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蒸汽喷射器节能技术
来源:佚名 日期:2011/6/10 11:56:34

                                                                                 张夕斌

一、蒸汽热能利用系统现状

目前,在工业生产中,普遍采用阀门对高压蒸汽进行节流减压;高压(高品位)蒸汽节流减压至生产所需压力(低品位)后,向工业生产中的用汽部位供汽。用汽设备用热后的蒸汽冷凝水通过疏水阀排出,蒸汽冷凝水系统产生的二次蒸汽及疏水系统产生的泄漏蒸汽对空排放。其生产工艺过程大体有如下几种。

1、  采暖供热系统:

在采暖供热系统,传统使用如图一所示,蒸汽在进入表面式换热器之前要进行减压,减压使蒸汽贬值;此时高品位能源降为低品位能源,蒸汽大量压力能和动能被白白浪费,这属于用能质量上的浪费。

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2、  热烘干系统:

该系统的工艺过程是:蒸汽放出汽化潜热冷凝成水,蒸汽进行物态变化放出大量汽化潜热被用来加热烘干物品。

当蒸汽压力较高、烘干设备承压能力大于蒸汽压力时,用户一般将设备直接接入系统(如图二),此时,由于蒸汽压力、温度很高,因此由疏水阀疏出的水温很高,离开疏水阀的部分冷凝水立即汽化生成二次蒸汽,大量热能被浪费,这种浪费属于用能数量上的浪费。

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当烘干设备承压能力较小时,用户一般采用图三所示的“蒸汽减压”系统,减压使蒸汽贬值;此时高品位能源降为低品位能源,蒸汽大量压力能和动能被白白浪费,这属于用能质量上的浪费;即使如此,系统依然有大量二次蒸汽出现,依然有用能数量上的浪费。

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二、蒸汽热能利用系统节能前景

以下以蒸汽热烘干领域作定量分析。

  “某厂”纸板烘干流水线上(如图二原理图),由热电厂供给的蒸汽压力p0=1.0Mpa,蒸汽未经任何形式减压就送入散热器进行热烘干,由于系统压力很高,因此疏水水温也很高,高温水离开疏水阀后立即汽化形成大量二次蒸汽,二次蒸汽的存在不但浪费了大量热能,而且影响蒸汽冷凝水的回收利用。以下对过程进行能量分析

1 1.0MPa蒸汽送入烘干系统直接加热,疏水阀前压力始终保持为1.0MPa,疏水阀疏出的水通过管道直接送入热水池。

2 据此查入口蒸汽焓值为2777.0kj/kg,疏水阀输出的水温179.88度,水焓762 kj/kg

3 由此可算出系统的理论热效率 =72.5%

4 疏水阀疏出的水进入自由管路后(绝对压力0.1Mpa),部分高温水立即汽化形成二次蒸汽,新形成的二次蒸汽焓值是2675.7kj/kg,设疏水阀每小时疏出的水量为Q,二次汽化蒸汽量q,根据热力学第一定律有:

762Q=2675q417.51(Qq) (式中417.51 kj/kg100度水在一个大气压时的焓)

    即:344.49 Q=2257.49q

     =344.49÷2257.49=0.15=15%, 即有15%热水要二次汽化形成蒸汽。

5 蒸汽与热水相比,由于汽化潜热的存在,蒸汽是高级能源。如果能将二次蒸汽回收利用则系统节能= ,系统的热效率将由72.5%提高到87%,,节能14.5%,其经济价值非常可观。

三、蒸汽喷射器是蒸汽节能助手                               

蒸汽喷射节能技术,利用热平衡和能级平衡理论,研究工业生产中利用蒸汽喷射器供热系统替代传统的阀门节流减压供热系统,使蒸汽中的能量在品位和数量上都能够得到充分合理的使用。                                                                        

利用蒸汽喷射器对高品位蒸汽进行引射式减压替代传统的阀门节流减压,向热力系统提供所需品位和数量的蒸汽,既可以实现蒸汽无损耗减压,又可以利用高品位蒸汽减压前后的压力差为动力,回收工业废热蒸汽(冷凝水系统产生的二次蒸汽或其它低品位蒸汽)并回用到生产中去,从而实现热力系统用汽数量上和质量上的平衡;实现废热资源化,提高能源利用率。                                                                          

蒸汽喷射器是一种没有运转部件和不需要额外能量输入的热力压缩机,它以工作蒸汽节流减压前后的能量差为动力,提高低品位废热蒸汽压力供生产使用,是一种高效节能设备。

四、蒸汽喷射器节能技术的应用                         

标题二测算了《蒸汽废热回收技术》的节能前景,标题三阐述了《蒸汽喷射器废热回收技术》是提高现有蒸汽应用系统热能利用率的有效方法,本小节将向用户揭示一种全新蒸汽节能系统。                                                                       

1、利用蒸汽喷射器组成的换热站代替传统换热器组成的换热站进行供热,系统原理图见图四、图五。                                                                      

图四所视系统是一种无循环水泵的循环水热水采暖系统,图中使用的蒸汽喷射器是本公司开发的超声速喷射汽水混合换热器。当供热设计参数与蒸汽供给参数、供热高度等现场参数互相匹配时,喷射器将进行引射式减压并利用减压前后产生的能量差推动热水进行供热循环,该系统的优点是节电,理论计算1万平方米采暖面积年可节约电费一万元。 

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图五所示系统是图四系统的一种补充,当蒸汽压力偏低、蒸汽压力不足以克服系统阻力推动热水进行供热循环时,可增加一台小功率水泵协助喷射器进行供热循环,此时系统依然可节电50%

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2、蒸汽喷射器费热蒸汽回收利用系统。                                

图六所示原理图为一种热烘干系统原理图,它取代了图三的烘干加热系统。该系统的最大优势在于使用了蒸汽喷射器引射减压系统,闪蒸罐蒸发的二次蒸汽被蒸汽喷射器吸入,高低压蒸汽在喷射器内经过复杂的物理变化后变成均匀的蒸汽供生产工艺使用,该加热系统比传统加热系统节能10%14.5%

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