过热蒸汽的一些性质使过热蒸汽可作为理想的做功和传质介质,但不适于作为热能交换介质。与饱和蒸汽不同,过热蒸汽的温度和压力是彼此***的。因为过热蒸汽是在饱和蒸汽的压力下形成的,只是温度升高,体积增大。
在高能率锅炉上,汽包相对较小,汽水分离特别困难。汽包内的少量水在快速负荷冲动下,形成工质膨胀压缩,加剧蒸汽对水的携带。
图CG-39. 蒸汽发电机组
这些携带的水可以通过锅炉蒸汽出口的分离器和疏水阀去除。但是在需要干蒸汽的设备上,这些分离措施不能达到100%的分离效果,需要在锅炉的炉膛内另加过热盘管作为对流换热通道。蒸汽在这里吸收热量,使携带的水汽化,并增加少量过热,确保***干蒸汽。
由于过热蒸汽在变回到饱和蒸汽之前只能给出很少的热量,所以它不是一个很好的传热工质。在某些过程中,如发电厂,为了做功,需要加热干蒸汽。不管是那种发电设备,过热都能帮助减少冷起动时的凝结水量。过热蒸汽还能推迟设备膨胀级的蒸汽凝结,从而增加功率输出。增加排汽端的干度能增加透平叶片的使用寿命。
过热蒸汽能损失热而不凝结成水,而饱和蒸汽却做不到这一点。因此,过热蒸汽可以输送很长的距离而不凝结。这样就可以在全是蒸汽的系统中输送干蒸汽。
为什么给过热蒸汽系统疏水?
为了确保***排除凝结水,在过热蒸汽系统安装疏水阀时,还应正确选择凝结水集水管的尺寸和疏水阀接管尺寸。CG-19页上的表CG-13列出各种接管直径下的适用凝结水集水管尺寸。
关于凝结水集水管、疏水阀接管及疏水阀是否需要加保温层的问题,回答是不加。除非根据安全要求必须加保温层外,蒸汽系统中的这一部分不应加保温层。这样做可以保证在疏水阀之前的接管中能连续生成凝结水并流入疏水阀内,以延长疏水阀的使用寿命。
过热蒸汽疏水阀的类型
双金属型
在凝结水冷却到低于饱和温度之前,双金属型疏水阀不会开启。在已有压力下,只要疏水阀内有蒸汽,不管蒸汽温度的高低,疏水阀保持关闭。蒸汽温度升高时,双金属元件的拉力变大,为阀门提供更大的密封力。过热蒸汽能更好地密封阀门。双金属型疏水阀还能胜任大的起动负荷。出于这些原因,这种疏水阀是过热蒸汽疏水的正确选择。
在过热运行中,这种疏水阀内的凝结水必须冷却到低于饱和温度,疏水阀才能开启。如果疏水阀之前的凝结水集水管的直径和长度不够大的话,凝结水可能回流到管路中,可能损坏管路、阀门和设备。
倒置桶型
倒置桶疏水阀内的水封可以防止过热蒸汽接近疏水阀的排放孔,保证不损失新鲜蒸汽并延长使用寿命。排放孔位于疏水阀的顶部,使污物不易沉积并允许排除空气。这种疏水阀能胜任大的起动负荷,又适用于小的运行负荷。在过热系统中应用倒置桶型疏水阀存在的主要问题是保持其水封,因此应加装止回阀。
为了保持倒置桶疏水阀中的“初始充水”,必须正确接管,过热系统倒置桶的疏水阀的正确接管可参考CG-19页上的图CG-31。选定过热蒸汽疏水阀的规格时,选定起动负荷不需安全系数。应根据***高压力、温度及过热度选定阀体材料。
蒸汽过热时不应使用浮球型疏水阀选择疏水器时,不能单纯从***大排放量选择,应特别注意:“***允许只根据管径大小来套用疏水器”。而必须根据疏水器选择原则并结合凝结水系统的具体情况来选用。一般情况下,应按以下三个方面选用。
1,首先根据加热设备和对排出凝结水的要求,选择确定疏水器的型式。
对于要有***快的加热速度,加热温度控制要求严的加热设备,需保持在加热设备中不能积存凝结水,只要有水就得排,则选择能排饱和水的机械型疏水器为***好。因为它是有水就排的疏水器,能及时消除设备中因积水造成的不良后果,迅速提高和保证设备所要求的加热效率。
对于有较大的受热面,对加热速度、加热温度控制要求不严的加热设备,可以允许积水,如:蒸汽采暖疏水、工艺伴热管线疏水等。则应选用热静力型疏水器为***好。
对于中低压蒸汽输送管道,管道中产生的凝结水必须迅速完全排除,否则易造成水击事故。蒸汽中含水率提高,使蒸汽的温度降低,满足不了用汽设备工艺要求。因此,中低压蒸汽输送管道选用机械型疏水器为***好。
总之,必须根据加热设备和用途,对疏水器型式进行合理选择,其次根据用汽设备的***高工作压力、***高工作温度,确定疏水器的公称压力、阀体材质;确定疏水器的连接方式、安装方式等。
疏水器的公称压力一般分为:0.6Mpa、1.0Mpa、2.0Mpa、0.6Mpa、2.5Mpa、4.0Mpa、5.0Mpa。在选用时,疏水器的公称压力不能低于蒸汽使用设备的***高工作压力。同时,根据疏水器公称压力、***高工作温度、安装环境等选定阀体的材料。公称压力≤1.0Mpa,选用铸铁或碳素铸钢;公称压力﹥1.0Mpa,选用碳素铸钢或合金铸钢。