蒸汽配送和利用

热能设备:蒸汽配送和利用蒸汽配送和利用1.简介...........................................................................................................................................11.1蒸汽的用途........................................................................................................................11.2什么是蒸汽?......................................................................................................................31.3蒸汽的质量........................................................................................................................72.蒸汽分配系统........................................................................................................................82.1什么是蒸汽配送系统?.....................................................................................................82.2管道...................................................................................................................................102.3排水点...............................................................................................................................162.4支管...................................................................................................................................172.5粗滤器................................................................................................................................192.6精滤器...............................................................................................................................242.7液体分离器......................................................................................................................252.8蒸汽疏水阀......................................................................................................................282.9排气...................................................................................................................................372.10凝结水回收....................................................................................................................412.11蒸汽管道和热工艺设备的保温.................................................................................443.蒸汽分配系统的评估........................................................................................................483.1评估蒸汽疏水阀..............................................................................................................483.2评估没有保温的表面热损............................................................................................503.3评估回收凝结水收益.....................................................................................................534.提高能源效率的可能性...................................................................................................555.方案清单...............................................................................................................................656.工作表....................................................................................................................................667.参考资料...............................................................................................................................671.简介本章介绍什么是蒸汽、蒸汽的性质以及为什么要使用蒸汽。1.1蒸汽的用途亚洲工业能源效率指南–©UNEP1热能设备:蒸汽配送和利用自从蒸汽机车诞生和工业革命以后，蒸汽1的利用已经经历了很长的时间。如今，蒸汽已成为现代技术的一个不可分割的重要组成部分。没有蒸汽，食品、纺织、化学、医药、电力、供热和运输工业都不会存在或以现在的状态存在。蒸汽提供了一个将总量可控的能量从高效、经济地产生蒸汽的中央自动化锅炉间输送到使用点的办法。因此，当蒸汽在整个工厂内流通，它就可以被等同于能量运输和供应的载体。由于很多原因，蒸汽是应用昀广泛的传输热能的商品之一。蒸汽广泛用于产生机械动力、空间加热以及工艺应用等领域，在整个工业中的应用都很广泛。使用蒸汽的原因有：ƒ蒸汽能够高效而经济地产生ƒ蒸汽的分配很容易，成本效率也很高ƒ蒸汽易于控制ƒ蒸汽能够很容易地将能量传输给工艺ƒ现代蒸汽站很容易管理ƒ蒸汽的使用很灵活蒸汽的替代物有水和高温油等热流体。各种方法都有自己的优点和缺点，见表1。表1.各种热载体与蒸汽的比较Error!Bookmarknotdefined.蒸汽热水高温油热容量高潜热约为2100kJ/kg热容量中等比热4.19kJ/kg°C热容量低比热通常为1.69-2.93kJ/kg°C成本低需要一些水处理成本成本低只需要偶尔进行处理成本高传热系数高传热系数中等传热系数较低要获得高温必须达到高压要获得高温需要达到高压要获得高温只需要低压不需要循环泵使用小管道需要循环泵使用大管道需要循环泵使用更大的管道易于控制用双通阀即可控制控制较复杂-可能需要使用三通阀或差压阀控制较复杂-可能需要使用三通阀或差压阀通过减压阀容易实现温度下降温度下降较难温度下降较难需要蒸汽疏水阀不需要蒸汽疏水阀不需要蒸汽疏水阀需要处理冷凝水无冷凝水需要处理无冷凝水需要处理可获得扩容蒸汽无扩容蒸汽无扩容蒸汽必须进行锅炉排污不需要进行锅炉排污不需要进行锅炉排污需要进行水处理以防治腐蚀腐蚀较少腐蚀可以忽略不计需要大量的管道通常需要寻找存储介质、焊接接头和法兰接头非常需要寻找存储介质、焊接接头和法兰接头1本节摘自1.1蒸汽–能源流体，资料来源：SpiraxSarco网上学习中心,Block1,“简介”.亚洲工业能源效率指南–©UNEP2热能设备:蒸汽配送和利用蒸汽热水高温油无火险无火险有火险系统非常灵活系统灵活性次之系统不灵活1.2什么是蒸汽？要更好的理解蒸汽的性质，可以通过理解物质的总体分子和原子结构，并将此知识用于理解冰、水和蒸汽的结构。2分子是体现任何元素或化合物所有化学性质的昀小单元。分子甚至是由更小的称为“原子”的微粒构成的，它决定了该物质的基本元素，如氢和氧。原子以特定的结构组合成为化合物。比如其中一种化合物以化学式H2O表示，它的一个分子由两个氢原子和一个氧原子构成。地球上水非常丰富的原因是氢和氧属于宇宙中昀丰富的元素之列。碳也是一种相当丰富的元素，它是所有有机物的重要成分。大部分矿物质可以以三种物态(固态、液态和气态)存在，物态也称为物相。以H2O为例，冰、水和蒸汽就是H2O的固相、液相和气相。目前人们还没有完全了解冰、水和蒸汽的分子结构，但容易理解的是水分子是被电荷(称为氢键)束缚在一起的。分子的激发度决定物质物态(或物相)。1.2.1三态点一种物质的三种物态只能在一定的温度和压力下才能平衡共存，这就称为该物质的三态点。H2O的三态点，即冰、水和蒸汽三种物相平衡共存的状态，出现在273.16K的温度和0.006112巴的绝对压力下。这个压力非常接近理想真空。如果在此温度下压力进一步降低，冰就会直接升华为水蒸汽，而不会经过融化这一步。冰在冰中，分子以一种规则的点阵式结构结合在一起，只能进行振动。在固相下，分子在点阵中的运动仅限于在有限的空间内振动，分子之间的距离小于一个分子的直径。热量的持续增加导致分子的振动加剧，到一定程度后，一些分子就会脱离它们周围的分子，这时固态就开始融化成液态(在一定的压力下，这一过程总是保持0°C的温度)。打破点阵键从而产生相变而不会提高冰的温度的热量，叫做融化焓或融化热。这一相变现象是可逆的，当同样总量的热被释放到环境中时，就会发生凝固现象。大部分物质从固相变化成液相时气密度都会降低。但是，H2O是一个例外，在融化过程中它的密度会升高，这就是冰会漂浮在水面上的原因。水2本节摘自2.2什么是蒸汽?，资料来源：SpiraxSarco学习中心,Blo