蒸汽蓄热器的设计和应用 2

在许多生产过程中，都存在用汽负荷不均衡，高峰低谷用汽量波动很大的状况，影响生产正常进行，影响产品产量、质量。

工厂一般采用锅炉增容或调度设备用气负荷的方法来解决，但仍免不了锅炉负荷忽高忽低，用汽设备开开停停，其结果是锅炉运行效率下降，浪费了能源，产品产量、质量受到影响。

司炉人员劳动强度大、设备寿命短。

采用蒸汽蓄热器可有效的解决这些问题。

一．蒸汽蓄热器的工作原理蒸汽蓄热器是热能的吞吐仓库，一般为卧式圆筒体，内装软化水。

当用汽负荷下降时，锅炉产生的多余蒸汽以热能形式通过充热装置充入软水中贮存，使器内水压力、温度上升，形成一定压力下的饱和水（充热过程）；当用汽负荷上升，锅炉供汽不足时，随着压力下降，器内饱和水成为过热水而产生自蒸发，向用户供汽（放热过程）。

通过蓄热器对热能的吞吐作用，使供用热系统平稳运行，从而可使锅炉在满负荷或某一稳定负荷下平稳运行。

蓄热器中的水既是蒸汽和水进行热交换的介质，又是蓄存热能的载体。

在一定压力下，虽然相同重量的蒸汽比水的焓值高得多，但蒸汽比容很大，因此相同容积的水的含热量远远大于蒸汽的含热量，这就是蒸汽蓄热器能够吞吐大量热能的原理。

例如在0.78ＭPa（绝压）时，饱和蒸汽焓为2767kJ／kg、密度4.08kg／m3，每立方米蒸汽的含热量为11289kJ；相同压力下的饱和水的焓为739kJ／kg、密度898kｇ/m3，每立方米饱和水含热量为663622kJ，即相同容积饱和水的含热量是蒸汽的58.8倍。

一台50m3的蒸汽蓄热器（容水系数取0.9），假如充热压力为0.98ＭPa，放热压力为0.39ＭPa，其自蒸发能力可达2500kg（供汽压力低于0.98ＭPa），相当于一台4t／h锅炉在中等负荷时的供汽量（调节能力）。

二．蒸汽蓄热器的主要应用范围1．应用于用汽负荷波动较大的供热系统，例如制浆造纸、化纤、纺织等行业。

2．应用于瞬时用汽量较大的供热系统，例如使用蒸汽喷射真空泵的行业，间隙制气的煤气厂，氮肥厂等．3．应用于汽源供汽不稳定的供热系统，例如采用余热锅炉供气，采用汽化冷却供汽的体系．锅炉负荷往往受余热量变化的影响而不能稳定，采用蓄热器后可使热系统稳定运行。

