《蒸汽和冷凝水系统》PPT课件

阀座环 进口流道 进口流道
(a)
(b)
图9.1.3 全喷嘴形安全阀(a)和半喷嘴形安全阀(b)
作用在阀瓣上的关闭力由弹簧提供，弹簧的材质通常为碳钢。通过弹簧调节装置，可以调整弹簧的压 缩程度，从而改变阀瓣开始离开阀座的压力。 规定安全阀设计和应用的标准一般只给出了与安全阀排量有关的三种尺寸的定义，即流道（或喉 部）面积、帘面积和排放（或开孔）面积（见图9.1.4）。 1. 流道面积 - 安全阀进口端到阀座密封面间最窄点流道的最小横截面积。构成流道面积的直径可由 图9.1.4中的尺寸“d”表示。
第9章 安全阀
安全阀的简介 章节9.1
9.1
安全阀的简介
蒸汽和冷凝水系统手册
9.1.1
第9章 安全阀
安全阀的简介 章节9.1
简介
人类从一开始加热水产生蒸汽时，就有必要使用安全设施了。2000年前的中国人已使用带铰链外盖 的大锅，(相对)较安全的产生蒸汽。14世纪初期，化学家们把圆锥形堵塞以及后来的压缩弹簧作为安全设 施使用在压力容器上。 19世纪早期，安全设施的故障频繁导致船舶和机车上的锅炉爆炸事故，由此引出了第一代安全泄放阀 的发展。 1848年，Charles Retchie发明了积聚腔室，增加了安全阀内的压缩表面，可使安全阀在很窄的超压 余量内快速开启。现在，大多数蒸汽用户受当地健康和安全法规的强制性规定，在设备和制程上装置安全 设施和预防措施，防止事故的发生。 因此，安全阀最主要的功能就是保护生命和财产。 用于保护设备超压的这种设施就叫安全阀或安全泄放阀。当设备达到预定的最大压力时，安全阀动作， 通过释放额定数量的流体，以安全的方式降低过高的压力。在超压的情况下，安全阀也许是唯一能防止发生 灾难性事故的设施，因此确保该设施在任何时间和任何可能的工况下均能正常工作是非常重要的。 安全阀应安装在系统或承压容器可能超过最大允许工作压力（MAWP）的地方。蒸汽系统中，安全阀 阀主要用于锅炉超压保护以及减压控制的下游保护等。尽管安全阀的主要目的是安全，它们也可用于工艺 制程，以防止由于压力过高而引起的产品损坏。许多不同的情况会产生压力过高，包括： 不当心关闭或开启制程容器上的截止阀，导致流体流量的不平衡。 冷却系统的失效，使蒸汽或流体受热膨胀。 控制仪表的压缩空气或电源失效。 瞬时压力波动。 工厂发生火灾。 换热器的失效。 化学工厂生产过程中的放热反应无法控制。 环境温度的变化。 术语“安全阀”和“安全泄放阀”是描述许多种类压力释放阀的通称，用于防止锅炉内部流体过大的 压力积聚。不同类型的安全阀可以适用于许多不同应用场合和性能标准。而且还有许多不同的设计来满足 众多的国家标准，这些标准指导着安全阀的应用。 相关国家标准的列表附在本章的最后。 在大多数的国家标准中都给出了安全阀和安全泄放阀相关术语的明确定义。美国和欧洲使用的一些 专业术语之间有着明显的差别。最显著的不同之一就是在欧洲称作“安全阀”，而在美国称作“安全泄放 阀”或“压力释放阀”。此外，美国的“安全阀”通常在欧洲指的是全行程安全阀。 美国采用ASME / ANSI PTC25.3标准，定义了下列一些专业术语： 压力释放阀 - 弹簧负载型压力释放阀开启，释放多余的压力，当恢复正常条件时，重新关闭以阻止 介质继续流出。具有快速开启突跳作用的特性，或开启高度与压力的增加成正比。根据设计、调整或 应用的不同，可以用于压缩或不可压流体。 这是通称，包含了安全阀、泄放阀和安全泄放阀。 安全阀 - 一种由进口介质静压力驱动的压力释放阀，其特征为迅速地全开，或具有突跳的动作。安 全阀主要适用于可压缩气体，特别是蒸汽和空气的场合。但也可用于制程场合，保护设备或防止加工 产品的损坏。 泄放阀 - 一种由进口介质静压力驱动的自动泄压装置，其开启度与超过开启压力的压力增长成正比。 泄放阀主要用于液体系统，特别是低排量和热膨胀的场合。也适合于泵送系统，如压力溢流设备。 安全泄放阀 - 一种自动泄压装置，具有快速开启或突跳作用的特性，或者根据不同的应用，开启度 与超过开启压力的压力增长成正比，可以用于液体或可压缩流体。 通常，安全泄放阀用于可压缩气体系统时作为安全阀使用，但用于液体系统时就作为泄放阀动作，开 启高度与超压成比例。

