關(guān)于180m3蓄熱器蓄熱問(wèn)題的分析

李凱

摘 要：文章論述了傳洋集團(tuán)煉鋼廠蓄熱器蓄熱問(wèn)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(wèn)題提供了理論幫助。

關(guān)鍵詞：蓄熱器；蓄熱問(wèn)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(wèn)題，促成了文章的產(chǎn)生。通過(guò)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(guò)程，蓄熱器所在系統(tǒng)由于管道和一些閥門(mén)的流阻，泄漏及散熱損失，加上蓄熱器本身的消耗，經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)度起跳，又將出汽口的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，來(lái)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(wèn)題的解決

根據(jù)以上分析我們已經(jīng)很清楚蓄熱器問(wèn)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(mǎn)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(wèn)題。經(jīng)過(guò)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(guò)了設(shè)計(jì)要求，所以供氣也滿(mǎn)足了生產(chǎn)的要求。

7 結(jié)束語(yǔ)

從傳洋集團(tuán)蓄熱器的蓄熱問(wèn)題解決來(lái)看，影響蓄熱器蓄熱問(wèn)題最大的因素就是蓄熱器在使用過(guò)程中的充放熱時(shí)的壓力梯度。因此用戶(hù)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(guò)用自動(dòng)控制閥能夠更好的保證蓄熱器的運(yùn)行。

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