一、概述在工业生产和能源行业中，蒸汽蓄热器是一种重要的设备，它可以利用废热来产生蒸汽，为工艺过程和发电提供能源。

蒸汽蓄热器中饱和水的蒸汽发生量是其运行效率的关键指标之一。

二、蒸汽蓄热器的工作原理1. 蒸汽蓄热器是一种利用热能来产生蒸汽的设备，其工作原理是利用高温热源对水进行加热，使水蒸发成蒸汽。

2. 蒸汽蓄热器通常由蓄热器本体、烟气蓄热器和蒸汽发生器三部分组成。

烟气蓄热器可以利用烟气中的热能对水进行预热，提高蒸汽发生效率。

三、影响蒸汽发生量的因素1. 温度：蒸汽蓄热器中水的温度是影响蒸汽发生量的重要因素。

通常情况下，水的温度越高，蒸汽发生量越大。

2. 压力：蒸汽蓄热器中水的压力也会影响蒸汽发生量，高压下水的蒸发速度更快。

四、提高蒸汽发生量的方法1. 提高热源温度：可以通过提高热源的温度来增加蒸汽蓄热器中水的温度，从而增加蒸汽发生量。

2. 提高热传递效率：优化蒸汽蓄热器的结构和材料，提高热传递效率，可以提高蒸汽发生量。

五、实际案例分析以某热电厂的蒸汽蓄热器为例，该蓄热器在运行中发现蒸汽发生量不足的问题。

经过分析发现，烟气蓄热器存在积灰严重的情况，导致热能传递效率降低，因此影响了蒸汽发生量。

为了解决这一问题，该热电厂对烟气蓄热器进行了清洗和维护，同时在蓄热器本体中增加了更多的换热管，提高了热传递效率。

经过改进后，蒸汽发生量得到了显著提高。

六、结论蒸汽蓄热器中饱和水的蒸汽发生量是受多种因素影响的，其中温度和压力是最为重要的。

为了提高蒸汽发生量，可以采取提高热源温度、提高热传递效率等方法。

在实际运行中，也需要关注蓄热器的维护和清洁，以确保其正常运行。

通过不断的改进和优化，蒸汽蓄热器的蒸汽发生量可以得到有效提高，为工业生产和能源行业提供更多的能源支持。

七、蒸汽蓄热器的未来发展方向随着工业技术的不断进步和能源需求的增长，蒸汽蓄热器作为能源转换设备，其未来发展方向也将面临新的挑战和机遇。

1. 新材料应用：随着材料科学的发展，新型高导热、抗腐蚀材料的应用可以提高蓄热器的换热效率和使用寿命，降低能源消耗和维护成本。

蒸汽蓄热器的应用和设计目录目录 (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 (9)1．应用于用汽负荷波动较大的供热系统 (10)2．应用于瞬时耗汽量极大的供热系统 (10)3．应用于汽源间断供汽的或流量波动的供热系统 (11)4．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 (12)1．节省锅炉燃料 (12)2．增大锅炉供汽能力，节省建设投资 (15)3．减少锅炉故障，延长锅炉使用寿命 (16)4．保持供汽压力稳定，可提高产品的产量和(或)质量 (17)5．有利于保护环境 (17)6．减轻司炉的劳动强度 (17)7．具有应急的蒸汽储备 (18)8．节省劳动力 (18)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 (19)1．蓄热器筒体 (19)2．充热装置和排汽装置 (25)3．附属装里 (30)4．保温装置 (31)5．自动调节装置 (32)二典型变压式蒸汽蓄热器 (32)三蒸汽蓄热器的热工计算 (34)1．基本概念 (34)2．单位蓄热量的计算 (36)3．最大允许蒸发量 (42)4．充水系数和放热后的水位高度 (43)5．工作压力和蓄热量的关系 (45)6．热效率 (46)四供热系统中锅炉的蓄热量 (47)第三章蒸汽蓄热器的工程设计 (47)一工程设计的步骤 (47)二蒸汽蓄热器工程的供热系统设计 (49)1．蒸汽蓄热器在供热系统中的联结方式 (49)2．蒸汽蓄热器对波动负荷的直接平衡和间接平衡 (50)三需要的蓄热量和蓄热器的容积计算 (54)1．波动负荷的特性分析 (55)2．蓄热量的计算原则和方法 (56)3．蓄热器的容积计算- (67)四蒸汽蓄热器的自动调节 (69)1．压力自动调节 (70)2．流量自动调节 (71)五蒸汽蓄热器及其管道仪表的设计和安装 (72)六工程的技术经济 (74)1．装设蒸汽蓄热器后的主要经济效益 (75)2．蒸汽蓄热器的造价和工程投资分析 (76)七节能工程的经济评价 (78)第四章蒸汽蓄热器的应用实例 (79)一应用于用汽负荷波动幅度大、频率高的供热系统 (79)1．制桨造纸厂 (79)2．橡胶轮胎厂 (83)3．酿酒厂 (84)4．纺织印染厂 (89)5．糖厂 (93)6．医院 (98)7．宾馆和大楼 (101)8．煤气厂 (102)二应用于瞬时耗汽量极大的供热系统 (103)1．钢厂真空处理工艺 (103)2．空间技术试验室 (106)三应用于汽源间断供汽或流量波动的供热系统 (109)1．在钢厂配合废热锅炉 (110)2．垃圾焚烧场 (111)3．太阳能电站 (113)4．配合电热锅炉 (116)四应用于储存一定数量的蒸汽供随时发生的紧急用汽 (117)第五章蒸汽蓄热器的安装和运行 (119)一蒸汽蓄热器的安装 (119)1．地基和围栏 (119)2．安装 (119)二蒸汽蓄热器的起动 (119)1．起动前的准备工作 (119)2．蒸汽蓄热器的充热 (120)3．蒸汽蓄热器的放热 (121)三蒸汽蓄热器的正常运行操作 (122)1．典型供热系统中蓄热器的运行 (122)2．监视蒸汽蓄热器的水位 (125)3．监视蒸汽蓄热器的压力和水温 (126)4．经常检查止回阀和自动调节阀的工作情况 (127)四蒸汽蓄热器的常见故障和处理 (127)1．进汽止回阀或排汽止回阀发生泄漏 (127)2．自动调节阀 (130)五蒸汽蓄热器的维护保养 (131)1．维护保养要点 (131)2．常用的保养方法 (131)六蒸汽蓄热器蓄热量的简易测定法 (132)第六章蓄热器的技术发展概况和分类 (132)一蒸汽蓄热器的技术发展概况 (132)二预应力结构蒸汽蓄热器和过热蒸汽蓄热器 (139)三蓄热器的基本结构原理 (141)1．储蓄显热于饱和流体中 (141)2 . 储蓄显热于加压(过冷)液体中 (142)四蓄热器的典型型式和分类 (143)1．基瑟巴赫式锅炉给水蓄热器 (143)2．墨科勒式锅炉给水蓄热器 (144)3．膨胀式蒸汽蓄热器 (146)4．变压式蓄热和恒压式蓄热的联合系统 (147)5．蓄热器的分类 (149)附录 (152)附录一碟形封头圆柱形蓄热器容积计算(不完全充满水时) (152)附录二椭圆形封头圆柱形蓄热器容积计算 (153)附录三蒸汽蓄热器标准规格(日本光辉蓄热器公司) (153)附录四特大型蒸汽蓄热器标准规格(日本光辉蓄热器公司) (154)附录五蒸汽蓄热器标准规格(日本奥巴尔机器公司) (155)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。

