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1、. . 蒸汽蓄热器的应用和设计毕业论文目 录目录1第一章 蒸汽蓄热器的应用4一锅护负荷的波动和消除波动的方法4二蒸汽蓄热器的原理和结构5三蒸汽蓄热器在供热系统中的应用原理7四蒸汽蓄热器的适用技术条件和领域101应用于用汽负荷波动较大的供热系统102应用于瞬时耗汽量极大的供热系统103应用于汽源间断供汽的或流量波动的供热系统114应用于需要蓄存蒸汽供随时需用的场合11五在锅炉供热系统装用蒸汽蓄热器后的效益121节省锅炉燃料132增大锅炉供汽能力,节省建设投资163减少锅炉故障,延长锅炉使用寿命174保持供汽压力稳定,可提高产品的产量和质量175有利于保护环境186减轻司炉的劳动强度187具有应急
2、的蒸汽储备188节省劳动力19第二章 蒸汽蓄热器的结构设计和热工计算19一变压式蒸汽蓄热器的设计191蓄热器筒体192充热装置和排汽装置263附属装里314保温装置335自动调节装置33二典型变压式蒸汽蓄热器34三蒸汽蓄热器的热工计算361基本概念362单位蓄热量的计算383最大允许蒸发量454充水系数和放热后的水位高度465工作压力和蓄热量的关系486热效率49四供热系统中锅炉的蓄热量50第三章蒸汽蓄热器的工程设计50一工程设计的步骤50二蒸汽蓄热器工程的供热系统设计521蒸汽蓄热器在供热系统中的联结方式522蒸汽蓄热器对波动负荷的直接平衡和间接平衡53三需要的蓄热量和蓄热器的容积计算571
3、波动负荷的特性分析582蓄热量的计算原则和方法613蓄热器的容积计算-74四蒸汽蓄热器的自动调节761压力自动调节772流量自动调节78五蒸汽蓄热器及其管道仪表的设计和安装80六工程的技术经济821装设蒸汽蓄热器后的主要经济效益822蒸汽蓄热器的造价和工程投资分析83七节能工程的经济评价85第四章蒸汽蓄热器的应用实例86一应用于用汽负荷波动幅度大、频率高的供热系统861制桨造纸厂862橡胶轮胎厂913酿酒厂924纺织印染厂975糖厂1036医院1087宾馆和大楼1118煤气厂112二应用于瞬时耗汽量极大的供热系统1141钢厂真空处理工艺1142空间技术试验室117三应用于汽源间断供汽或流量波动
4、的供热系统1201在钢厂配合废热锅炉1202垃圾焚烧场1223太阳能电站1244配合电热锅炉126四应用于储存一定数量的蒸汽供随时发生的紧急用汽127第五章 蒸汽蓄热器的安装和运行129一蒸汽蓄热器的安装1291地基和围栏1292安装129二蒸汽蓄热器的起动1291起动前的准备工作1292蒸汽蓄热器的充热1303蒸汽蓄热器的放热131三蒸汽蓄热器的正常运行操作1321典型供热系统中蓄热器的运行1322监视蒸汽蓄热器的水位1353监视蒸汽蓄热器的压力和水温1364经常检查止回阀和自动调节阀的工作情况137四蒸汽蓄热器的常见故障和处理1371进汽止回阀或排汽止回阀发生泄漏1372自动调节阀140五
5、蒸汽蓄热器的维护保养1411维护保养要点1412常用的保养方法141六蒸汽蓄热器蓄热量的简易测定法142第六章 蓄热器的技术发展概况和分类143一蒸汽蓄热器的技术发展概况143二预应力结构蒸汽蓄热器和过热蒸汽蓄热器150三蓄热器的基本结构原理1521储蓄显热于饱和流体中1522 . 储蓄显热于加压液体中153四蓄热器的典型型式和分类1541基瑟巴赫式锅炉给水蓄热器1542墨科勒式锅炉给水蓄热器1553膨胀式蒸汽蓄热器1574变压式蓄热和恒压式蓄热的联合系统1585蓄热器的分类160附录163附录一碟形封头圆柱形蓄热器容积计算163附录二椭圆形封头圆柱形蓄热器容积计算164附录三蒸汽蓄热器标准规
