关于180m3蓄热器蓄热问题的分析

李凯

摘 要：文章论述了传洋集团炼钢厂蓄热器蓄热问题的解决，从热力计算角度分析了蓄热器供气不足和不稳定原因，为快速解决蓄热问题提供了理论帮助。

关键词：蓄热器；蓄热问题；研究分析

据山东传洋集团炼钢厂反映我公司为其生产的转炉烟道配套的180m3蓄热器在给其集团下属发电厂供汽时出现供汽不稳定和不足的情况，我公司派我到现场与钢厂进行交流和分析并解决了问题，促成了文章的产生。通过文章旨在分析当时出现的情况，并对影响蓄热器蓄热的因素进行探讨，供同行参考，特别对使用单位在如何使用蓄热器提供一些方便。

1 蓄热器的概述和基本原理

蓄热器是一种储藏热能的节能环保设备，在转炉烟道余热系统中能调整供热状态使其更为经济的使用；因为炼钢转炉有吹炼周期，所以与其连接的余热锅炉设备产汽有周期性。这时蓄热器能够稳定汽源，提高锅炉效率。

蓄热器的基本工作原理利用的是不同压力下饱和水对水蒸气的焓值不同的原理。当蓄热器蓄热时，蓄热器压力上升温度升高，水蒸气溶解到水中水位上升；蓄热器放热时温度降低压力下降，水重新沸腾产生蒸汽。

2 蓄热器的基本操作参数

根据设计院提供的传洋集团的蓄热器参数是该蓄热器容积为180m3，设计压力为2.45，温度为225℃，充热压力2.45±0.1MPa，放热压力1.27±0.1MPa，并且此转炉系统是两台120T转炉余热锅炉供两台180m3蓄热器。

3 蓄热器理论最大蓄热量的计算

我们查水汽特性表可得传洋集团蓄热器在充热压力P1下饱和水和饱和蒸汽的焓为h1′=956.96kJ/kg，h1″=2801.92kJ/kg；在放热压力P2下饱和水和饱和蒸汽的焓为h2′=825.55kJ/kg，h2″=2787.12kJ/kg。充热压力P1下饱和水的重度γ1′=836.61kg/m3。

所以蓄热器的单位水容积的蓄热能力

g0={（h1′-h2′）/[（h1″+h2″）/2]}×γ1′={（956.96-825.55）/[（2801.92+2787.12）/2]}×836.61=38.34kg蒸汽/m3

蓄热器总蓄热能力计算：

Gχ=V*g0*η*φ

式中：Gχ-蓄热能力，kg蒸汽；V-蓄热器全容积，m3；η-蓄热器热效率，由于在充热和放热过程，蓄热器所在系统由于管道和一些阀门的流阻，泄漏及散热损失，加上蓄热器本身的消耗，经过我们反复实践和计算一般取值为0.98；φ-蓄热器充水系数，由于蓄热器在放热时要有一定蒸发面积和空间，而且如果水位过高放出的蒸汽会严重带水，所以为了让蒸汽能充分放出，并且保持98%以上的干度充水系数一般取0.7～0.8。

所以单个蓄热器总蓄热能力Gχ=180*38.34*0.98*0.8=5410.54 kg蒸汽。

4 蓄热器的实际工况及计算

根据我和传洋集团相关人员的交流分析和实地的观察测试，当时蓄热器是由一台120T转炉余热锅炉供两台蓄热器蓄热导致蓄热器的平均充热压力为1.3MPa，放汽使用压力为0.8MPa，实际充水系数仅为0.7左右。

所以我们查水汽特性表可得传洋集团蓄热器实际使用情况在充热压力P1下饱和水和饱和蒸汽的焓为h1′=814.89kJ/kg，h1″=2786.99kJ/kg；在放热压力P2下饱和水和饱和蒸汽的焓为h2′=721.2kJ/kg，h2″=2768.86kJ/kg。充热压力P1下饱和水的重度γ1′=874.27kg/m3。

所以蓄热器的单位水容积的蓄热能力

g0={（h1′-h2′）/[（h1″+h2″）/2]}×γ1′={（814.89-721.2）/[（2786.99+2768.86）/2]}×874.27=29.49kg蒸汽/m3

实际单个蓄热器总蓄热能力Gχ=V*g0*η*φ=180*29.49*0.98*0.