蒸汽蓄热器工作原理与结构设计探索发布时间：2021-06-04T16:26:54.407Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷5期作者：李伸光[导读] 社会的发展，对能源的利用日益增长，因此也对节能技术提出了更高要求李伸光济南天源换热设备有限公司山东济南 250020摘要：社会的发展，对能源的利用日益增长，因此也对节能技术提出了更高要求。

本文着重介绍节能领域的一项新兴技术产品--蒸汽蓄热器。

通过借鉴有关的文献以及应用实例，加上作者自己的理解以及研究，形成此文，以求能对蒸汽蓄热器的原理剖析、设备推广、设计及应用有所增益。

关键词：蒸汽蓄热器原理设计应用众所周知，蒸汽主要用途有加热、加湿、烘干、作为机器驱动力等，在很多行业都有利用。

在蒸汽利用的过程中，用汽负荷有波动、各工序用汽时间段不统一、用汽参数不一致等，是常见现象。

因此，如何避免因用汽负荷波动导致锅炉燃烧效率降低、用汽单位用汽量和参数不统一导致用汽时有不足时有剩余，就必须考虑增加一蒸汽储存装置，以便更加合理经济的利用锅炉出力。

蒸汽蓄热器是一种蒸汽热能的储存容器，具有均衡供汽波动负荷的作用。

用于蒸汽负荷波动的供汽系统，可使锅炉燃烧负荷稳定；也可用于余热利用系统，能有效的回收热量。

蒸汽蓄热器作为一种新兴的节能设备，国外如德国、日本等发展应用的较早，技术也相对成熟。

我国也在积极在推广应用，但限于推广的力度以及供汽用汽单位对它的了解尚有不足，目前应用的不够广泛，也因此该产品有着极大地发展利用空间。

一、蒸汽蓄热器工作原理蒸汽蓄热器的理论基础就是高压饱和水压力突然降低时会发生“闪蒸”现象，产生大量低压二次蒸汽，供给下游用汽单位。

具体过程就是：在用汽低谷时，多余的高压蒸汽进入蒸汽蓄热器，加热设备内软化水，使之变成高压饱和水，这个过程称为蒸汽蓄热器的充热过程；在用汽高峰时，因系统供汽不足导致系统内压力下降，连接系统与蒸汽蓄热器的止回阀打开，伴随压力突然下降，高压饱和水瞬间变成低压过热水，并立即沸腾，发生闪蒸，同时产生大量低压饱和蒸汽，进入系统，保证生产用汽，这个过程称为蒸汽蓄热器的放热过程。

