(fù)荷，可以節(jié)約能源。為減小鍋爐的尺寸，大多數(shù)蒸汽鍋爐的設(shè)計(jì)壓力都相對(duì)較高，且不應(yīng)運(yùn)行在較低的壓力下，那樣會(huì)導(dǎo)致蒸汽“帶水”，干度下降。由于這個(gè)原因，通常比較經(jīng)濟(jì)的做法是讓鍋爐生產(chǎn)較高壓力的蒸汽，然后在使用點(diǎn)進(jìn)行減壓。只有增加減壓站，才可以得到高品質(zhì)的穩(wěn)定的低壓飽和蒸汽，這是設(shè)備工藝所需要的。

B、蒸汽壓力越低，越適合于設(shè)備使用，可以降低下游管道中的閥門(mén)、設(shè)備、管道及附件的壓力等級(jí)，低壓設(shè)備的采購(gòu)成本比使用高壓蒸汽的設(shè)備要低得多，壽命也更長(zhǎng)。

C、壓力越低，冷凝水溫度也越低，疏水閥后冷凝水閃蒸比例降低，損失的熱量也就相應(yīng)降低了。

D、因?yàn)轱柡驼羝奈锢硇再|(zhì)是，壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，在某些制程中，可以通過(guò)控制壓力來(lái)間接控制溫度，因?yàn)閴毫刂票容^簡(jiǎn)單且可以提供精確的溫度控制。這一點(diǎn)在殺菌鍋、接觸式干燥器、硫化機(jī)、壓延機(jī)上比較普遍，因?yàn)檫@些設(shè)備的表面溫度很難通過(guò)溫度感應(yīng)器測(cè)量。所以說(shuō)壓力控制，也是換熱器溫度控制的基礎(chǔ)。

E、有時(shí)候，減壓也是為了穩(wěn)壓。現(xiàn)在越來(lái)越多的工廠，被要求使用熱電廠集中供應(yīng)的蒸汽，因?yàn)橛闷麊挝粩?shù)量很多，大家的生產(chǎn)時(shí)間可能都集中在白天，一到晚上很少?gòu)S使用，因此晚上一般壓力都很高，達(dá)到峰值，這時(shí)必須減壓才能滿足工廠要求。即使白天，蒸汽壓力降下來(lái)了，但是壓力也是很不穩(wěn)定，所以也需要通過(guò)減壓閥來(lái)使壓力穩(wěn)定下來(lái)。

減壓裝置：使用自作用減壓閥，或者使用氣動(dòng)控制閥，可以準(zhǔn)確控制蒸汽壓力。

自作用減壓閥包括：先導(dǎo)式減壓閥和直接作用式減壓閥；

氣動(dòng)控制閥，則需要配套高溫型壓力傳感器和壓力控制器使用。

3、使用低壓蒸汽的節(jié)能效益分析

1、比如：35t/H的鍋爐1臺(tái)，壓力9barg，車間使用壓力要求為5barg，由此來(lái)計(jì)算可節(jié)約的能源。

2、效益計(jì)算：由飽和蒸汽表查出（查表時(shí)注意，上表中絕對(duì)壓力=表壓+1），9barg壓力時(shí)（查表時(shí)應(yīng)查絕對(duì)壓力為1.0MPa一欄的參數(shù)）的蒸汽的熱焓值為2014.44 kJ·kg-1，5barg壓力時(shí)的蒸汽的熱焓值為2085.64 kJ·kg-1，因此將壓力從9減至5barG時(shí)，可以增加2085.64-2014.44=71.2kJ·kg-1的熱量，35t/h的鍋爐，則一共可增加35000kg/h*71.2 kJ·kg-1=2492000 kJ/h的熱量，實(shí)際用汽量一定的情況下，我們完全可以少生產(chǎn)這么多的熱量，也就是說(shuō)我們可以節(jié)約這么多的熱量。現(xiàn)在，我們將此熱量轉(zhuǎn)換成蒸汽量，我們的鍋爐是生產(chǎn)9barg的蒸汽，因此，剛才的熱量也就相當(dāng)于2492000（ kJ/h）/2014.44（kJ·kg-1）=1237kg/h的9barg壓力的蒸汽，一天則可節(jié)約1237*24=29688kg蒸汽。由此得出可節(jié)約煤炭的比例或所能提高的熱效率為1237/35000=3.5%

鍋爐的熱效率為80%，9bar飽和蒸汽的總熱量為2777.12 kJ/kg-1=2777.12/4.2=662.9Kcal/kg，662.9Kcal/kg *35000kg/h=23201500Kcal/h

一般使用的是三級(jí)燃煤，其燃燒值只有6308Kcal/kg,鍋爐耗煤量為23201500/6308=3678kg/h=3.678 （T/h）。所以，若使用5bar的低壓蒸汽，每天可節(jié)約煤為：3.678*24*3.5%=3.1T，目前三級(jí)燃煤的單價(jià)為780元/T，由此算出每天可以節(jié)約3.1*780=2418元。一年按360天工作日計(jì)算，可以節(jié)約共2418*360=87萬(wàn)元。

由此可見(jiàn)，低于一些低壓設(shè)備，一定要使用減壓閥，將蒸汽壓力減至設(shè)備需求的壓力來(lái)運(yùn)行，可以大大減少能耗。

附表：飽和蒸汽表

Pressure	Temp	Specific Volume		Density	Specific Enthalpy
MPa	℃	m³·kg^-1		kg·m^-3	kJ·kg^-1
p	t	v’	v”	p^,,	h_f	H_g	h_fg
0.1	99.606	0.00104315	1.69402	0.590311	417.44	2674.95	2257.51
0.3	133.53	0.00107318	0.605785	1.65075	561.46	2724.89	2163.44
0.35	138.86	0.00107858	0.524196	1.90768	584.31	2731.97	2147.65
0.4	143.61	0.00108356	0.462392	2.16287	604.72	2738.06	2133.33
0.45	147.91	0.00108820	0.413900	2.41604	623.22	2743.39	2120.16
0.5	151.84	0.00109256	0.374804	2.66806	640.19	2748.11	2107.92
0.6	158.83	0.00110061	0.315575	3.16882	670.50	2756.14	2085.64
0.70	164.95	0.00110797	0.272764	3.66617	697.14	2762.75	2065.61
0.80	170.41	0.00111479	0.240328	4.16099	721.02	2768.30	2047.28
0.90	175.36	0.00112118	0.214874	4.65390	742.72	2773.04	2030.31
1.00	179.89	0.00112723	0.194349	5.14539	762.68	2777.12	2014.44
1.10	184.07	0.00113299	0.177436	5.63584	781.20	2780.67	1999.47
1.20	187.96	0.00113850	0.163250	6.12558	798.50	2783.77	1985.27