蒸汽蓄热器设计的基本方法(1)
蒸汽蓄热器常用的几种蓄热量计算方法
蒸汽蓄热器常用的几种蓄热量计算方法
一、高峰负荷计算法
该法是以用汽设备在高峰负荷最大持续时间内蒸汽用量作为根据，减去锅炉在高峰负荷时最大用汽量，即为蓄热器的计算蓄热量。
这种方法常用于存在高峰负荷的用户，如科学实验用汽、锻锤、水压机供汽系统等，具体可按下式计算：
Go=(Dmax-Db)×t/3600
其中Go----------- 计算蓄热量［Kg(蒸汽)］；
Dmax---------- 用汽设备最大耗汽量，（Kg/h）；
Db------------- 锅炉蒸发量，（Kg/h）；
t--------------- 高峰负荷持续时间（s），对于蒸汽锻锤一般为120---240s。
二、冲热时间计算法
废汽蓄热器要吸收一定时间内的全部废汽，因此可以采用冲热时间作为指标进行计算。
如废汽平均排出量为Di（Kg/h）,冲热时间为t(s),则计算蓄热量Go［Kg(蒸汽)］按下式计算: Go=Di×t/3600 二、单位水容积蓄热量计算
蒸汽蓄热器水空间单位水容积蓄热量与充热、放热压差成正比，压差大时则蓄热器单位水容积蓄热量相应增大，因此增大充热与放热压差是有利的。
但是充热、放热压差受到供热系统的约束，充热压力受到锅炉工作压力的限制，放热压力必须满足用户对供汽压力的要求。
充热压力P1=锅炉工作压力Pg-锅炉至蓄热器喷嘴出口的管系阻
力△h1
放热压力P2=用户最低要求压力Pc+蓄热器至用户的管系阻力
△h2
蒸汽蓄热器进口及出口压力损失一般取0.05MPa，蒸汽蓄热器单位水容积蓄热量go可由下表查得（或通过曲线图查得）
蒸汽蓄热器单位水容积蓄热量（蒸汽）表
（单位：kg/立方米）。
蒸汽蓄热器工作原理与结构设计探索
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。
蒸汽蓄热器技术资料
1 蒸汽蓄热器的分类及其在蒸汽供热系统中的安装位置 (1)2 蒸汽蓄热器的结构及工作原理 (2)2.1蒸汽蓄热器的结构 (2)2.2蒸汽蓄热器的工作原理 (4)3 蒸汽蓄热器的适用范围 (5)4 装用蒸汽蓄热器的基本技术要求 (6)4.1已知条件 (6)4.2 热工计算 (6)5 蓄热器应用举例及效益浅析 (7)5.1 应用举例1 (7)5.2 效益浅析 (7)5.3 工艺改造 (8)5.4 经济效益 (9)5.5 应用实例2 (9)引言本世纪初，美国人发明了蓄热器。
1930年由瑞典的卢兹博士完成蓄热器技术，后来经日本人的研究开发，蓄热器的技术已日趋成熟。
蓄热器是一种有效的节能装置，在保证热用户汽压和流量的前提下，平衡汽源、供汽量和波动的汽负荷，使锅炉在一个连续稳定的状态下运行，从而实现最高的热效率，最经济的运行。
蓄热器分为变压式和定压式两种，变压式蓄热器又称蒸汽蓄热器。
蒸汽是一种可同时满足多种热用户对供热介质参数的不同要求、适应多种热负荷的不同变化规律的热媒。
在现代化工业园区中，它不仅仅可用于采暖用户，更重要的是还要满足不同的工艺、不同的产品、不同的蒸汽参数、不同的用汽规律的生产用户的供热要求。
不同热用户的生产热负荷取决于各自的生产工艺、原料、产量和用汽设备的性能参数等。
有一些用户的用汽量波动幅度很大，其峰值的出现没有确定的规律，甚至启动和停机都有随机性；有一些用户对用汽参数要求非常严格，参数出限将影响到产品质量，造成重大经济损失。
因此在有多个生产热用户的复杂蒸汽供热系统中，保证蒸汽流量和用汽参数是一个关系到生产部门和供热行业的经济利益、服务质量和企业形象的重要问题。
蒸汽供热系统中，可采用以下办法来保证用户的用汽要求：1．利用锅炉自身的蓄热量产生自蒸发蒸汽以适应高峰负荷；2．适当调整锅炉燃烧控制装置，改变燃烧工况以适应高峰负荷；3．加装蒸汽蓄热器。