9. 采用内置式除氧器。除氧器给水箱的贮水量按6分钟的锅炉最大连续 蒸发量时的给水消耗量考虑。
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6. 考虑到低加设备与机组参数无直接关系且具有较高的可靠性，5、6号 低压加热器分别采用电动小旁路系统，7、8号低压加热器采用电动大 旁路系统。
7. 在5号低加出口阀前设有凝结水放水管，当安装或检修后再启动冲洗 时，将不合格的凝结水放入地沟。在除氧器入口管道上设有逆止阀， 以防止除氧器内蒸汽倒流入凝结水系统。
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3、凝补水系统
1. 我厂机组采用除盐水泵直供系统设计，无凝泵水箱及凝补水泵。
2. 除盐水系统配备五台除盐水泵，（三台变频泵，两台大流量事故泵）在泵出 口管道逆止阀与电动阀间接出最小流量再循环管路。此外，该泵设有由一逆 止阀和一电动阀组成的旁路，机组正常运行时通过该旁路靠储水箱和凝汽器 真空之间的压差向凝汽器补水。当真空直接补水不能满足时，开启大除盐水 泵向凝汽器补水。凝汽器补水控制装置设置两路：一路为正常运行补水，另 一路为启动时凝结水不合格放水时的大流量补水。
3. ＃1、2机凝补水箱设置联络管，在联络管上接管至精处理用户。凝补泵用来 将凝补水箱内的除盐水输送到凝汽器热井，并向下列系统或设备注水：
• 给水泵水封注水；
• 除氧器上水及凝结水系统启动前注水；
• 汽室真空泵及水室真空泵补水；
• 凝结水泵首台启动的密封水；
• 闭式冷却水系统上水。
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4、凝汽器检漏取样分析装置介绍
7. 在5号低加后、除氧器之前的管道上设有除氧器水位调节阀。（在汽 封冷却器之后的管道上，还设有控制除氧器水位的调节阀。）为了提 高全过程的调节性能，并列布置主、副调节阀。当变频器发生故障时 ，可用主、副调节阀进行调节。主、副调节阀分别用于正常运行及低 负荷运行。

. 的管壁对流体的相互作用是完全不同的。
将这些变量代入D Arcy-Weisbach公式（通常指D Arcy公式），得到公式10.2.1。公式中还有一个无
w 量纲参数，为摩擦系数，它和管道绝对粗糙度、流体的密度、速度和粘度以及管道口径有关。
描述与流体密度、速度和黏度以及管道口径有关的参数叫做雷诺数，以雷诺（1842－1912）命名，
m 管道直径 (D)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
流速 (u)
co 长度(L)
. 点 1
点2
图10.2.3 管道的摩擦阻力
伯努利定理阐述了流体中总能量的变化与能量消耗的关系，用压头损失hf（m）或比能损失hf（J/kg）
w 来表示。但这无法预测在特定情况下压力的损失，因此用处不是很大。
此处我们引进了流体机械能损失中最重要的一点，即总的机械能损失是由于稳定流体在均匀管道内流
第10章 蒸汽分配
蒸汽分配系统介绍 章节10.1
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蒸汽和冷凝水系统手册
10.1.1
第10章 蒸汽分配
蒸汽分配系统介绍 章节10.1
蒸汽分配系统介绍
蒸汽分配系统是蒸汽源和用汽设备之间必不可缺的连接部分。 本章我们将讨论从蒸汽源到使用点的蒸汽分配过程。蒸汽源可以来自于锅炉房或者热电联产。锅炉可以 是燃煤、燃油和燃气的锅炉，也可以是余热锅炉(使用高温过程产生的废气，或者发动机甚至是焚化炉)。无 论汽源如何，为了在用汽点得到高品质的蒸汽(正确的蒸汽量和压力)，高效的蒸汽分配系统是关键所在。蒸 汽系统的安装和维护也是非常重要的问题，这些必须在设计阶段就给予充分的考虑。