蒸汽储热的原理和应用1. 原理介绍蒸汽储热是一种能量储存和释放的技术，可以通过将热蒸汽储存在储热器中，以备后续使用。

储热器中的液体或固体可以释放储存的热量，被用作暖气、热水或发电等方面的应用。

2. 蒸汽储热的工作原理蒸汽储热的工作原理是利用蒸汽的高温高压属性，将能量转化为热量并储存起来。

当需要释放储存的能量时，储热器中的蒸汽被释放并传递给热交换器，进而转移给需要供热或发电的系统。

储热器的设计通常采用蓄热盐或石墨材料，这些材料能够在高温下储存热量。

当需要释放热能时，这些储热体通过热交换器与外部系统进行热能传递。

储热器的设计还包括适当的绝缘材料，以减少热量损失。

3. 蒸汽储热的应用3.1 家庭供暖系统蒸汽储热技术可以在夏季储存太阳能，冬季释放供暖所需的热量。

通过将太阳能转化为热能并储存起来，可以提供稳定持久的供暖。

3.2 工业生产过程某些工业生产过程需要大量的热能。

蒸汽储热可以帮助储存峰值产生的热量，并在需求高峰期间释放热能以满足生产要求。

3.3 发电系统蒸汽储热技术在发电系统中也有广泛应用。

通过储存多余的蒸汽能量，在需求高峰期间释放热能以维持连续的发电。

4. 蒸汽储热的优点4.1 能量储存蒸汽储热技术可以有效地储存大量的热量，并在需要时释放能量。

这种能量储存的灵活性使得蒸汽储热在各个领域具有广泛的应用。

4.2 提高能源利用率通过储存和利用多余的热能，蒸汽储热可以提高能源利用率。

这对于能源稀缺的地区尤为重要，能够减少能源浪费并降低能源成本。

4.3 环境友好蒸汽储热可以减少对化石燃料的需求，降低二氧化碳等温室气体的排放。

通过提高能源利用效率和采用可再生能源，蒸汽储热有助于减少对环境的负面影响。

5. 蒸汽储热的未来发展蒸汽储热作为一种可持续发展的热能储存技术，在未来具有广泛的发展潜力。

随着对清洁能源和能源利用效率要求的增加，蒸汽储热将逐渐得到更广泛的应用和研究。

未来蒸汽储热的发展方向包括提高储热器的效率和储能密度，减少能量损失，并改善储热材料的性能。

蒸汽蓄热器的原理及应用1. 引言蒸汽蓄热器是一种热交换设备，通过将蒸汽进行储存和释放，实现热能的回收和再利用。

在工业生产和能源利用中，蒸汽蓄热器发挥着重要的作用。

本文将介绍蒸汽蓄热器的原理和应用，以及其在各行业中的具体使用情况。

2. 蒸汽蓄热器的原理蒸汽蓄热器主要由蓄热器、蒸汽进出口、热媒进出口和排污出口等组成。

其工作原理如下：•蒸汽进入蓄热器：蒸汽通过蒸汽进口进入蓄热器内部。

•热媒循环：热媒通过热媒进口进入蓄热器，与蒸汽进行热交换，吸收蒸汽的热能。

•热媒储存：热媒在蓄热器内部储存蒸汽释放的热能。

•热媒释放：当需要使用热能时，热媒通过热媒出口释放储存的热能。

•蒸汽排污：蒸汽通过蒸汽出口排出蓄热器。

蒸汽蓄热器通过蒸汽和热媒之间的热交换，实现了热能的储存和释放。

蒸汽蓄热器具有高效、节能的特点，可以最大限度地利用蒸汽的热能。

3. 蒸汽蓄热器的应用蒸汽蓄热器广泛应用于以下行业和领域：3.1 工业生产在工业生产过程中，蒸汽蓄热器可以用于回收和利用工业废热，并将其转化为其他有用的能源。

例如，对于冶金、化工、纺织等行业，蒸汽蓄热器可以回收高温废气中的热能，用于加热、干燥、蒸发等工艺过程中的热能需求。

3.2 发电在发电过程中，蒸汽蓄热器可以作为发电机组的辅助设备，用于回收发电机组排放的废热，提高发电效率。

通过将废热转化为蒸汽的热能，再利用这部分热能进行热电联供或者发电，可以有效降低发电成本，提高能源利用效率。

3.3 制冷和空调蒸汽蓄热器还可用于冷却系统和空调系统中，通过回收冷却水或空调排放的废热，用于供暖或者热水供应。

这种利用蒸汽蓄热器的方式可以实现能源的再生利用，既减少了对环境的负担，又节约了能源资源。

4. 蒸汽蓄热器的优势和挑战蒸汽蓄热器具有如下优势：•高效节能：通过回收废热，最大限度地利用了能源资源。

•环保可持续：减少了对环境的负荷，符合可持续发展的要求。

•维护简便：蒸汽蓄热器的结构相对简单，维护和保养相对容易。

蒸汽蓄热器在变负荷供热系统中的应用摘要：本文通过对蒸汽蓄热器的原理、系统控制、热平衡计算以及在工程中的实际应用介绍，认为在变负荷供热系统中增加蓄热器能起到节能环保作用。

