過熱蒸氣蒸氣輸送

工業(yè)用輸送蒸氣的管道一般用GB/T 8163的 20無縫鋼管。過熱蒸氣參考 GB /T 8163 的 20 無縫鋼管在不同溫度下的許用應(yīng)力表來選取鋼管。若一般的飽和蒸氣， 參考飽和蒸氣與溫度對應(yīng)表來確定溫度，再選取鋼管的直徑和壁厚。在蒸氣管道輸送過程中，其法蘭會隨著溫度的升高而降低其最高允許工作壓力。故參考 20 鋼制法蘭在不同溫度下的最高允許工作壓力( 表壓) 來選取法蘭。如果用管道輸送過熱蒸氣， 到用汽點前再減溫減壓: 輸送壓力為2.8MPa， 輸送過熱蒸氣的管道按照GB /T 8163 選用 20 鋼管(Φ139.7mm × 6.3 mm) ， 管道單重為 20.72 kg /m；相對應(yīng)的過熱蒸氣流速為 32.9m /s; 溫度為 350 ℃ 的過熱水蒸氣法蘭選用 PN63 的法蘭等級。

如果在源頭就減溫減壓， 直接減到 1. 6 MPa 飽和蒸氣，要輸送 16 t /h 的蒸氣， 按 GB /T 8163 選用 20 鋼管( Φ168.3 mm × 5.6 mm) ，管道單重為 22.47 kg /m，相對應(yīng)的蒸氣流速為 21.8 m /s， 法蘭選用 PN25 的法蘭等級，見表 1。

結(jié)果表明把同樣質(zhì)量的過熱蒸氣變?yōu)轱柡驼魵廨斔停w積增大，管道直徑增大，蒸氣流速變慢，法蘭等級減低。長距離輸送蒸氣管道間連接一般為直接焊接，所用法蘭很少，所以在法蘭上增加的投資極其有限，而管道的重量可以節(jié)約很多(從 22.47 kg /m 降到 20.72kg /m) ，用管道輸送過熱蒸氣可以節(jié)約成本， 經(jīng)濟性比較好。過熱蒸氣在管道輸送過程中， 除了冷啟動時基本沒有積聚的冷凝水排出， 大大地減少了輸送過程中的熱損失。飽和蒸氣在管路輸送的過程中會有冷凝水積聚排出，損失能耗。蒸氣遠距離輸送過程中有壓力損失.，管路、彎頭、閥門等管路損失， 如果飽和蒸氣遠距離輸送到用汽點時難以準確控制蒸氣的壓力和溫度。飽和蒸氣遠距離輸送， 易產(chǎn)生水擊， 因此需要在蒸氣輸送管網(wǎng)中增加疏水器來避免或減少輸送中的水擊問題。所以無論選用外供蒸氣還是自備蒸氣的制漿造紙廠，在輸送過程中應(yīng)盡量輸送過熱蒸氣，到用汽點前再減溫減壓。

過熱蒸氣的性質(zhì)使其可作為理想的做功介質(zhì)( 如發(fā)電機組的透平) 和傳質(zhì)介質(zhì)， 但不是一個很好的傳熱介質(zhì)。過熱度過大的蒸氣應(yīng)用很少， 這是因為過熱蒸氣在冷凝釋放蒸發(fā)焓之前必須先冷卻到飽和溫度， 與飽和蒸氣的蒸發(fā)焓( 汽化潛熱) 相比， 過熱蒸氣冷卻到飽和溫度釋放的熱量( 顯熱) 很小， 熱交換表面溫度梯度較大， 蒸氣過熱時換熱率較低。如某造紙廠用 0.5MPa 的 195 ℃ 的過熱蒸氣來加熱紙張， 其可用的熱量分為兩部分，一部分為顯熱 2.365 49 × ( 195.00 － 158.95) = 85 kJ /kg， 另一部分為汽化潛熱 2 085. 7 kJ /kg( 不考慮分段回用) 。相比于汽化潛熱， 顯熱只占了不到 4% 。

飽和蒸氣作為傳熱媒質(zhì)用于硫化橡皮絕緣電線是眾多廠家多年來使用的較為成熟的工藝方法, 而 過 熱 蒸 氣 在橡皮絕緣大截面電纜連續(xù)硫化上拓展了新的硫化方法。經(jīng)過多年不斷研究、摸索、和實踐,我們通過技術(shù)改造的方法廢除了原有的2T提供飽和蒸氣的鍋爐,采用 熱電廠集中供熱的大鍋爐提供的過熱蒸氣硫化小截面橡皮絕緣獲得了成功。

過熱蒸氣為加熱到100℃以上的干燥蒸氣。其溫度高于相同壓強下的飽和蒸氣的溫度，二者之間的溫度差稱為過熱度，表示過熱蒸氣的過熱程度。過熱蒸氣是未飽和蒸氣，離開飽和狀態(tài)愈遠的過熱蒸氣，其行為愈接近于理想氣體。