7=3641.43kg蒸汽

5 蓄热器供气不足和不稳定的分析

通过以上两种计算可以看出传洋集团的两台蓄热器实际蓄热能力是达不到设计的蓄热能力的，所以供气是不足的。而造成蓄热能力不足我们通过对比可以看出设计的压力充热为2.45MPa，放汽压力为1.27MPa，压力差为1.18MPa。而实际工作时充热压力为1.3MPa，放热压力为0.8MPa，压力差仅为0.5MPa。这就导致蓄热器单位水容积的蓄热能力比设计值要小。其次实际蓄热器的充水系数为0.7，这再次导致蓄热器的总蓄热能力又一次减少。供气不稳定的原因：根据我们现场的观察和研究，该蓄热器有放散装置工厂为了蓄热器安全使用将放散阀设置成了较低就起跳，这样当转炉在吹炼时瞬時蒸发变大导致放散阀很容易起跳，而为了防止放散阀过度起跳，又将出汽口的手动调节阀开大，来缓减峰值蒸发对放散阀的压力，这样就使得在转炉炼钢时出汽口随着炼钢周期的波动而变化，不能有一个合理的蓄放压力差，破坏了蓄热器的工作规律，使得电厂用气出现不稳定的情况。

6 蓄热器蓄热问题的解决

根据以上分析我们已经很清楚蓄热器问题的所在：蓄热器充放热压力差太小，造成单位蓄热能力差。（1）我要求工厂将放散阀提高放散压力，因为我方设备的设计压力为2.45MPa，只要放散压力在合理范围设备是绝对安全的，提高了放散压力也就相当于提高了充热压力；（2）作者要求工厂在蓄热器蒸汽出口加装自动调节阀，并将出口压力稳定在0.6MPa左右，因为根据作者和发电厂的交流，汽轮机0.6MPa的蒸汽压力已经满足生产要求了。这样就降低了放了压力让充放压力差更加大了。由于加装了自动控制阀是的出口压力的稳定同时解决了蓄热器供气不稳定的问题。经过传洋工厂这样调试最终由于一台转炉余热锅炉供两台蓄热器的原因，充热压力只能最大维持在1.4MPa左右，而放热压力稳定在0.6MPa。

所以我们查水汽特性表可得传洋集团蓄热器在调整后充热压力P1下饱和水和饱和蒸汽的焓为h1′=830.24kJ/kg，h1″=2789.37kJ/kg；在放热压力P2下饱和水和饱和蒸汽的焓为h2′=670.67kJ/kg，h2″=2756.66kJ/kg。充热压力P1下饱和水的重度γ1′=870.39kg/m3。

所以蓄热器的单位水容积的蓄热能力

g0={（h1′-h2′）/[（h1″+h2″）/2]}×γ1′={（830.24-670.67）/[（2789.37+2756.66）/2]}×870.39=50kg蒸汽/m3

调整后单个蓄热器总蓄热能力Gχ=V*g0*η*φ=180*50*0.98*0.7=6174kg蒸汽。

所以调整后该蓄热器总蓄热能力已经超过了设计要求，所以供气也满足了生产的要求。

7 结束语

从传洋集团蓄热器的蓄热问题解决来看，影响蓄热器蓄热问题最大的因素就是蓄热器在使用过程中的充放热时的压力梯度。因此用户在使用时一定要注意对蓄热器蒸汽进口和蒸汽出口压力的控制，通过用自动控制阀能够更好的保证蓄热器的运行。

参考文献

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[2]江苏机械锅炉科技情报网.工业锅炉使用手册[M].江苏科学技术出版社，1991.

[3]严家 ，余晓福，王永青.水和水蒸气热力性质图表（第二版）[M].高等教育出版社.