孙智巧王霖
（中国汽车工业工程有限公司，中国天津300000）
【摘要】从工厂蒸汽入口减温减压、蒸汽疏水、凝结水回收等方面阐述工厂蒸汽系统节能措施。
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关键词 蒸汽；节能；减温加压；疏水；凝结水回收
从电厂或热力公司送至工厂的蒸汽，如何设计可使更节能，下面从三个方面介绍工厂使用蒸汽的节能措施。
1减温减压节能
蒸汽输送的原则是高压过热输送，低压饱和使用，在各用汽点设减压及减温站。高压输送蒸汽管道口径小，散热损失小，节省管道及保温费用，末端减压过程提高蒸汽干度的过程，通过减压可在用汽点得到更干燥的蒸汽。输送过热蒸汽可减少输送过程中的凝结水，减少水击的发生。热用户时采用低压饱和蒸汽热效率会更高，因为随着蒸汽压力的降低，蒸汽的汽化热值升高，低压蒸汽热值更高，低压流速低，噪音小，故工厂蒸汽入户必须设减压减温装置。
1.1减压阀的形式、原理及优缺点
蒸汽减压阀的形式：自作用式（直接自作用式、波纹管自作用式），先导式（先导薄膜式，先导活塞式），气动式。
自作用减压阀，寿命长，结实，易于安装，维护简单，承压承温高，可适应蒸汽品质较差的场合。在蒸汽如今压力波动较大的场合也可以使用，造价较高。
直接作用式减压阀利用弹簧挤压膜片，利用膜片的自恢复性能调节压力。波纹管自作用式所需的下游压力可以通过一个简单运动的调节器增加或减少作用在驱动器隔膜上的弹簧力设定。下游压力通过管道作用于隔膜的另一面，以相对于设定的弹簧力。下游压力的任何变化直接作用于阀门的开闭。
先导隔膜式减压阀减压比高，较稳定，需要在蒸汽品质较好的环境，耐温度较低，体积较大。
气动减压阀控制精确，适用于很高压力的应用，能适应很高的流量，很好的调节比，比较复杂。工作原理利用压力传感器感受下游压力，通过气动调节阀调节阀门开度，进而控制蒸汽压力。
1.2减温装置的形式、原理及优缺点
使用端低压饱和蒸汽的焓值较高，与饱和蒸汽相比，过热蒸汽部分所含的热量很小，使用过热蒸汽会由于其低的传热系统而降低效率，换热器的换热面积会加大到非常不经济的程度，极大降低了换热效率。过热蒸汽温度对阀门及用气设备产生应力变化，超过150度以上，阀门的耐压均有较大程度降低。高压蒸汽减压也产生过热度，所以需要减温。
减温器有管束式减温器、水浴式减温器、机械喷雾式、水喷射式，文丘里式、复合蒸汽雾化式。
文丘里式减温器利用管道对过热蒸汽节流，过热蒸汽在冷却水喷入点产生高速流动和湍流，使冷却水和过热蒸汽充分混合以提高减温过程的效率。操作简单，无运动部件，有较大的蒸汽压力降，减温器后吸收段距离较长，冷却水量需要保持一个最低值，否则容易失效。
水喷射式减温器主体为轴向喷射嘴及混合器。冷却水雾喷入过热蒸汽，冷却水量由控制阀的位置控制，特点操作简单，蒸汽压力降小，吸收距离短，费用较低，适用于较稳定的蒸汽负荷参数。
机械喷雾式减温器主体为一个或多个机械喷嘴，喷嘴将很细的冷却水雾喷入过热蒸汽，水转化为蒸汽，蒸汽的过热度随之下降。操作简单，蒸汽压力降较小，吸收距离较长，费用较低，适用于温度的蒸汽负荷参数。
蒸汽减温水量的计算，基于热量平衡的方法，可得出减温水量的值，即蒸汽释放的热量=减温水吸收的热量。
2蒸汽输水节能
蒸汽疏水阀就是能将凝结水及空气瓦斯气排出蒸汽系统，却将蒸汽保留的一个自动装置。疏水阀应在启动阶段排除加热空间中的空气，排除凝结水，若排水不畅易造成管道及设备腐蚀及水锤。热静力疏水阀可以做到定温排放，提高系统热效率，增加可靠性，节约能源，运行良好的疏水阀可保证蒸汽节能，通常一个系统的改造中，疏水阀的费用占7%~10%，而其对整个系统的节能效果达到40%以上的贡献。
