熱電廠鍋爐產生的蒸汽為高壓過熱蒸汽,目的是驅動汽輪機轉子運行時間更長,做功更多。高壓過熱蒸汽的優點:作為工作流體聚集的能量多,做功時間長;蒸汽管道采用小口徑便于輸送,降低了管道和保溫材料使用費;管道的熱能損失更小;蒸汽不易帶水,品質高。高壓過熱蒸汽通過管道輸送給下游的生產企業,企業根據生產工藝安裝不同壓力需求的管道供用汽設備使用,或者安裝分汽缸、汽包等暫存設備,從分汽缸、汽包再設置不同管徑的管道輸送不同壓力供用汽設備使用。
蒸汽使用狀態分為過熱蒸汽和飽和蒸汽,設備換熱分為直接換熱和間接換熱。過熱蒸汽主要用于汽輪機產生動力,飽和蒸汽直接換熱的用途是紡織印染廠長絲和布料的預處理;間接換熱的用途很多,化工廠反應釜加熱、蒸餾塔換熱、精餾塔換熱,精密電子廠車間空氣調節,輪胎廠壓機成型,紡織印染廠氣流缸和溢流缸的印染,定型機的定型,造紙廠造紙機烘干,制藥廠換熱器換熱,石化廠蒸汽伴熱管加熱等。
飽和蒸汽在100℃的蒸發潛熱很高為2257kJ/kg,而同溫度下過熱蒸汽全熱僅比飽和狀態下多51kJ/kg,因此飽和蒸汽的潛熱熱值高,利用價值大。
大多數換熱設備都是按照飽和蒸汽的特征去設計生產的。設備生產如果使用過熱蒸汽比同壓力下飽和蒸汽的溫度要高很多,而過高的溫度會加速設備內部結垢現象;更嚴重的是過熱蒸汽使換熱設備內溫度不均,溫度波動大,形成應力,造成設備變形、焊縫開裂、設備內漏、管道泄漏、閥門損壞,縮短換熱設備的使用壽命。
飽和蒸汽的換熱效率比過熱蒸汽的高,同樣工序的換熱時間更短,物料受熱更均勻,產品質量更穩定。
過熱蒸汽進入換熱器內部首先要發生相變轉為飽和蒸汽,過熱蒸汽的傳熱系數較低為50W/(㎡.℃),到達飽和溫度點需要一定的時間,生產工藝時間會加長。
飽和蒸汽進入換熱器內部換熱,飽和蒸汽的傳熱系數很高為1200W/(㎡.℃),生產工藝時間比過熱蒸汽要短。
總之,過熱蒸汽容易結垢阻礙熱傳導,在傳熱方面比飽和蒸汽效率要低,相同換熱量的情況下,過熱蒸汽比飽和蒸汽需要更大的換熱面積。同一道工序的生產時間過熱蒸汽要比飽和蒸汽要長,過熱蒸汽使用量要比飽和蒸汽多。
對于按照飽和蒸汽設計的設備,使用過熱蒸汽非常不恰當。過熱蒸汽必須經過減溫減壓變為工藝相匹配的飽和蒸汽,目前市場上常用的減溫減壓器為文丘里式減溫減壓器,但存在的缺點是無法適應客戶多變的生產環境。如果用戶過熱蒸汽流量過大,而噴淋水的流量不變或者變小,產生的蒸汽仍然為過熱蒸汽達不到減溫減壓的目的;如果蒸汽的流量過小,而噴淋水的流量不變,蒸汽帶水變濕,干度偏低影響蒸汽的品質。文丘里式減溫減壓器,受壓力、流量等因素的影響波動較大,設備穩定性差,控制易失效,維護成本高。
晟德億研發的水浴式減溫減壓系統有效的彌補文丘里式減溫減壓器不足之處。設備主體(減溫減壓器)材料為低碳合金鋼,使用壽命長可達10年;采用PLC全自動無人值守運行,恒溫恒壓控制,降低管理成本;罐體內部空間大,氣液兩相分離徹底,易生成高品質飽和蒸汽,蒸汽干度可達到 98%以上;蒸汽供應量可在0%-100%范圍內,精確調節;系統綜合節能率在5%-15%左右;設備主體為非標產品,可根據客戶需求設計工藝、制造產品。
水浴式減溫減壓系統的應用案例:山東省壽光市天成精細化工廠熱力管道輸送壓力1MPa-1.2MPa(絕壓)、286℃的過熱蒸汽。精餾塔使用過熱蒸汽換熱造成換熱時間較長,換熱效率較低,蒸汽用量較大。按照“高溫過熱輸送、低壓飽和使用”的原則,所以需要做減溫減壓與用汽設備的工藝參數相匹配。因為換熱設備的設計都是按照飽和蒸汽壓力溫度來設計的,長期使用過熱蒸汽會使換熱設備的應力發生變化,設備管道變脆減少使用壽命,造成人員安全風險。換熱結束后的低溫冷凝水經過疏水閥排出用于供暖設備使用。現有疏水閥存在蒸汽泄漏,造成能源浪費。
精餾塔前安裝晟德億水浴式減溫減壓系統,使蒸汽壓力溫度與工藝參數相匹配,消除設備應力,減少維修成本,提高設備使用安全性,延長設備使用壽命。疏水閥更換晟德億節能型疏水系統(疏水閥組),減少蒸汽泄漏做到“排水阻汽”。
精餾塔入口處做水浴式減溫減壓系統;原有疏水閥更換為晟德億節能型疏水系統(疏水閥組)。本方案改造后,水浴式減溫減壓系統預計蒸汽節能達到9.73%,冷凝水疏水系統防泄漏率為3%,(按蒸汽耗量3.7t/小時蒸汽,價格按230元/t,年生產運行時間按照7500小時計算)。
水浴式減溫減壓系統:3.7×7500×230×9.73%=621017(元/年)
冷凝水疏水系統(防泄漏率):3.7×7500×230×3%=191475(元/年)
兩大系統綜合節能收益:621017-3885(水泵運行成本)+191475=808607(元/年)
以生成0.8MPa飽和蒸汽為標準,
計算折標系數:2768.93÷29307=0.0945tce/t
標準煤節約量計算:0.0945×3.7×7500×12.73%=334tce/a
國家標準:節約1kg標準煤=減排2.493kgC02=減排0.68kg標準碳
二氧化碳(C02)減排量計算:334tce/a×2.493=833tce/a
標準碳減排量計算:334tce/a×0.68=227tce/a
圖片4為山東省壽光市天成精細化工廠設備安裝現場照片

水浴式減溫減壓系統和固定流道式閃蒸系統連接使用,可以利用閃蒸系統閃蒸后的80℃低溫冷凝水做水浴式減溫減壓系統補水,新增的蒸汽量更多,冷凝水的利用率也大大提升。江蘇三房巷集團有限公司的長纖維烘缸、江蘇恒宇紡織集團恒宇印染有限公司的定型機都采用水浴式減溫減壓系統和固定流道式閃蒸系統兩大系統連接使用,蒸汽節能率高,碳減排量可觀,改造項目已進入蘇州市低碳環保試點推廣計劃。
水浴式減溫減壓系統解決用汽設備壓力波動大、溫控不穩定、產品質量差、能耗偏高、生產設備運行安全等問題。
圖片5為蘇州晟德億節能環保科技有限公司生產水浴式減溫減壓器的產品展示
