李凱

摘 要：文章論述了傳洋集團(tuán)煉鋼廠蓄熱器蓄熱問題的解決，從熱力計(jì)算角度分析了蓄熱器供氣不足和不穩(wěn)定原因，為快速解決蓄熱問題提供了理論幫助。

關(guān)鍵詞：蓄熱器；蓄熱問題；研究分析

據(jù)山東傳洋集團(tuán)煉鋼廠反映我公司為其生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐煙道配套的180m3蓄熱器在給其集團(tuán)下屬發(fā)電廠供汽時(shí)出現(xiàn)供汽不穩(wěn)定和不足的情況，我公司派我到現(xiàn)場(chǎng)與鋼廠進(jìn)行交流和分析并解決了問題，促成了文章的產(chǎn)生。通過文章旨在分析當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的情況，并對(duì)影響蓄熱器蓄熱的因素進(jìn)行探討，供同行參考，特別對(duì)使用單位在如何使用蓄熱器提供一些方便。

1 蓄熱器的概述和基本原理

蓄熱器是一種儲(chǔ)藏?zé)崮艿墓?jié)能環(huán)保設(shè)備，在轉(zhuǎn)爐煙道余熱系統(tǒng)中能調(diào)整供熱狀態(tài)使其更為經(jīng)濟(jì)的使用；因?yàn)闊掍撧D(zhuǎn)爐有吹煉周期，所以與其連接的余熱鍋爐設(shè)備產(chǎn)汽有周期性。這時(shí)蓄熱器能夠穩(wěn)定汽源，提高鍋爐效率。

蓄熱器的基本工作原理利用的是不同壓力下飽和水對(duì)水蒸氣的焓值不同的原理。當(dāng)蓄熱器蓄熱時(shí)，蓄熱器壓力上升溫度升高，水蒸氣溶解到水中水位上升；蓄熱器放熱時(shí)溫度降低壓力下降，水重新沸騰產(chǎn)生蒸汽。

2 蓄熱器的基本操作參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的傳洋集團(tuán)的蓄熱器參數(shù)是該蓄熱器容積為180m3，設(shè)計(jì)壓力為2.45，溫度為225℃，充熱壓力2.45±0.1MPa，放熱壓力1.27±0.1MPa，并且此轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)是兩臺(tái)120T轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐供兩臺(tái)180m3蓄熱器。

3 蓄熱器理論最大蓄熱量的計(jì)算

我們查水汽特性表可得傳洋集團(tuán)蓄熱器在充熱壓力P1下飽和水和飽和蒸汽的焓為h1′=956.96kJ/kg，h1″=2801.92kJ/kg；在放熱壓力P2下飽和水和飽和蒸汽的焓為h2′=825.55kJ/kg，h2″=2787.12kJ/kg。充熱壓力P1下飽和水的重度γ1′=836.61kg/m3。

所以蓄熱器的單位水容積的蓄熱能力

g0={（h1′-h2′）/[（h1″+h2″）/2]}×γ1′={（956.96-825.55）/[（2801.92+2787.12）/2]}×836.61=38.34kg蒸汽/m3

蓄熱器總蓄熱能力計(jì)算：

Gχ=V*g0*η*φ

式中：Gχ-蓄熱能力，kg蒸汽；V-蓄熱器全容積，m3；η-蓄熱器熱效率，由于在充熱和放熱過程，蓄熱器所在系統(tǒng)由于管道和一些閥門的流阻，泄漏及散熱損失，加上蓄熱器本身的消耗，經(jīng)過我們反復(fù)實(shí)踐和計(jì)算一般取值為0.98；φ-蓄熱器充水系數(shù)，由于蓄熱器在放熱時(shí)要有一定蒸發(fā)面積和空間，而且如果水位過高放出的蒸汽會(huì)嚴(yán)重帶水，所以為了讓蒸汽能充分放出，并且保持98%以上的干度充水系數(shù)一般取0.7～0.8。

所以單個(gè)蓄熱器總蓄熱能力Gχ=180*38.34*0.98*0.8=5410.54 kg蒸汽。

4 蓄熱器的實(shí)際工況及計(jì)算

根據(jù)我和傳洋集團(tuán)相關(guān)人員的交流分析和實(shí)地的觀察測(cè)試，當(dāng)時(shí)蓄熱器是由一臺(tái)120T轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐供兩臺(tái)蓄熱器蓄熱導(dǎo)致蓄熱器的平均充熱壓力為1.3MPa，放汽使用壓力為0.8MPa，實(shí)際充水系數(shù)僅為0.7左右。

所以我們查水汽特性表可得傳洋集團(tuán)蓄熱器實(shí)際使用情況在充熱壓力P1下飽和水和飽和蒸汽的焓為h1′=814.89kJ/kg，h1″=2786.99kJ/kg；在放熱壓力P2下飽和水和飽和蒸汽的焓為h2′=721.2kJ/kg，h2″=2768.86kJ/kg。充熱壓力P1下飽和水的重度γ1′=874.27kg/m3。

所以蓄熱器的單位水容積的蓄熱能力

g0={（h1′-h2′）/[（h1″+h2″）/2]}×γ1′={（814.89-721.2）/[（2786.99+2768.86）/2]}×874.27=29.49kg蒸汽/m3

實(shí)際單個(gè)蓄熱器總蓄熱能力Gχ=V*g0*η*φ=180*29.49*0.98*0.