液体 第4章流量计中讨论了伯努利定理（Daniel Bernoulli 1700-1782）。在此基础上，D Arcy（D Arcy

2019/10/7
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内容
主凝结水系统 主给水及除氧系统
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主凝结水系统指由凝汽器至除氧器之间与主凝结水相关的管路与设备。主凝 结水系统的主要作用是加热凝结水，并将凝结水从凝汽器热井送至除氧器。作为 亚临界机组，对锅炉给水的品质要求很高，因此主凝结水系统还要对凝结水进行 除盐净化。此外，主凝结水系统还对凝汽器热井水位和除氧器水箱水位进行必要 的控制调节，以保证整个系统安全可靠运行。
调节阀关小，反之则开大。
1.5低压加热器及其管道
系统中的低压加热器均采用全容量表面式加热器（抽汽压力由高到低为＃
5、＃6、＃7和＃8）。＃5和＃6低压加热器为卧式，均采用小旁路（每个加热器
有单独的旁路）。当加热器水位过高或因其它故障需要隔离检修时，关闭该加热
器进、出口电动闸阀，电动旁路阀自动开启。＃7和＃8低压加热器为卧式组合结
主凝结水的流程为：凝汽器热井→凝结水泵→凝结水精处理装置→轴封加 热器→＃8低压加热器→＃7低压加热器→＃6低压加热器→＃5低压加热器→除氧 器。
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1.1凝结水泵及其管道
系统设有两台全容量的电动凝结水泵，一台正常运行，一台备用。凝结水
从凝汽器热井经一总管引出，然后分两路接至两台凝结水泵的进口，经升压后再
2.3减温水管道 给水泵中间抽头水供再热器减温用。从三台给水泵的中间抽头各引出一根支
管，每根管上装一个逆止阀和一个隔离阀。逆止阀防止抽头水倒流回给水泵，隔 离阀则方便给水泵检修。三根管子最后汇合成一根总管，通往再热器减温器。总 管上装有电动闸阀。
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有足够的凝结水量流过轴封加热器来保证完全凝结上述漏汽。
在机组启动或低负荷时，主凝结水的流量将远小于额定值，但如果凝结水

高压蒸汽供暖系统蒸汽压力高，设计与管理不当时，漏汽量大，水击 危害严重，维修工作量多。
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高压蒸汽供暖系统凝水回收方式
高压蒸汽供暖系统凝水回收方式，根据凝水回流动力的 不同，分成余压回水和加压回水；根据凝水箱是否与大气 相通，分为开式和闭式。
❖ 余压回水凝结水回收系统 ❖ 加压回水凝结水回收系统 ❖ 开式凝结水回收系统 ❖ 闭式凝结水回收系统
❖ 在机械循环系统中，由于作用半径较大，连接立管较多， 因而通过各个立管环路的压力损失较难平衡。有时靠近总 立管最近的立管即使选用了最小的管径DN15，仍有很多剩 余压力。初调节不当时，会出现近处立管流量超过要求， 而远处立管流量不足。在远近立管处出现流量失调而引起 在水平方向冷热不均的现象，称为系统的水平失调。
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1.分层式供暖系统 （1）在垂直方向上分为
两个或两个以上的独立 系统 （2）双水箱分层式供暖 系统
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2.双线式系统 （1）垂直双线式单管热水供暖系统 （2）水平双线式热水供暖系统
3.单双管混合式系统
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二 蒸汽供暖系统
蒸汽供暖系统原理
蒸汽作为热媒的特点：
❖ 蒸汽的放热量远大于热水的放热量 ❖ 散热设备内热媒温度高 ❖ 状态参数发生改变 ❖ 蒸汽的密度小 ❖ 蒸汽的热惰性小
