目前,随着能源及环保政策越来越高的要求,热电中心、集中供热已成为今后工厂用汽和区域供汽的发展方向。一般制程用汽设备均要求使用饱和蒸汽,而供热中心提供的往往高压高温的过热蒸汽,那么过热蒸汽和饱和蒸汽有何不同,是否可以直接用于制程换热呢?
一、什么是过热蒸汽
当蒸汽温度超过其相应压力下的饱和温度时,称为过热蒸汽,如 3 barg时,蒸汽饱和温度为143 .6℃,在这个压力下,温度超过 143.6℃的蒸汽即是过热蒸汽。过热蒸汽可通过两个方法获得:
1 ,使饱和蒸汽通过换热面继续加热, 2 ,干饱和蒸汽减压。
过热蒸汽与饱和蒸汽相比,具有更高的温度、更高的热量和更大的比容。在实际应用中,过热蒸汽主要用于发电厂的蒸汽轮机。根据Canlot 和Rankine气体循环原理,用过热蒸汽驱动汽轮机时具有更高的热效率,并可避免水滴溢出而冲蚀叶轮。蒸汽通过喷嘴推动叶轮转动,同时带动发电机转子旋转,这一过程消耗大量能量。如果是饱和蒸汽,能量的降低会导致部分蒸汽凝结成水。这不仅会造成水锤.同时水滴还会冲蚀叶轮。另外,过热蒸汽能以更高的流速输送,通过管道和喷嘴,因而对同样尺寸的气轮机可以提高它的性能。
二、过热蒸汽能直接用于制程换热吗
虽然过热蒸汽比饱和蒸汽有更高的焓值.但并不适用于制程换热。
如果过热蒸汽直接用于制程换热.在换热器内,过热蒸汽温度首先降至饱和温度,再在恒定的饱和温度下再放出汽化潜热。
虽然过热蒸汽温度更高,具有比饱和蒸汽更多的热量,但这部份多出的热量与汽化潜热相比却非常小。例如:
6 barg,175℃的过热蒸汽.其比焓认为是1.186KJ/Kg℃.过热蒸汽在冷凝前必须冷却到饱和温度6barg ,165℃。因此1Kg过热蒸汽冷却到饱和温度时释放出的热量为:
1Kg x1.186 KJ/Kg 。c x(175—165) 。c=11 .86 KJ
而 1 Kg 饱和蒸汽在165℃冷凝时释放的汽化潜热为2066KJ/KG。显然,在制程换热应用中,过热蒸汽的过热热焓很小。不仅如此,更高的过热汽温还会在换热面上形成温度梯度,产生热应力,使设备容易损坏。况且,在换热过程中过热蒸汽换热系数低.而且是变化的,很难计量。这使得换热设备很难选型和控制。换热器使用过热蒸汽时换热面更多、设备更大。另外,过热蒸汽更高的温度,意味着换热设备更高的设计参数,更高的制造费用。
综上所述,过热蒸汽决不能直接用于制程换热,而必须经减温后再用于制程换热。