水蒸汽的过热标准

一般情况下,蒸汽按照工程要求以调整的高温高压状态移送。为解决从锅炉移送到使用地点过程中发生的因冷凝水或蒸汽管外部产生的热损失造成热效率降低,蒸汽需保持过热水平。按照工程要求,蒸汽会通过减压阀降低压力后再向工程设备供应。减压蒸汽同饱和蒸汽相比,同如图1所示的红色领域一样,成为高温过热状态。例如,40 barA压力的饱和蒸汽(饱和温度250.3℃)减压5 barA(饱和温度 158.8℃),则变为178.1℃,比在过热蒸汽状态下的饱和温度高19.3℃。

 
过热蒸汽的性质
比饱和蒸汽的温度高
比饱和蒸汽的比体积大
比饱和蒸汽的焓能量多
 
过热蒸汽的优点
一般在高压装天下制成, 其比体积比低压蒸汽小,因此用小管径输送效率会高。
防止在输送低过热蒸汽时发生的凝缩水腐蚀
蒸汽热能即过热蒸汽的高焓能增大机器叶轮等的机器效率。
为减少叶轮出口处的湿式蒸汽,若在低压叶轮入口处升高过热水平,可使冷凝水产生的面积达到最小。
 
过热蒸汽的缺点
过热蒸汽的总能量是液体状态的显热加上蒸汽热中过热蒸汽的显热。过热水平增高,则过热蒸汽的显热同蒸发热相比增高。例如,10barA的饱和蒸汽(饱和温度179.9℃)由762.6 kJ/kg的显热和饱和蒸汽的2,013.5 kJ/kg潜热组成。与此相比,10 barA/300℃的过热蒸汽的比体积为3,051.4 kJ/kg。
如果过热蒸汽用作调节工程媒体温度的热源,因会发生热源的温度变化和局部温度偏差,导致温度调节和工程控制比较困难。
过热蒸汽的热传导系数比饱和蒸汽的相变小。因此工程设施较大,工作及维护费用也高。
过热水平高时,需要高精密测定装置,因此在制造工程设施上需特别考虑。
 
 
<图1 水和蒸汽的压力温度图>   <图2 自体工作压力减少机械喷嘴型de-super加热站>
 
减少过热水平方法
过热水平减少是指将过热蒸汽的温度转换成饱和蒸汽或+10℃程度的蒸汽。 减少过热水平的方法有两种
 
直接接触方式
如图2所示,调整过热水平的一种方法是将高压蒸汽的压力降低后,用压力下降阀将冷却水直接喷入低压过热蒸汽。通过直接冷却水喷射方式,应保证两液体的组成相同,混合好防止引发工程问题。直接接触方式下,调节过热蒸汽温度水平的装置是“De-super加热器(DSH)”
该装置可测定达到+3.0℃的最低饱和温度的过热水平,为实现达到+6℃程度的饱和温度被广泛应用。
被供给的冷却水流速由设置在DSH出口处的流动控制阀根据温度感应器和过热蒸汽温度水平进行调整。冷却水被过热蒸汽加热后蒸发,过热蒸汽的温度降低的程度同蒸发过程中消失的能量等同。
 
间接接触方式
间接接触方式采用传统的壳-管式热交换器,两种液体之间不接触即可实现热交换。该方式同直接接触方式相比热效率低,但是两种液体的构成不一样时,这种方法最有效。像空气或海水一样,这种方式适用于同过热蒸汽混合无法混合的冷却水。
 
 
De-super加热器主要用于蒸汽伴热系统、补助装置、热交换机或LNG运输船和发电站的转储系统等诸如此类的具有限定运行温度的蒸汽供应装置。虽然超加热蒸汽是非常好的能量传输方法,但是某种运用需要饱和蒸汽或超加热蒸汽。调节超加热蒸汽最经济的方法是通过同注入冷却水直接接触来实现。同超加热蒸汽完全混合的注入冷却水从超加热蒸汽吸收能量并蒸发。结果实现超加热蒸汽的温度降低(大量饱和温度或设定温度)。
 
Operationg mode
Operationg mode
Operationg mode Operationg mode Operationg
mode
Operationg
mode
Operationg
mode
Operationg
mode
Model SN MI MII SA VI VII VIII VO
Mainstream Turn - down ratio 2:1 3:1 10:1 15:1 5:1 7:1 20:1 40:1
Pressure drop Negligible Negligible Negligible Nor.1.0bar Max.0.2bar Max.0.8bar Max.0.3bar
Velocity limits              
@ Maximum flow 100.0m/sec 150.0m/sec 150.0m/sec 150.0m/sec 120.0m/sec 100.0m/sec 120.0m/sec
@ Maximum flow 25.0m/sec 15.0m/sec 10.0m/sec 30.0m/sec 10.0m/sec 5.0m/sec 3.0m/sec
Water pressure min
over line pressure
10 bar bar 5.0 bar 2.0 bar 1.0 bar 1.0 bar 1.0 bar 1.0 bar
Temp. Accuracy
Saturation temp ± 10.0℃ 8.0℃ 8.0℃ 8.0℃ 8.0℃ 8.0℃ 6.0℃ 6.0℃
Saturation temp ± 8.0℃ 6.0℃ 6.0℃ 6.0℃ 5.0℃ 5.0℃ 3.0℃ 3.0℃
Distance to temperature bulb 12.0m 10.0m 10.0m 10.0m 10.0m 10.0m 6.0m
Maxi. operting temperature WCB:420℃
WC6:550℃
F11:550℃
 
WCB:420℃
WC6:550℃
F11:550℃
 
WCB:420℃
WC6:550℃
WCB:420℃
WC6:550℃
WCB:420℃
WC6:550℃
Orientation of installation Any Any Any Vertical or
Horizontal
Vertical or
Horizontal
Vertical or
Horizontal
Vertical