第二讲 热水供暖系统 与蒸汽供暖系统
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Contents
一、热水供暖系统 二、 蒸汽供暖系统
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一 热水供暖系统
❖ 定义：热水供暖系统 ❖ 优点：卫生、节能 ❖ 分类：
1）循环动力：重力循环与机械循环 2）供回水方式：单管与双管 3）管道敷设：垂直式与水平式 4）热媒温度：低温水供暖与高温水供暖 5）管路连接及热媒流经路程：同程式与异程式 6）收费制度：常规系统与分户热计量

蒸汽流量计选型： 孔板流量计：流量变化在4:1到5:1之间的流量计量，运用到蒸汽分配到设备的场合 涡街流量计：过热蒸汽、液体计量，饱和蒸汽计量 转子流量计：气体流量测量、小口径的空气测量、实验室 弹簧负载变面积流量计（测量位移）：计量企业内部蒸汽、小型锅炉房 弹簧负载变面积流量计（测量压差）：锅炉房、大型工厂
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涡街流量计（国产）
原理：在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释 放出两串规则地交错排列的旋涡（卡门涡街），且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正 比的流量计。
特点：压力损失小，量程范围大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、 压力、温度、粘度等参数的影响；无可动机械零件，因此可靠性高，维护量小，仪表参数 能长期稳定；采用压电应力式传感器,可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作温度范围内工 作；有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出，容易与计算机等数字系统配套使用，是一种 比较先进、理想的测量仪器。
够的凝结水量，蒸汽就会推着凝结水一起走，产生一个危险的水头，并且在与其前 面的流体滚动中越来越大，它可以破坏任何改变气流方向的管件、调节阀等。
水锤危害：当主管中的冷凝水过多时，会造成蒸汽主管下沉，而且在冷凝水随着蒸 汽流动的过程中遇到弯头、阀件等改变气流的元件时会产生巨大的冲击，引起巨大 的震动甚至破坏阀件，更严重者导致蒸汽泄漏，可能会造成人员伤亡等事故。
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蒸汽阀件-蒸汽流量计
蒸汽流量计是蒸汽管理的关键设备。它提供了蒸汽用量和成本的信息，对整个系统 的运行非常关键。
使用流量计的好处：提高设备效率和能源效率、过程控制、成本核算。 流量计量常用术语：重复性、不确定度、精度、量程比。量程比是指一台流量计在保 证精度和重复性前提下，能计量的流量范围即最大流量/最小流量。

宁东培训课件
凝结水系统
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凝结水系统概述及设备规范
一、概述
凝结水系统的主要功能是为除氧器及给 水系统提供凝结水，并完成凝结水的低压 段回热，同时为低压缸排汽、三级减温减 压器、辅汽、低旁等提供减温水以及为给 水泵提供密封。为了保证系统安全可靠运 行、提高循环热效率和保证水质，在输送 过程中，对凝结水系统进行流量控制及除 盐、加热、加药等一系列处理。
2、通知化学，凝结水系统准备停运；
3、解除凝结水泵联锁，关闭备用凝结水泵出 口门；
4、停凝结水泵，其出口门应自动关闭；
5、凝汽器补水调节门切至手动并关闭，关闭 调门前电动门、后手动门及旁路电动门。
6、凝结水泵停运后的注意监视低压缸排汽温
度不得高于50℃。.