7=3641.43kg蒸汽

5 蓄熱器供氣不足和不穩(wěn)定的分析

通過以上兩種計(jì)算可以看出傳洋集團(tuán)的兩臺(tái)蓄熱器實(shí)際蓄熱能力是達(dá)不到設(shè)計(jì)的蓄熱能力的，所以供氣是不足的。而造成蓄熱能力不足我們通過對(duì)比可以看出設(shè)計(jì)的壓力充熱為2.45MPa，放汽壓力為1.27MPa，壓力差為1.18MPa。而實(shí)際工作時(shí)充熱壓力為1.3MPa，放熱壓力為0.8MPa，壓力差僅為0.5MPa。這就導(dǎo)致蓄熱器單位水容積的蓄熱能力比設(shè)計(jì)值要小。其次實(shí)際蓄熱器的充水系數(shù)為0.7，這再次導(dǎo)致蓄熱器的總蓄熱能力又一次減少。供氣不穩(wěn)定的原因：根據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)的觀察和研究，該蓄熱器有放散裝置工廠為了蓄熱器安全使用將放散閥設(shè)置成了較低就起跳，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)爐在吹煉時(shí)瞬時(shí)蒸發(fā)變大導(dǎo)致放散閥很容易起跳，而為了防止放散閥過度起跳，又將出汽口的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥開大，來緩減峰值蒸發(fā)對(duì)放散閥的壓力，這樣就使得在轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)出汽口隨著煉鋼周期的波動(dòng)而變化，不能有一個(gè)合理的蓄放壓力差，破壞了蓄熱器的工作規(guī)律，使得電廠用氣出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

6 蓄熱器蓄熱問題的解決

根據(jù)以上分析我們已經(jīng)很清楚蓄熱器問題的所在：蓄熱器充放熱壓力差太小，造成單位蓄熱能力差。（1）我要求工廠將放散閥提高放散壓力，因?yàn)槲曳皆O(shè)備的設(shè)計(jì)壓力為2.45MPa，只要放散壓力在合理范圍設(shè)備是絕對(duì)安全的，提高了放散壓力也就相當(dāng)于提高了充熱壓力；（2）作者要求工廠在蓄熱器蒸汽出口加裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，并將出口壓力穩(wěn)定在0.6MPa左右，因?yàn)楦鶕?jù)作者和發(fā)電廠的交流，汽輪機(jī)0.6MPa的蒸汽壓力已經(jīng)滿足生產(chǎn)要求了。這樣就降低了放了壓力讓充放壓力差更加大了。由于加裝了自動(dòng)控制閥是的出口壓力的穩(wěn)定同時(shí)解決了蓄熱器供氣不穩(wěn)定的問題。經(jīng)過傳洋工廠這樣調(diào)試最終由于一臺(tái)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐供兩臺(tái)蓄熱器的原因，充熱壓力只能最大維持在1.4MPa左右，而放熱壓力穩(wěn)定在0.6MPa。

所以我們查水汽特性表可得傳洋集團(tuán)蓄熱器在調(diào)整后充熱壓力P1下飽和水和飽和蒸汽的焓為h1′=830.24kJ/kg，h1″=2789.37kJ/kg；在放熱壓力P2下飽和水和飽和蒸汽的焓為h2′=670.67kJ/kg，h2″=2756.66kJ/kg。充熱壓力P1下飽和水的重度γ1′=870.39kg/m3。

所以蓄熱器的單位水容積的蓄熱能力

g0={（h1′-h2′）/[（h1″+h2″）/2]}×γ1′={（830.24-670.67）/[（2789.37+2756.66）/2]}×870.39=50kg蒸汽/m3

調(diào)整后單個(gè)蓄熱器總蓄熱能力Gχ=V*g0*η*φ=180*50*0.98*0.7=6174kg蒸汽。

所以調(diào)整后該蓄熱器總蓄熱能力已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)要求，所以供氣也滿足了生產(chǎn)的要求。

7 結(jié)束語

從傳洋集團(tuán)蓄熱器的蓄熱問題解決來看，影響蓄熱器蓄熱問題最大的因素就是蓄熱器在使用過程中的充放熱時(shí)的壓力梯度。因此用戶在使用時(shí)一定要注意對(duì)蓄熱器蒸汽進(jìn)口和蒸汽出口壓力的控制，通過用自動(dòng)控制閥能夠更好的保證蓄熱器的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]程祖虞.蒸汽蓄熱器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

[2]江蘇機(jī)械鍋爐科技情報(bào)網(wǎng).工業(yè)鍋爐使用手冊(cè)[M].江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1991.

[3]嚴(yán)家 ，余曉福，王永青.水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表（第二版）[M].高等教育出版社.