關于180m3蓄熱器蓄熱問題的分析

李凱

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

關鍵詞：蓄熱器；蓄熱問題；研究分析

據山東傳洋集團煉鋼廠反映我公司為其生產的轉爐煙道配套的180m3蓄熱器在給其集團下屬發電廠供汽時出現供汽不穩定和不足的情況，我公司派我到現場與鋼廠進行交流和分析并解決了問題，促成了文章的產生。通過文章旨在分析當時出現的情況，并對影響蓄熱器蓄熱的因素進行探討，供同行參考，特別對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

蓄熱器是一種儲藏熱能的節能環保設備，在轉爐煙道余熱系統中能調整供熱狀態使其更為經濟的使用；因為煉鋼轉爐有吹煉周期，所以與其連接的余熱鍋爐設備產汽有周期性。這時蓄熱器能夠穩定汽源，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水蒸氣的焓值不同的原理。當蓄熱器蓄熱時，蓄熱器壓力上升溫度升高，水蒸氣溶解到水中水位上升；蓄熱器放熱時溫度降低壓力下降，水重新沸騰產生蒸汽。

2 蓄熱器的基本操作參數

根據設計院提供的傳洋集團的蓄熱器參數是該蓄熱器容積為180m3，設計壓力為2.45，溫度為225℃，充熱壓力2.45±0.1MPa，放熱壓力1.27±0.1MPa，并且此轉爐系統是兩臺120T轉爐余熱鍋爐供兩臺180m3蓄熱器。

3 蓄熱器理論最大蓄熱量的計算

我們查水汽特性表可得傳洋集團蓄熱器在充熱壓力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，經過我們反復實踐和計算一般取值為0.98；φ-蓄熱器充水系數，由于蓄熱器在放熱時要有一定蒸發面積和空間，而且如果水位過高放出的蒸汽會嚴重帶水，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一般取0.7～0.8。

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

4 蓄熱器的實際工況及計算

根據我和傳洋集團相關人員的交流分析和實地的觀察測試，當時蓄熱器是由一臺120T轉爐余熱鍋爐供兩臺蓄熱器蓄熱導致蓄熱器的平均充熱壓力為1.3MPa，放汽使用壓力為0.8MPa，實際充水系數僅為0.7左右。

所以我們查水汽特性表可得傳洋集團蓄熱器實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

實際單個蓄熱器總蓄熱能力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定的分析

通過以上兩種計算可以看出傳洋集團的兩臺蓄熱器實際蓄熱能力是達不到設計的蓄熱能力的，所以供氣是不足的。而造成蓄熱能力不足我們通過對比可以看出設計的壓力充熱為2.45MPa，放汽壓力為1.27MPa，壓力差為1.18MPa。而實際工作時充熱壓力為1.3MPa，放熱壓力為0.8MPa，壓力差僅為0.5MPa。這就導致蓄熱器單位水容積的蓄熱能力比設計值要小。其次實際蓄熱器的充水系數為0.7，這再次導致蓄熱器的總蓄熱能力又一次減少。供氣不穩定的原因：根據我們現場的觀察和研究，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置成了較低就起跳，這樣當轉爐在吹煉時瞬時蒸發變大導致放散閥很容易起跳，而為了防止放散閥過度起跳，又將出汽口的手動調節閥開大，來緩減峰值蒸發對放散閥的壓力，這樣就使得在轉爐煉鋼時出汽口隨著煉鋼周期的波動而變化，不能有一個合理的蓄放壓力差，破壞了蓄熱器的工作規律，使得電廠用氣出現不穩定的情況。

6 蓄熱器蓄熱問題的解決

根據以上分析我們已經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，因為我方設備的設計壓力為2.45MPa，只要放散壓力在合理范圍設備是絕對安全的，提高了放散壓力也就相當于提高了充熱壓力；（2）作者要求工廠在蓄熱器蒸汽出口加裝自動調節閥，并將出口壓力穩定在0.6MPa左右，因為根據作者和發電廠的交流，汽輪機0.6MPa的蒸汽壓力已經滿足生產要求了。這樣就降低了放了壓力讓充放壓力差更加大了。由于加裝了自動控制閥是的出口壓力的穩定同時解決了蓄熱器供氣不穩定的問題。經過傳洋工廠這樣調試最終由于一臺轉爐余熱鍋爐供兩臺蓄熱器的原因，充熱壓力只能最大維持在1.4MPa左右，而放熱壓力穩定在0.6MPa。

所以我們查水汽特性表可得傳洋集團蓄熱器在調整后充熱壓力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

調整后單個蓄熱器總蓄熱能力Gχ=V*g0*η*φ=180*50*0.98*0.7=6174kg蒸汽。

所以調整后該蓄熱器總蓄熱能力已經超過了設計要求，所以供氣也滿足了生產的要求。

7 結束語

從傳洋集團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的壓力梯度。因此用戶在使用時一定要注意對蓄熱器蒸汽進口和蒸汽出口壓力的控制，通過用自動控制閥能夠更好的保證蓄熱器的運行。

參考文獻

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