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凝泵变频器的规定
1、凝泵工频送电时必须投入凝泵电机差动保 护装置，凝泵变频送电时必须退出凝泵电 机差动保护装置。
9、凝泵变频运行且变频. 器重故障。
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二、凝泵的启动允许条件
1、入口电动门开。
2、出口门关或另一台凝泵已运行延时5s。
3、无跳闸条件。
4、凝结水再循环调门阀位＞80%或另一台凝 泵已运行延时5s。
5、凝汽器水位＞480mm。
6、电机推力轴承温度＜75℃。
7、线圈A/B/C三相温度＜110℃。
8、电机轴承温度＜90℃。
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轴封加热器按100％额定流量设计，不 设旁路管道，利用凝结水再循环管保证机 组低负荷时亦有足够的冷却水。其疏水经 多级水封自流至凝汽器.
凝结水系统设有三台低压加热器，即5 、6、7号低压加热器。7A、7B号低压加热 器安装在两个凝汽器的喉部；5、6号低压 加热器安装在机房7.1米层。7A、7B号低加 采用大旁路系统；5、6号低加采用小旁路 。当加热器需切除时，凝结水可经旁路运 行。

荷时换热器的算术平均温差为120℃-50℃ = 70℃。
c 考虑当制程的负荷降低到2/3时，
满负荷时，水的温升为20℃。
. 如果负荷降低到原先的2/3 ，出口的水温仍为60℃，这意味着水的温升会降低到20℃的2/3。
因此：
在2/3负荷时，水的温升为 2/3×20℃ = 13.3℃
w 水的入口温度上升为 60℃-13.3℃ = 46.7℃
. 在进行疏水阀选型之前，首先必须评估换热器是否会有失流发生，如果有失流，到何种程度。如果没
有进行评估，换热器有可能会在部分工作时段甚至整个工作过程中都发生积水现象。当积水发生时，可能
w 操作人员或监察人员并不会立即发现，因为对于这个选型过大的换热器，其换热效果可能并没有什么降低。
但是对于换热器而言，除非设计用于积水状态，否则积水会导致短期和长期的危害。
m 大部分的换热器都是采用以上的控制方式，例如
管壳式换热器。
o 板式换热器。
风道中蒸汽加热盘管或盘管组。 制程设备、槽、缸等设备的加热管道或盘管。
c 简单起见，本章将以上装置统称为“热交换器”或“加热器”，将被加热流体所流通的通道称为换热
器的“二次侧”。
. 通常换热器的蒸汽空间内积水或者被冷凝水占据会导致换热器的换热性能下降。导致换热器内积水的
. 化时，这种现象更加严重。 在制程应用中，以上一系列现象会危害产品质量，造成质量不稳定。 w 增加腐蚀的可能性 积聚的冷凝水的温度会比蒸汽温度低得多。二氧化碳和氧气更容易溶解在冷水中。由于不当的锅炉水 x 处理，锅炉在产生蒸汽时，二氧化碳也会不断产生，二氧化碳通常会由蒸汽携带至换热器处。二氧化 碳溶解到水中时形成碳酸，造成腐蚀。原水中存在的氧气，如果不能通过水处理工艺完全去除掉，同 样也会被蒸汽携带。溶解在水中，同样也具有很强的腐蚀性。 f 当以上两种气体都存在时，腐蚀性会更强。 腐蚀的程度取决于换热器的材料，铜、碳钢或不锈钢等受影响程度各不相同。 z 机械应力 换热器顶部蒸汽空间的高温会使换热器产生膨胀现象，而其底部由于浸泡在低温的冷凝水中其作用恰 b 恰相反，会使换热器发生收缩现象。不均匀的膨胀和收缩在使换热器的材料形成机械应力，特别是对 一些焊接，钎焊或胀接的板式、管壳式换热器和空气加热器组。常见的结果是蒸汽会向外泄漏或进入 . 到二次侧空气流中。当积聚的冷凝水水位连续变化，特别是快速变化时，机械应力会更加严重。负荷 变化时，冷凝水的水位会不断变化，控制阀和疏水阀会努力使控制更加稳定。 正确设计的采用垫片密封的板式换热器能够克服应力，更加适合于蒸汽应用。 w 失流最终会导致维护量的增加，降低换热器及其附属设备的使用寿命，从而增加整体的运行费用。