過熱蒸氣對設(shè)備造成的不良影響

無論是輸送來的蒸氣還是熱電站來的蒸氣基本都是過熱蒸氣，這種過熱蒸氣一般不能直接用于工藝生產(chǎn)，必需經(jīng)過廠里的配汽站減溫后變成微過熱 ( 5 ～10 ℃ ) 蒸氣。但是， 經(jīng)常會有造紙廠將上述未經(jīng)減溫的過熱蒸氣直接用于生產(chǎn)，以至造成設(shè)備損壞，增加維修工作量。

任何鋼材都有使用上限( 相應(yīng)受壓元件的最高設(shè)計溫度)， 隨著溫度升高， 鋼材會有一個軟化屈服點，當溫度高于軟化點后， 鋼材的強度將急劇下降， 同樣法蘭也會隨著溫度的升高而產(chǎn)生蠕變變形而降低其最高允許工作壓力，這將影響設(shè)備安全性和壽命。過熱蒸氣還可能使熱膨脹超值， 從而產(chǎn)生過度熱應(yīng)力。以連續(xù)蒸煮設(shè)備為例， 使設(shè)備中的長管伸長量加大，超出設(shè)計值， 以致焊點松脫或周邊焊縫開裂滲漏，造成設(shè)備損壞。過高的溫度還易使設(shè)備中的密封件造成損壞而漏汽。

過熱蒸氣對藥液造成的不良影響

以連續(xù)蒸煮設(shè)備為例， 蒸煮管中被加熱的物料的介質(zhì)有黑液和蒸煮藥液， 如果在蒸煮管中加入過熱蒸氣可能使不同溫度區(qū)內(nèi)的藥液產(chǎn)生沸騰和閃急蒸發(fā)。蒸煮器中需要有較高的內(nèi)壓以避免在不同溫度區(qū)內(nèi)的藥液產(chǎn)生沸騰和閃急蒸發(fā) 。而過熱蒸氣有著較高的溫度，這樣會影響蒸煮效果。藥液的沸騰和閃急蒸發(fā)易在管壁形成垢，降低傳熱效果，還增加了除垢清洗維修的工作。

過熱器的作用是將蒸氣從飽和溫度加熱到額定的過熱溫度。在鍋爐負荷或其他工況變動時，應(yīng)保證過熱溫度的波動在允許的范圍內(nèi)。 在電站鍋爐中，蒸氣過熱器是鍋爐的一個必備的重要部件，在很大程度上影響著鍋爐的經(jīng)濟性和運行安全性。過熱器分為對流過熱器、半輻射屏式過熱器、輻射式過熱器（墻式過熱器）和包墻管過熱器。

所有的過熱器均在大型鍋爐中使用，過熱器常與水冷壁和氣包配合作用，單獨將過熱器用于加熱蒸氣來提高蒸氣品質(zhì)的方法較少使用或運行時不穩(wěn)定。直接提高蒸氣品質(zhì)的方式有2種，一種是用電將飽和蒸氣加熱成過熱蒸氣，另一種就是用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱︼柡驼魵饧訜?，使蒸氣品質(zhì)滿足生產(chǎn)工藝要求。用電將飽和蒸氣加熱成過熱蒸氣比較流行，但是耗電量和占地面積大，投資和運行成本高；然而用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱︼柡驼魵饧訜崾切滦图夹g(shù)，這項技術(shù)符合國家的節(jié)能降耗政策。 2100433B

利用再生煙氣的熱能，通過換熱將飽和蒸氣加熱成為過熱蒸氣的能量回收設(shè)備。

《化工名詞》（一）（石油煉制·煤制油及天然氣·生物質(zhì)制油）。 2100433B

對于吸氣過熱要區(qū)別兩種情況。一種情況是制冷劑飽和蒸氣離開蒸發(fā)器(例如殼管式蒸發(fā)器)后，在吸氣管內(nèi)過熱，在這種情況下，單位制冷量增量不能利用，有用的單位制冷量仍然是單位制冷量，而單位理論功卻增大了，循環(huán)的制冷系數(shù)必然要減小。所以，吸氣管內(nèi)的過熱被稱為有害過熱，應(yīng)盡量設(shè)法減小。在吸氣管上包扎隔熱層即是減小有害過熱的一種措施。另一種情況是制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器(例如用熱力膨脹閥供液的蛇管式蒸發(fā)器)內(nèi)過熱，此時單位制冷量增量是包括在有用的單位制冷量之內(nèi)；但在這種情況下，單位制冷量和單位理論功都有所增大，循環(huán)的制冷系數(shù)是否增大不能夠直觀判斷。分析和計算指明，這同制冷劑的種類有關(guān)：對于氨制冷系數(shù)稍有降低，對于R12和R502制冷系數(shù)略有提高；兩R22介于兩者之間，制冷系數(shù)無甚變化。由此可知，無論在何種情況下，對于氨應(yīng)盡量避免吸氣過熱。