关键词：蒸汽蓄热器；热平衡计算；锅炉；变负荷；节能Abstract: This paper introduces the principle of steam accumulator, control system, heat balance calculation and application in engineering, that accumulator can play a role in energy conservation and environmental protection to increase the load of heating system.Key words: steam regenerator; heat balance calculation; boiler; variable load; energy saving在实际工程应用中很多工厂由于生产以及工艺操作的要求，经常产生尖峰负荷，使锅炉负荷变化很大，必然造成锅炉效率下降，浪费燃料增加成本，同时也会加大锅炉操作工的工作难度。

锅炉如果锅炉不能长时间的在高效经济状况下运行，显然与今天所提倡节能环保相违背，而在锅炉系统中安装具有调节能力的蒸汽蓄热器，实现蒸汽热能的梯级利用，以平衡热能的供应量和需求量，同时亦可作为缓冲因负荷瞬间变化带来的一种有效的手段。

其主要应用范围主要有以下几种：热负荷波动大而频繁的供热系统；瞬时热能耗量大的供热系统；热源间断供热或供热量波动大的供热系统；需要储存热能共随时需要的供热系统。

工作原理蒸汽蓄热器亦称为变压式蒸汽蓄热器，一般安装于锅炉与用汽设备之间，以平衡用汽设备负荷的波动。

使用时内部装有65%~85%的软化水，水面以上为蒸汽空间，蓄热器运行中，充热是由蒸汽变成热水（饱和水），放热是由饱和水变成闪蒸蒸汽（二次蒸汽）来实现的。

作者简介：王其营（1967-），男，高级工程师， 橡胶机械专业，已发表论文300余篇。

收稿日期：2023-08-14蒸汽流量、压力和温度等参数的稳定性对轮胎硫化过程中的产品质量影响较大。

无论是企业自备锅炉生产蒸汽还是购买蒸汽（以下统称为汽源），都不可避免遇到蒸汽流量、压力和温度的波动，甚至出现供汽故障。

为了减少汽源蒸汽流量、压力和温度波动对轮胎生产的影响，也为了避免或减少汽源短期故障对生产造成的损失，可以在汽源与用汽单元/单位之间安装一套蒸汽蓄热器，上述问题就会避免或在一定程度上减少影响和损失。

本文根据笔者多年的实践经验，就蒸汽蓄热器的工作原理、结构组成、装用要求等进行简要阐述，同时对蒸汽蓄热器的选型依据、结构设计及在实际使用过程中的作用和效益等进行详细介绍，供同行参考。

1　蒸汽蓄热器的综合介绍我国对蒸汽蓄热器的研究自20世纪60年代开始，并在20世纪80年代从日本全套引进较为先进的设计和制造技术。

经过持续消化、吸收、改进、优化和提高，我国蒸汽蓄热器技术日趋完善。

但是由于国内大多数蒸汽供应和使用单位/企业对蒸汽蓄热器技术不是完全了解，导致蒸汽蓄热器的使用在国内特别是在轮胎生产企业并不是很普遍，使蒸汽蓄热器的作用没有得到充分发挥，让蒸汽蓄热器出现“明珠蒙尘”的现象。

1.1　蒸汽蓄热器的工作原理和使用流程（1）蒸汽蓄热器的工作原理和作用简述汽源进入蓄热器，利用筒体内水的蓄热能力,将轮胎生产企业蒸汽蓄热器的选型设计与使用王其营1，曲彦民2 ，王善河2(1.中策橡胶（天津）有限公司，天津 300452；2.山东岱星金属设备有限公司，山东 泰安 271000)摘要：简要阐述蒸汽蓄热器的工作原理、结构组成、装用要求等，并对蒸汽蓄热器的选型依据、结构设计及在实际使用过程中的作用和效益进行详细介绍，认为蒸汽蓄热器对稳定系统压力和温度、节约能源、保证产品质量起到较好的作用。

关键词：轮胎生产企业；蒸汽蓄热器；选型；设计；使用中图分类号：TQ330.8文章编号：1009-797X(2024)01-0062-07文献标识码：B DOI:10.13520/ki.rpte.2024.01.013蒸汽中的热能以高压饱和水的形式储存起来（即为充热过程）；在蒸汽需求量增加时，高压饱和水瞬间转化为高压过热水并发生“闪蒸”，产生大量的饱和蒸汽（即为放热过程）。