目前,隨著能源及環(huán)保政策越來越高的要求,熱電中心、集中供熱已成為今后工廠用汽和區(qū)域供汽的發(fā)展方向。一般制程用汽設備均要求使用飽和蒸汽,而供熱中心提供的往往高壓高溫的過熱蒸汽,那么過熱蒸汽和飽和蒸汽有何不同,是否可以直接用于制程換熱呢?
一、什么是過熱蒸汽
當蒸汽溫度超過其相應壓力下的飽和溫度時,稱為過熱蒸汽,如 3 barg時,蒸汽飽和溫度為143 .6℃,在這個壓力下,溫度超過 143.6℃的蒸汽即是過熱蒸汽。過熱蒸汽可通過兩個方法獲得:
1 ,使飽和蒸汽通過換熱面繼續(xù)加熱, 2 ,干飽和蒸汽減壓。
過熱蒸汽與飽和蒸汽相比,具有更高的溫度、更高的熱量和更大的比容。在實際應用中,過熱蒸汽主要用于發(fā)電廠的蒸汽輪機。根據Canlot 和Rankine氣體循環(huán)原理,用過熱蒸汽驅動汽輪機時具有更高的熱效率,并可避免水滴溢出而沖蝕葉輪。蒸汽通過噴嘴推動葉輪轉動,同時帶動發(fā)電機轉子旋轉,這一過程消耗大量能量。如果是飽和蒸汽,能量的降低會導致部分蒸汽凝結成水。這不僅會造成水錘.同時水滴還會沖蝕葉輪。另外,過熱蒸汽能以更高的流速輸送,通過管道和噴嘴,因而對同樣尺寸的氣輪機可以提高它的性能。
二、過熱蒸汽能直接用于制程換熱嗎
雖然過熱蒸汽比飽和蒸汽有更高的焓值.但并不適用于制程換熱。
如果過熱蒸汽直接用于制程換熱.在換熱器內,過熱蒸汽溫度首先降至飽和溫度,再在恒定的飽和溫度下再放出汽化潛熱。
雖然過熱蒸汽溫度更高,具有比飽和蒸汽更多的熱量,但這部份多出的熱量與汽化潛熱相比卻非常小。例如:
6 barg,175℃的過熱蒸汽.其比焓認為是1.186KJ/Kg℃.過熱蒸汽在冷凝前必須冷卻到飽和溫度6barg ,165℃。因此1Kg過熱蒸汽冷卻到飽和溫度時釋放出的熱量為:
1Kg x1.186 KJ/Kg 。c x(175—165) 。c=11 .86 KJ
而 1 Kg 飽和蒸汽在165℃冷凝時釋放的汽化潛熱為2066KJ/KG。顯然,在制程換熱應用中,過熱蒸汽的過熱熱焓很小。不僅如此,更高的過熱汽溫還會在換熱面上形成溫度梯度,產生熱應力,使設備容易損壞。況且,在換熱過程中過熱蒸汽換熱系數(shù)低.而且是變化的,很難計量。這使得換熱設備很難選型和控制。換熱器使用過熱蒸汽時換熱面更多、設備更大。另外,過熱蒸汽更高的溫度,意味著換熱設備更高的設計參數(shù),更高的制造費用。
綜上所述,過熱蒸汽決不能直接用于制程換熱,而必須經減溫后再用于制程換熱。