如何理解和利用蒸汽系統(tǒng)熱平衡

蒸汽系統(tǒng)熱平衡是蒸汽用戶和蒸汽節(jié)能公司經(jīng)常提及的話題，它經(jīng)常被一些公司或個(gè)人濫用，一些企業(yè)甚至因?yàn)閷?duì)其誤解而付出了代價(jià)。那么，到底如何正確理解和有效利用蒸汽系統(tǒng)熱平衡呢？孚雷德今天從幾個(gè)方面與大家分享。

何為蒸汽系統(tǒng)熱平衡

蒸汽系統(tǒng)熱平衡是能量守恒定律在蒸汽系統(tǒng)中的應(yīng)用，即輸入系統(tǒng)的總熱能＝輸出系統(tǒng)的總熱能＋系統(tǒng)內(nèi)積累的熱能。通常，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)內(nèi)積累的熱能為零。因此，上面蒸汽系統(tǒng)熱平衡公式可以簡(jiǎn)化為：輸入系統(tǒng)的總熱能＝輸出系統(tǒng)的總熱能＝有效利用的熱能＋熱能損失。如此看來(lái)，就像能量守恒一樣，熱平衡是蒸汽系統(tǒng)的常態(tài)，任何蒸汽系統(tǒng)在任何時(shí)候都會(huì)處于熱平衡狀態(tài)。理解這一點(diǎn)是做好蒸汽系統(tǒng)節(jié)能增效工作的基礎(chǔ)。

蒸汽系統(tǒng)熱平衡組成

完整的蒸汽系統(tǒng)從燃料輸入到最終冷凝水排出和回收，包括蒸汽的產(chǎn)生、分配和輸送、蒸汽使用和冷凝水回收利用四個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)應(yīng)上面等式，輸入系統(tǒng)的總熱能包含：燃料燃燒熱值、鍋爐給水顯熱、系統(tǒng)補(bǔ)水帶入熱量、生產(chǎn)副產(chǎn)汽注入的熱能等。輸出系統(tǒng)總熱能包含：鍋爐排煙熱損失、鍋爐表面散熱損失、排污熱損失、管道與閥門以及設(shè)備散熱損失、有效利用的熱能、蒸汽泄漏熱損失、冷凝水外排熱損失、冷凝水閃蒸汽外冒熱損失等。

熱平衡涉及關(guān)鍵指標(biāo)

1）鍋爐效率：（蒸汽總吸熱量/燃料輸入總熱量)×100%。蒸汽總吸熱量＝蒸汽流量×(蒸汽焓值－給水焓值)；2）蒸汽系統(tǒng)總效率：(有效利用熱能/燃料輸入總熱能)×100%；3）冷凝水回收率：(回收的冷凝水量/產(chǎn)生的冷凝水總量)×100%；4）產(chǎn)品單耗，即單位產(chǎn)品消耗的蒸汽或燃料量，如每立方木材烘干消耗的蒸汽量或燃料量、每噸紙生產(chǎn)消耗的蒸汽量或燃料量；5）產(chǎn)汽能耗，比如，生產(chǎn)每噸蒸汽所消耗多少公斤標(biāo)煤或多少立方天然氣。

熱平衡分析實(shí)用意義

1）評(píng)估鍋爐效率、蒸汽分配和輸送效率、系統(tǒng)總效率等；2）尋找和識(shí)別能量損失點(diǎn)，比如排煙熱損失、鍋爐排污熱能損失、散熱損失、冷凝水熱能損失、蒸汽泄漏等；3）分析和評(píng)估節(jié)能潛力，計(jì)算通過(guò)優(yōu)化改造可以產(chǎn)生的節(jié)能效益、降碳效益以及運(yùn)行成本降低帶來(lái)的效益等；4）生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化，包括調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，如鍋爐空氣過(guò)剩系數(shù)、排污率、鍋爐輸出蒸汽壓力/溫度、設(shè)備用汽壓力和工藝加熱溫度等，以達(dá)到最佳效率；5）設(shè)備選型和改造依據(jù)，為新增設(shè)備或系統(tǒng)改造提供能耗數(shù)據(jù)/信息，有利于定制化改造方案的設(shè)計(jì)。

熱平衡效率提升措施 

提高熱平衡效率的措施包括：提高鍋爐效率、控制合適空燃比、降低排煙溫度、加強(qiáng)鍋爐本體保溫、合理控制排污頻率和排污量并從排污中回收熱能、優(yōu)化蒸汽和凝水管網(wǎng)布局、正確選擇管道口徑、對(duì)所有蒸汽管道和閥門等進(jìn)行絕熱保溫、梯度用能、提升蒸汽品質(zhì)、合理控制用汽壓力、精確控制工藝溫度、有效疏水阻汽、冷熱分流、有效回收利用工藝乏汽和閃蒸汽、高效回收冷凝水、完善和優(yōu)化計(jì)量系統(tǒng)、加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)和避免泄漏。

熱平衡分析常見(jiàn)誤區(qū)  

一些蒸汽用戶對(duì)蒸汽系統(tǒng)熱平衡存在誤區(qū)，因而把實(shí)現(xiàn)熱平衡當(dāng)做改造目標(biāo)，還大張旗鼓地去尋求“實(shí)現(xiàn)”熱平衡的軟件和服務(wù)。類似地，有些相關(guān)技術(shù)人員把精力花在保證系統(tǒng)前后熱平衡的計(jì)算和設(shè)計(jì)上。殊不知，根據(jù)能量守恒定律，蒸汽系統(tǒng)熱平衡是一個(gè)恒定不變的狀態(tài)，變化的只是熱能的有效利用率。而進(jìn)行蒸汽系統(tǒng)熱平衡分析，目的是通過(guò)量化系統(tǒng)中所有熱量的來(lái)龍去脈，診斷熱能利用效率低下的原因、計(jì)算熱能損失量并提出優(yōu)化改進(jìn)方案，這才是進(jìn)行蒸汽系統(tǒng)節(jié)能改造、優(yōu)化運(yùn)行和降低成本的重要步驟。