6、格164附录四特大型蒸汽蓄热器标准规格165附录五蒸汽蓄热器标准规格166第一章 蒸汽蓄热器的应用一 锅护负荷的波动和消除波动的方法在制浆造纸、化学纤维制造、纺织印染、制糖、制药、橡胶制品、食品、酿酒、化工原料、城市煤气、小氮肥造气、冶金及火力发电等厂的生产过程中,全厂用汽设备在运行中虽在一定限度内可以调整用汽时间以降低用汽峰值,但往往用汽负荷仍不均衡,出现较大的波动,迫使供汽锅炉的负荷也随之变动。由于一般锅炉的蓄热量有限,当外界用汽负荷达到高峰或低谷时,锅炉的供汽压力往往时降时升,锅炉的燃烧工况很不稳定,运行热效率下降,因此使司炉操作紧张,劳功强度高；燃料燃烧不完全,排出黑烟,污染环境；又因
7、供汽压力波动,往往使产品的产量和质量下降。为消除供汽锅炉负荷的较大波动,稳定供汽压力,提高锅炉的运行热效率,可在供汽系统中设置蓄热的装置,亦即热能的吞吐仓库,使锅炉连续地按满负荷或某一稳定的负荷运行。当外界用汽负荷低锅炉供汽有多余时,就将热能储蓄于蓄热装置；在发生高峰负荷锅炉供汽不足时,蓄热装置就释放出所蓄热能以补不足。这样就使锅炉负荷不必跟随用汽负荷的波动而变动,在稳定的燃烧工况下达到最佳的运行热效率。近代冶金厂等工厂为节约能源回收余热而采用余热锅炉,但由于有些冶金炉的生产有周期性,一个在产周期中有加料、冶炼、成品和出炉等过程,然后重复这些生产过程,因此排出的烟气余热是间断的、周期性的,使余
8、热锅炉只能间断地产生蒸汽,蒸汽流量和压力都有波动。为使这间断供汽的汽源变为连续稳定的汽源以利于用户应用,可以在供汽系统中设置储存余热锅炉间断产生的蒸汽的蓄热装置。实现储蓄蒸汽的独立装置现在常用的有两种：即变压式蓄汽器和变压式蒸汽蓄热器.变压式蓄汽器俗称储汽包或干汽包,属干式定容变压式蓄热器,一般为外壁包有保温层的钢制圆柱形压力容器,它直接储蓄蒸汽。在容器蓄存或释放蒸汽时器内压力随之升高或降低。它的特点是结构简单,能储存过热蒸汽。因为蒸汽的比容大,如果需要储蓄的蒸汽量很多时,就需要体积非常庞大的压力容器。变压式蒸汽蓄热器简称蒸汽蓄热器,是湿式定容变压式蓄热器,它与上述干汽包的蓄热原理和结构均不相
9、同。它以.水为载热体,蓄存蒸汽的热能于高压饱和水中,然后利用饱和水降压后发生闪蒸的原理再产生蒸汽,在相同容积下,它的蓄热量数十倍于干汽包.二 蒸汽蓄热器的原理和结构蒸汽蓄热器的工作原理是在压力容器中贮存水,将蒸汽通入这水中加热水,即传输热能于水,使容器内水的温度和压力升高,形成具有一定压力的饱和水；然后在容器内压力下降的条件下,饱和水成为过热水,立即沸腾而自蒸发,产生蒸汽。这是以水为载热体间接储蓄蒸汽的蓄热装置。容器中的水既是蒸汽和水进行热交换的传热介质,又是蓄存热能的载热体。常见的卧式蒸汽蓄热器的外形和结构如图1-1和1-2所示。它是钢制圆柱形压力容器,外壁敷有保温层。容器内部装有充蒸汽的分
10、配总管和支管,支管末端装有蒸汽喷头,喷头外围装有水流循环筒,容器壁上有蒸汽入口和出口、人孔、进水口,其底部有排水口和定位支座。此外,装有压力计、水位计等检测控制仪表,并可根据不同工程的要求,装设蒸汽流量计、远传式压力计等。一般采用卧式的蒸汽蓄热器较多,也有立式的,均可安装在室外,通常装在锅炉房的附近。变压式蒸汽蓄热器在运行时容器内贮有约占总容积80-90%的热水,如图1-2所示,水面以上为蒸汽空间。在供汽锅炉按一定的蒸发量稳定地运行中,如用汽负荷小于锅炉蒸发量时,多余的蒸汽便经充热蒸汽入口止回阀、截止阀而进入蒸汽蓄热器中的蒸汽分配总管和支管,最后通过蒸汽喷嘴而向上扩散在水中并凝结为水,同时释放
