化工生產提高蒸汽使用熱效率的探究

王俊鵬

摘 要：使用過熱蒸汽進行長途管道運輸，到達用戶后，通過減溫降壓設備控制壓力、溫度等參數，最大程度利用蒸汽熱量加熱生產料液。

關鍵詞：過熱蒸汽；汽化潛熱；壓力；溫度

化工生產中，鍋爐產出蒸汽主要用于冬季供暖、加熱原料，這兩者都是利用蒸汽的熱量屬性，如何降低蒸汽成本、減少運輸損失、提高換熱效率成了企業追求的目標之一，本文從鍋爐產出的過熱蒸汽壓力著手，探究其在運輸和使用方面來尋求節約能源的途徑。

鍋爐產出的蒸汽為過熱蒸汽，從理論上講，鍋爐長期降壓運行對蒸汽品質會造成一定不良后果，比如影響蒸汽品質、運輸損失加大等，但是壓力降低，對運輸管網的選材要求也會降低，大大降低管網的造價。所以化工企業使用蒸汽也不是壓力越高越好，所以筆者認為鍋爐應在適當的工作壓力下運行，并運輸，到達用戶端后再減溫降壓使用，在保證蒸汽品質的前提下，提高蒸汽的利用率。現從技術和經濟兩方面加以闡述。

1 蒸汽溫度對蒸汽換熱效率的影響

如一臺SZS20-1.25/260-Q天然氣鍋爐，首先查閱過熱蒸汽焓值表可知，蒸汽焓值2954.53kJ/kg，但是廠內蒸汽的用途是加熱料液，主要使用的是其熱量屬性，所以再通過下列公式計算1.25 MPa、260℃的過熱蒸汽1kg所具有的能量Q（查閱飽和蒸汽溫-壓表可知，1.25MPa飽和水蒸氣溫度為189.82℃）

所以我們不難看出，過熱蒸汽總熱量的70%來自蒸汽的汽化潛熱，這部分熱量作為蒸汽的主要熱源，在換熱時要有效地加以利用，并且一般情況，我們并不建議使用過熱蒸汽直接作為換熱的熱源，因為過熱蒸汽傳熱系數小，換熱效果不好；并且換熱器要增加很大一部分面積用來將過熱蒸汽冷卻為飽和蒸汽，才可以使用蒸汽中的汽化潛熱，一般過熱度每增加2℃，換熱器面積需增加1%的換熱面積，所以用戶端使用的蒸汽過熱度不宜過高，同時為了避免汽化潛熱的消耗，蒸汽的溫度最好選擇高于該蒸汽壓力下飽和溫度2℃-3℃為最佳，所以我認為使用蒸汽作為熱源進行換熱，蒸汽溫度應高于使用壓力下飽和蒸汽溫度2℃-3℃為最佳，這種狀態下的蒸汽既可以高效率地用于介質換熱，又可以降低換熱設備的費用投入，從而達到節能的目的。

2 蒸汽壓力對蒸汽運輸損失的影響

通常，高壓過熱蒸汽具有更高的熱容量，所以當用氣量一定時，所需運輸的蒸汽體積更小、流速更快。這樣蒸汽管道的直徑也相應變小。在實際應用中，不同的蒸汽壓力對應不同的管道直徑。蒸汽壓力增高，蒸汽管道直徑變小意味著管道、閥門、管件等費用的降低，同時也意味著蒸汽管道熱損失的減少。蒸汽管道熱損失減少，形成的冷凝水量減少。以159和219碳鋼管道為例，碳鋼管159×5口徑的蒸汽管道安裝費用為219×7口徑蒸汽管道安裝費用的50%。并且由于管徑小，管道熱損失也相應減少，159×5口徑碳鋼管的熱損失是219×7口徑碳鋼管熱損失的75.7%。冷凝水減少同時可以大大的減少水擊現象對管道的損壞。

3 結束語

在蒸汽的運輸和使用中，鍋爐并輸送蒸汽，在蒸汽用戶處減溫至高于該蒸汽壓力對應飽和溫度2-3℃時，無論是在理論上還是實際運用上都合理可行，一方面降低運輸損失，另一方面更有利用于蒸汽的換熱效率。

參考文獻：

[1]曹向東.鍋爐運行壓力對蒸汽輸送、使用和節能的影響[J].能源研究與利用，2001（3）.