提高蒸汽供热系统热能利用率的技术措施

摘要 本文阐述了正确选择疏水阀、凝结水闪蒸汽控制和再利用，以及根据压力、温度梯次利用蒸汽在提高蒸汽供热系统热能利用率上的重要作用，强调凝结水回收的重要意义。

关键词 蒸汽供热系统 设计 节能

蒸汽作为热媒将热能输送至各种用热设备，以满足采暖、供热和各种工艺过程的加热、干燥、加湿等不同需求。在当前国家将科学发展观确定为重要国策，广泛着力倡导节约能源资源的形势下，全面深入的分析已有的各种蒸汽供热系统，我们会发现，提高蒸汽供热系统的热能利用率尚存在较大空间。认真分析存在的问题，寻求规律性的认识，合理确定技术对策，促进蒸汽热能利用由粗放型向集约型转变，对于我们这个有十三亿人口的发展中大国是非常必要的，也是十分迫切的。既具有重要的现实意义，又具有长远的战略意义。

根据以往的设计及工程实践，当前提高蒸汽热能利用率主要应抓紧解决以下几个问题：

1. 正确选择疏水阀至关重要。

一套蒸汽供热系统，当携带大量潜热的蒸汽在热能利用过程中释放以后，必然凝结成凝结水，正常选择疏水装置，及时将凝结水从系统中排除，既是保障蒸汽供热系统正常稳定工作的重要条件，同时也是提高系统热能利用率的重要前提。疏水装置选择不当，不但会造成系统工作不正常，而且会造成蒸汽携带的热能不可避免的浪费。

疏水装置是由疏水阀、过滤器和必要的阀门（球阀或截止阀）组成的。

疏水阀是疏水装置的核心组件，过去曾有排水阻汽器的称谓，意思是能够及时顺畅地从系统中排除凝结水，同时又能有效阻止蒸汽无效泄漏。疏水阀有多种类型，经常为人们选用的主要有倒置桶型、浮球型、圆盘型、热静力型疏水阀和具有凝结水提升功能的自动差压型疏水阀等。各种疏水阀，由于其工作原理不同，其功能也不同，所以疏水阀选用必须注意：

根据实际需要，按疏水阀不同特点选用。

ARMSTRONG（阿姆斯壮）疏水阀在技术上比较成熟，该产品的主要性能见下表

（4）低压下运行十分不良 （5）污物使阀无法关闭 （6）感温元件损坏时失效。

按上述特点分析可以看出

・仅考虑疏水能力，不考虑节能是不可取的。目前圆盘型疏水阀大量使用于系统末端，几乎达到普及程度，从表1看出显然极不恰当。蒸汽供热系统疏水阀漏气十分严重，有的漏气率甚至达到10%以上，与之有密切关系，需特别注意。

・按上表可以把疏水阀大致分为2类，即分为中间疏水阀，其后按其背压可再次供给下一级用热设备；再一类为末端疏水阀，安装于系统末端，作最后疏水用，这种梯次配置，当是提高蒸汽热能利用率好办法。

・倒置桶形疏水阀最大优点在于其漏气率很低，应作为系统末端疏水阀。

・蒸汽系统疏水必须认真考虑排除空气和CO2气问题，优先选择具有排气功能的疏水阀十分重要。

疏水阀选择上认真考虑其适用压力、计算疏水量选择适宜规格的阀咀，不同用热设备考虑取用不同的疏水倍率（安全系数）也是很重要的。应按设计规范、使用要求及产品样本，本着适用、可靠、经济的原则综合考虑合理选用。使用优质可靠产品，价格较高，但通过节约热能的效益能很好补偿增加的费用，已为大量工程实践所证实，因此严格考察供应商，选择优质产品，杜绝仿冒产品，实为蒸汽供热系统设计中应认真处理好的问题。

2.控制闪蒸蒸汽量，实现凝结水过冷，是蒸汽供热系统节能的重要措施

疏水阀在疏水过程中，其装置都有一定内阻，不同产品其内阻不同，阀前压力减掉这个阻力则等于阀后压力，称之为疏水阀背压。有的文献称这个压力为疏水阀恢复压力。疏水阀背压意味着凝结水输出时具有一定压力，那么这些凝结水或汽-水混合物必然具有该背压下的热力状态，当这些凝结水输往压力低的地方，例如广泛使用的与大气连通的开式凝结水箱，势必在降压过程中，由凝结水中再次蒸发出蒸汽，既然蒸发出的是蒸汽，则必然携带有4倍以上显热量的潜热，以往对此有普遍忽视的倾向，实际上，这是蒸汽供热系统热能利用率难于提高的一个重要因素。

通常将凝结水在疏水阀背压与凝结水箱压力之间的压差下由凝结水产生的二次蒸发汽称为凝结水闪蒸蒸汽，图1给出了凝结水闪蒸蒸汽率和闪蒸蒸气量。

-0.14 0 0.35 0.70 0.105 1.40 2.10 0 0.70 1.40 2.10 2.80

背压下凝结水压力（MPa） 背压下凝结水压力（MPa）

a）凝结水减压时蒸发的闪蒸蒸汽率 b）每m3凝结水在大气压下闪蒸蒸汽量

闪蒸蒸汽量也可按下式计算

设一套疏水装置，疏水量1000kg/h，疏水阀背压0.3MPa，疏水到开式水箱（0MPa），计算其闪蒸蒸汽量及热量损失（按饱和蒸汽考虑）

0.3MPa水显热为 =601 kJ/kg

0.0 MPa水显热为 =415 kJ/kg 全热为 =2673 kJ/kg 潜热为r2=2258 kJ/kg

每小时闪蒸蒸汽量 kg/h ，闪蒸蒸汽量是凝结水量的8.24%

每小时闪蒸蒸汽带走的热量 kJ/kg

假定疏水阀前饱和蒸汽压力为0.4MPa，蒸汽全热为2746kJ/kg，若疏水阀不漏气，则1000kg/h蒸汽总热为2746x1000=2，746，000，那闪蒸蒸汽带走的热损失为

3、按用热设备要求的不同温度、压力，按梯次利用方式设计蒸汽供热系统，是实现蒸汽热能集约化利用，提高蒸汽热能利用率，节约能源的好方法。

通常蒸汽供应的用热设备其入口压力和温度有不同要求，在工业建筑中这很常见。即使是民用建筑，在应用蒸汽做热媒的采暖和热水供应系统，在热力系统方案设计阶段，也可以通过选用入口压力、温度参数不同的设备使其分级。这样便可以实现蒸汽供热系统用热的梯次配置。实现这样配置应做到两点