11、出热量以加热水,这是伴随着相变的混合式热交换过程,也是传热和传质的热力过程。这时,容器内的压力和水温均升高,水位由于流入的蒸汽凝结为水而升高,水的焓值提高到与容器内压力相对应的饱和水焓值,这就是蓄热器的充热过程。充热终止时蓄热器内的最高压力称为充热压力,即蓄热器变压范围的上限。蓄热器内的蒸汽分配总管和支管、蒸汽喷头以及循环筒总称为加热装置。循环筒的作用是当蒸汽通过喷嘴连续喷入水中时,使筒内的水和汽向上流出筒的上口后扩散,这时因筒内上部汽水混合物流出后局部压力下降,使筒下口外的水流入筒内。如此不断循环对流,使容器内上下各部位的水温趋于接近。当用汽负荷大于锅炉蒸发量时,蒸汽蓄热器的送汽母管中汽压下
12、降,蓄热器内压力大于供汽母管中的压力,于是蓄热器汽空间中的蒸汽立即顶开排汽止回阀而流往送汽母管。同时,器内饱和水的压力立即下降,致水温高于降压后的相应饱和温度而成为过热水,形成剩余热量。过热水就迅速自蒸发,产生饱和蒸汽流出蓄热器送往热用户,补充该时锅炉直接供汽的不足,直到规定的放热压力为止。这时容器内压力和水温下降,水位下降,水的焓值降低,这就是蒸汽蓄热器的放热过程。放热终止时的最低压力称为放热压力,即蓄热器变压范围的下限。实验表明放热过程中过热水的蒸发从数量上来衡量是以水体的连续沸腾蒸发为主,伴随着水的表面蒸发。这种蓄热器依靠容器内饱和水压力的升降变化,使容器内饱和水的焓值相应地变化,从而蓄
13、存或释放热能,称为变压式蒸汽蓄热器。变压式蓄热器中的水在经蒸汽充热提高温度和压力以后,只有在当蓄热器内压力下降时才形成过热水而发生自蒸发,所产生的蒸汽为饱和蒸汽,其压力必定低于充热压力。因此过热蒸汽或饱和蒸汽充入变压式蓄热器蓄存以后再释放出的蒸汽存在着压力比原充入蒸汽压力低和过热度消失的热力损失,亦即能质有所降低。三 蒸汽蓄热器在供热系统中的应用原理图1-3a表示一台蒸汽蓄热器与供汽锅炉并联的供热系统。在供汽母管上装有自动调节阀V1、V2,锅炉额定蒸发量为10t/h,压力1.37MPa。当低压热用户的用汽量为10t/h、压力0.29MPa时,锅炉供汽量与热用户用汽量基本平衡,在蒸汽蓄热器内蒸汽
14、无进出。图13b表示用汽量下降到5t/h,因锅炉仍按10t/h蒸发量运行,多余约5t/h蒸汽便流入蒸汽蓄热器蓄存。图1-3c表示用汽量增加到15t/h,单由锅炉供汽已不够,供汽母管中压力下降,于是蒸汽蓄热器内的高压热水迅速蒸发,输出蒸汽以补充锅炉供汽的不足。在上述图1-3 b、c中,蒸汽蓄热器发挥了在供热过程中的调节作用,消除了用汽负荷波动对锅炉运行的各种不利影响,使锅炉能在稳定的负荷下运行,同时保持供汽压力稳定,有利于生产工艺的顺利进行。图1-4a、b中为有高压和低压两种用汽压的波动用汽负荷的供热系统。在图l-4a中锅炉按10t/h蒸发量稳定运行,当高压用汽量增至5t/h、低压用汽量增至10t/h时,单由锅护供低压用汽不够,于是由蒸汽蓄热器将蓄存的蒸汽补充供给低压用户,以满足其用汽量。在图1-4b中高压、低压用汽量分别降到2t/h、5t/h,多余蒸气约3t/h便流入蒸汽蓄热器蓄存备用。图l-5为工厂中热电合产的自备火力发电站热力系统中装设蒸汽蓄热器的示意图。其中低压蒸汽负荷是波动的,当低压用汽量大于背压式汽轮机的排汽量时,就由蒸汽蓄热器补充供汽,这样就可使锅炉负荷和发电机组的发电量保持稳定,避免发生波动。图1-6表示一台