浮球式疏水阀排量大，是换热器等加热设备的理想选择，不受压力波动的影响，可自由排放空气，缺点易冻，须选择坚硬的浮球，否则易受水锤破坏。主要应用在换热器、蒸汽支管末端、换热器，蒸锅等工艺设备。
倒吊桶疏水阀，优点结构简单，使用寿命长，防水锤效果较好，进口家装止回阀，可用于过热蒸汽。缺点排气孔小，排空气性能差，经常出现气堵，压力波动易失去水封，造成蒸汽泄露，小负荷下，易微量泄漏蒸汽。应用于石油、化工、印染、造纸、制药等工业蒸汽加热设备和蒸汽管网的阻汽排水。
热动力式疏水阀，原理简单，部件少，价格低廉，阀前无冷凝水。缺点，用二次蒸汽密封，能源效率低，使用寿命短，在寒冷条件下易失效。在压力为17kg以下的蒸汽主管和伴热管上有限制的使用，因使用受限制较多，效果较差，重要场合不推荐使用。
热静力疏水阀排空气性能最好，可兼具蒸汽排气阀使用，定温排放，能源效率最佳，是蒸汽节能主要使用产品，体积较小，可任意位置安装，在寒冷条件不易冻坏，可依据工作压力变化自动调节排水温度，具有防水锤功能，过热条件亦可输水。缺点，阀前有积水，要求较高条件下需加冷却段，流量较小，适用于蒸汽主管线、蒸汽伴热管网、仪表伴热和小型加热设备的阻汽排水，使用范围很广。
3冷凝水回收节能
冷凝水是有价值的资源，含有高热量，锅炉给水采用冷凝水，可减少锅炉排放污染，降低水处理费用。另超过43度的冷凝水不能排放到公共排水系统，高温水破坏环境，损坏排数管道。锅炉给水温度越高，锅炉效率越高，回收的凝结水的显热占蒸汽总热量的25%的能量，保留在凝结水中。锅炉给水采用凝结水，可减少总的可溶固体含量，从而提高蒸汽的质量，通过提高给水温度，最大程度的减小氧含量，因此可以减小对整个系统腐蚀之危险。
凝结水是一种高温水，当蒸汽释放其潜热转变为凝结水状态，大约还有25%总量保留在凝结水中。如果把凝结水排放掉，所失去的热必须通过燃烧更多的燃料加热低温的补水来弥补。没升高6度水温，锅炉燃料可节省1%。
凝结水是理想的锅炉补充用水，因为它是已经被处理过。回收凝结水可以大幅度的减少锅炉的排污次数，节省燃料，节省化学处理，以及水的用量。水中溶解的空气量取决于水的温度，温度越高，空气含量越低。如果不回收凝结水，给水的温度将会比较低，当给水在锅炉中加热时，不溶解的空气将从给水中跑出来，这些空气将于蒸汽一起被输送进管道，并占具蒸汽的空间。空气是一种差的传热体，它会延长升温时间，降低工作效率，1mm厚的空气膜的热阻与1720mm厚的铁板的热阻相同。空气中含有的氧气和二氧化碳会造成管道的腐蚀。
蒸汽系统冷凝水回收有三种方式。通过重力回收凝结水，这是最好的回收凝结水的方法，在这种系统中，凝结水通过适当地安排凝结水管子并依靠重力流回锅炉。凝结水管道安装设计没有任何升高点。通过压力回收凝结水是利用疏水阀中的蒸汽压力来回收的。凝结水管道被提升到高于锅炉给水箱的高度，因而疏水阀中的蒸汽压力必须能够克服静态压头和凝结水管道的摩擦阻力。在冷启动时，凝结水量最高、蒸汽压力低，不能够回收凝结水，将造成启动延迟以及水锤的可能性。通过利用凝结水回收装置回收蒸汽凝结水，凝结水通过重力方式排放到一个通大气的凝结水收集箱里，在那里一个回收泵将凝结水送回到锅炉房中。
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参考文献
［1］机械工业部.GB50041-2008锅炉房设计规范[M].北京:中国计划出版社,2008.
［2］斯派莎克工程(中国)有限公司.蒸汽和凝结水系统手册[M].上海:上海科学技术文献出版社,2007.
［责任编辑：刘展］