利用锅壳式锅炉水容量大的特点，借助其蓄热量以应付短时间高峰负荷和借助锅炉自控装置调整以应付较平缓的高峰负荷是可行的，但都要求运行操作人员具有较高水平的操作技能，并需要经常关注供汽情况以便及时处理可能出现的突发情况，综合比较，安装蒸汽蓄热器是最有效、合理的方法。
轮胎生产企业蒸汽蓄热器的选型设计与使用
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）。
蒸汽蓄热器
8
波动负荷曲线D=f(t)的平均负荷，按下式计算
Di
f (t )dt
t0 0
t
0
式中： Di：平均负荷（kg/h） t0 ：总的时间（h） 按照24小时热负荷曲线计算
波动负荷曲线D=f(t)的函数性质 一般不易于数学公式表达，故曲线 面积可采用面积仪或近似面积分割 法求出。
( D Di)dt
▲ 当用汽设备用热负荷小于锅炉额定蒸发量即产汽量时，锅炉供 热管压力升高，蒸汽通过内部充热装置，喷入蓄热器的水中。由于 汽温高于水温蒸汽迅速凝结放热，使蓄热器水温升高，同时水位也 上升，相应的汽空间的饱和蒸汽压力也升高了，这是蓄热器的充热 过程。
5
▲ 当用汽设备用热负荷高于锅炉的额定出力时，锅炉供汽管中的 压力会降低，一直降到低于蓄热器空间饱和压力时，蓄热器中的饱 和水成为过热水，将自行闪击蒸发放热，水位下降产生的二次蒸汽 以补充供给设备用汽，这是蓄热器放热过程。
p 0.3Mpa
t 3℃
4
蒸汽蓄热器主要受压部件：封头及筒身材质应采用Q345R钢板制作。
双层结构，内部为孔板式加热筒和高压喷嘴均采用304不锈钢制作。
三、蒸汽蓄热器的工作原理：
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。
V
G q
0 0
式中 V：蓄热器的容积（m3） G0：蓄热量（蒸汽）（kg/m3） ：蓄热器充水系数0.65~0.85 ：蓄热器运行效率0.95~0.99
充水系数是指蓄热器内部水容积与 总容积的比值。 取小时，使蓄热 取大时，造成饱 器的体积增大；
蒸汽蓄热器详解
锅炉类型 兰开夏 现代 快装锅炉
长度 “From and At” x 水容量 额定出力 直径 9.1 m x 2.7 m 4540 kg /h 45400 kg (30m x 9m) (10000 lb /h) (10000 gal.) 3.9 m x 2.5 m 4540 kg /h 9100 kg (13m x 8m) (10000 lb /h) (2000 gal.)
蒸汽蓄热器
3.22.5
蒸汽和冷凝水系统手册
第3章
锅炉房
蒸汽蓄热器
章节3.22
为了满足峰值负荷，瞬时提供干净干燥蒸汽最合适的方式是用一种办法储存蒸汽，以便在需要的时候 蒸汽可以释放出来。因为在锅炉压力下要求巨大的储存体积，在压力下蒸汽作为气体储存是不实际的。 最好用例子解释： 在本章后面的例子中，使用的容器体积是52.4 m3。 进汽压力是10 bar g (比容 = 0.177 m3/kg)。 排汽压力是5 bar g (比容 = 0.315 m3/kg)。 以这些参数为基础，最终储存的而且准备立即释放到设备的能量都包含在130 kg蒸汽里。与充满水的 蓄热器相比，这仅等于储存而且准备使用的能量的5.2%。 实际上有两个方法提供蒸汽： 通过增加饱和水的热量，通常用燃烧器。 通过降低储存于饱和温度的水的压力。这样使水中的能量过剩，过剩的能量使部分水变成蒸汽。 这个现象就是“闪蒸”，而用于储存有压力水的设备被称为蒸汽蓄热器。 蒸汽蓄热器本来是锅炉能量储存能力的外延。当设备的蒸汽需求低时，锅炉能够蒸发比需要更多的蒸 汽，多余的蒸汽在一定压力下喷入储存的水中。经过一段时间，储存的水温度上升，直到最终达到运行锅 炉压力下的饱和温度为止。 