
蒸发器要的是饱和蒸汽:压力稳、干度高、不带水。锅炉出来的蒸汽往往过热、压力也高于需求,中间还要经过一段管网。
这三段里每一段都可能出问题。现场经常看到的情况是:锅炉没问题、蒸发器没问题,中间的蒸汽条件一塌糊涂,结果产量上不去。
蒸发系统常用的生蒸汽压力在 0.3–0.8 MPa(表压)。压力高,饱和温度就高,传热温差大,需要的面积小。
参照一下:0.4 MPa 饱和温度约 152℃,0.6 MPa 约 165℃,0.8 MPa 约 175℃。每提高 0.2 MPa,温差多 10℃ 出头。
但压力高,设备等级、垫片、阀门、制造检验的要求都跟着上去,成本不是线性涨的。我们一般推荐 0.5–0.6 MPa,是个比较平衡的点。
超过 1.0 MPa 通常不划算。温差带来的面积节省,抵不上设备等级的跃升。
过热蒸汽在冷凝段的传热系数远低于饱和蒸汽。过热度 20–50℃ 时,换热系数可能只有饱和蒸汽的五分之一到十分之一。
这意味着一段换热面积几乎白给了。所以过热蒸汽必须先减温再用。
减温方式主要是喷水减温器,或者用汽水换热器间接减温。减温后的过热度控制在 5–10℃ 以内。
减温水的水质很关键。要用除盐水,电导率 10 μS/cm 以下。用普通软水甚至自来水,带进去的盐分会在换热面上结垢,等于自己给自己添堵。
一体式减温减压阀用得最多,出口压力波动控制在 ±0.02–0.05 MPa。波动太大,蒸发系统的温度就会跟着晃。
减压比不宜过大。超过 5:1,噪声和振动都很明显,阀芯寿命也短。压差实在大的,做两级减压。
安全阀、压力表、温度计必须配齐,这既是操作需要,也是压力容器的合规要求。
装置到蒸发器入口的管径按蒸汽比容算,流速取 20–40 m/s。管径选小了压降大,选大了投资和散热都上去。
蒸汽在管里的流速,饱和蒸汽取 20–40 m/s,过热蒸汽可以到 40–60 m/s。
管径怎么算,举个具体的:蒸汽量 3 t/h 折合 0.83 kg/s,0.5 MPa 饱和蒸汽比容约 0.37 m³/kg,体积流量 0.31 m³/s;流速取 30 m/s,管内径约 115 mm,取 DN125。
管网每 100 m 的压降大致 0.02–0.05 MPa,散热还会让干度下降。长距离输送的项目,这一项要单独核算。
保温必须做。保温后外表面温度不超过环境温度加 25℃,这是一个常用的验收标准。
锅炉汽水共腾、负荷突变、暖管不充分,都会让蒸汽带水。
带水的蒸汽会冲蚀换热管,还会在管道里造成水击——那种闷响一听就知道。水击厉害的时候能把管架打变形。
判断标准:蒸汽干度低于 0.95 就要处理了。现场简易判断是看疏水器的排水量,排出来的水明显偏多说明带水。
措施上,汽水分离器的分离效率一般 95%–99%,装在蒸发器入口前;再加疏水器和充分的暖管程序。
管网末端和每一个低点都要设疏水器。漏掉一个低点,那里的积水就是水击的来源。
启动疏水要排量大,运行疏水排量小,两者通常并联安装。启动时开大阀,正常后关掉。
选型按压差和排量,留 2–3 倍余量。疏水不畅的直接后果是换热面下部积水,有效面积减少,产量下降。
蒸汽侧凝结水温度 150–170℃,这部分热量要回收。
常见的去向是回锅炉房除氧器,或者用来预热进料。回收率能做到 70%–90%。
回锅炉有水质要求:电导率一般要低于 50 μS/cm,超标就得先处理。换热管漏了是电导率超标的最常见原因,发现异常先查漏。
不回锅炉的凝结水至少也要过一级换热,把热量拿回来再排。直接排掉 150℃ 的水,是纯粹的浪费。
蒸汽流量计必须装。涡街或者孔板都可以,精度 ±1%–2%。
没有计量,吨水汽耗就算不出来,也就没法判断装置是不是在合理区间运行。多效蒸发这个指标一般 0.3–0.45 kg 汽/kg 水(三效),是最值得盯的一个数。
流量计装在减温减压之后、蒸发器入口之前。装在减压前,读数和实际进蒸发器的不是同一个状态。
拿锅炉额定压力直接用,不做减压。压力波动大,而且设备等级被迫抬高。
减温用普通水。省下的除盐水钱,会以清洗和换管的形式还回去。
不装蒸汽流量计。这是最省钱也最不该省的一项。
不是。压力高温差大、面积小,但设备等级、垫片寿命、结垢速率都跟着上升。0.5–0.6 MPa 是常规推荐值,超过 1.0 MPa 一般就不划算了。
不建议。过热度 20–50℃ 时,冷凝段换热系数只有饱和蒸汽的五分之一到十分之一,等于一部分面积白给了。先减温,把过热度压到 5–10℃ 以内。
每 100 m 压降 0.02–0.05 MPa 是常见范围。超过 0.1 MPa 就要查了,多半是管径选小了或者流速过高。顺带看一下疏水器的工作状态,疏水不畅也会表现为压降异常。
装在减温减压装置之后、蒸发器入口之前。这个位置读到的才是真正进设备的蒸汽量,拿它算吨水汽耗才准。
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