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1-外壳；2-波纹盒；3-锥形阀；4-阀孔
构造：过滤器、锥形阀、波纹管、 校正螺丝、外壳。
波纹管内有少量易蒸发液体（如 酒精）。
工作原理：当饱和温度的凝结水 →疏水器→凝水温度>液体蒸发温 度→波纹管内的液体瞬时蒸发→ 蒸汽的压力增高→波纹管沿轴线 伸长→带动阀芯→关闭凝水通路， 防止蒸汽逸出。当凝水温度↓，波 纹管自动收缩，锥形阀打开，凝 水排出。
200)0 L
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⑶其他并联环路的水力计算
按平均比摩阻选择管径，管内流速≯最大允许流速： 蒸汽、水同向流动：30m/s 蒸汽、水逆向流动：20m/s ⑷并联支路节点压力不平衡率一般控制在25％以内。 ⑸考虑凝结水和空气的影响，蒸汽干管始端管径在
50mm以上时，末端管径不小于32mm； 蒸汽干管始端管径在50mm以下时，末端管径不小于
表压0.2MPa蒸汽，r=2164kJ/kg
水：靠温度降低放出热量，无相变。
Q G 水 c （ t1 t2 ） G 水 q 显
130/70℃热水供热，q显=251.2kJ/kg
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③散热设备面积小
蒸汽在散热设备的热媒平均温度为相应压力下的饱和温度； 热水在散热设备内的热媒平均温度为进、出口水温平均值。
凝结水。如图4-3(a)所示。
①如进入散热器的蒸汽流量正好全部满足冷凝要求，则凝 结水沿散热器壁呈膜状向下流动，内部全充满蒸汽，如图 4-3(b)、 图4-3′(a)所示。
②如果进入散热器的蒸汽量小于给定热负荷对应的数量， 则下部积聚未被排走的空气，如图4-3′(b)所示。
③如果进入散热器的蒸汽量少或凝结水排除不畅，则散热 器内的凝结水位将升高，如图4-3′(c)所示。

第10章 蒸汽分配
蒸汽分配系统介绍
章节10.1
10.1
蒸汽分配系统介绍
蒸汽和冷凝水系统手册
10.1.1
第10章 蒸汽分配
蒸汽分配系统介绍
章节10.1
蒸汽分配系统介绍
蒸汽分配系统是蒸汽源和用汽设备之间必不可缺的连接部分。 本章我们将讨论从蒸汽源到使用点的蒸汽分配过程。蒸汽源可以来自于锅炉房或者热电联产。锅炉可以 是燃煤、燃油和燃气的锅炉，也可以是余热锅炉(使用高温过程产生的废气，或者发动机甚至是焚化炉)。无 论汽源如何，为了在用汽点得到高品质的蒸汽(正确的蒸汽量和压力)，高效的蒸汽分配系统是关键所在。蒸 汽系统的安装和维护也是非常重要的问题，这些必须在设计阶段就给予充分的考虑。
表10.2.1 管道标准和实际内径的比较
在英国，如果不是法兰连接而是螺纹连接的管道按照BS 1387标准（钢管和其它用于BS21管螺纹标 准的管材）。通常以“蓝色带”和“红色带”作为参考，这也是管道等级确认标志。不同的颜色代表了特 定的管道等级。 红色带，表示重级，常用于蒸汽管道。 蓝色带，表示中级，通常用于空气分配管道，有时也用于低压蒸气系统。 颜色标记带大约50mm宽，在管道上的位置也可表明管道的长度。短于4m的管道只有一个在管道末端 的颜色带标记，4~7m长的.2
蒸汽和冷凝水系统手册
第10章 蒸汽分配
管道和管道选型
章节10.2
管道选型
任何流体输送系统的目的都是在正确的压力下把流体输送至使用点。因此随之而来的一个重要的因素 就是经过输送系统的压力降。 液体 第4章流量计中讨论了伯努利定理（Daniel Bernoulli 1700-1782）。在此基础上，D Arcy（D Arcy Thompson 1860-1948）指出流体要产生流动，在点1的能量必须比点2的能量多（见图10.2.3）。能量之 差用来克服管道和流动流体之间的摩擦阻力。 hf h1 h2