在下列情况负荷将超过锅炉的能力： 出现的负荷变化比锅炉的反应能力快，例如：燃烧器停用，在燃烧器被安全点火前必须完成吹扫循 环。这个循环将花费5min，而不能给锅炉加热，实际上吹扫循环对锅炉水有轻微的冷却效果。加上锅 炉水闪蒸的因素将引起锅炉水位的下降，而锅炉水位控制系统将自动补充给水以维持水位，例如补水 在 90℃。这对已经在饱和温度的水有降温效果，这将使情况恶化。 在很长一段时间内出现重负荷。 在这两个情况中，蒸汽蓄热器内的压力下降导致热水闪蒸成蒸汽。水闪蒸成蒸汽的速度取决于压力而 不是时间。
介绍了蒸汽蓄热器的原理、结构、应用场合及装设要求
张渝1，段琼2，彭岚1摘要：介绍了蒸汽蓄热器的原理、结构、应用场合及装设要求等，并结合实例分析了装设蒸汽蓄热器所带来的经济效益。
关键词：蒸汽蓄热器；节能；锅炉中图分类号：TK223.3+5 文献标识码：B 文章编号：1004一7948(2006)05一0038一021前言目前，能源危机几乎已成为世界各国所共同面临的重要问题，严重的危机向人类提出了严厉的警告。
基于这样的能源形势，节能技术已经被提到了前所未有的高度。
蒸汽蓄热器作为一种重要的节能工具，理应受到进一步的推广和应用。
我国自上世纪60年代起开始进行蒸汽蓄热器的研究，并在80年代从日本全套引进了先进的设计和制造技术。
但目前这一先进节能设备在我国的推广应用还非常有限，主要原因在于许多蒸汽供热单位对该技术还不够了解。
2蒸汽蓄热器的工作原理及结构2.1蒸汽蓄热器的工作原理蒸汽蓄热器的工作原理是在压力容器中储存水，将蒸汽通入水中，使容器内水的温度和压力升高，形成具有一定压力的饱和水；而在容器内压力下降的条件下，饱和水成为过热水，并立即沸腾而蒸发产生蒸汽。
它设置在汽源和用汽负荷之间，在室内室外均可安装，通常装设在锅炉房附近。
2.2蒸汽蓄热器的分类按蒸汽蓄热器的结构可将其分为立式和卧式两种。
卧式蓄热器的蒸发面积较大，安装检修方便，对强度和稳定性的要求也比较低。
所以目前卧式蓄热器应用较多，但缺点是占地面积大。
立式蓄热器的优缺点与之相反。
2.3蒸汽蓄热器的结构目前使用的蒸汽蓄热器是钢制圆柱形压力容器，外壁敷有保温层。
容器内部装有充蒸汽的分配总管和支管，支管末端装有蒸汽喷头，喷头外围装有水流循环筒，容器壁上有蒸汽入口和出口、入孔、进水口，其底部装有排水口和定位支座，如图1。
此此，还装有水位计、压力计等检测仪表。
蒸汽蓄热器与汽源的连接方式有串连和并联之分，但常见的卧式蒸汽蓄热器与锅炉并联的较多，如图2所示。
当高压供汽量与低压用汽量平衡时，蓄热器不工作，如果高压供汽量大于低压用汽量时，则通过阀2、阀3储热，当高压供汽量低于低压用汽量时，则由蓄热器供热补充。
蒸汽蓄热器设计要点及案例分析
（ 江 苏中核 华 纬 工程 设 计研 究有 限公 司， 江 苏 南 京 ２ １ ０ ０ １ ９ ）
摘 要： 为提 高蒸汽 蓄热 器设 计质 量 ， 从 基本 结构 和 工作 原 理 入 手 ， 对其 设 计 选型 过 程 中涉及
的诸 如 蓄热容 积 、 蓄 热量 、 喷 头数 量 以及 充 、 放 热 特 性 等 参数 进 行 分 析 。在 此 基础 上 ， 对 闪 蒸量 为 ５ ４ ｔ ／ ｈ的蒸 汽蓄 热器进 行设 计计 算 ， 所得 结果 可供 特殊 试验 目的用蒸 汽蓄 热器 的设计作 参 考。
ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ａ ｃ ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｓ ．
一
路及 方法 ， 对设 计过 程 中若 干 注意事 项进行 总结 ， 并
结合 案例 进行分 析 ， 以期 达 到交 流经 验 和完 善 设 计
的 目的 ， 对 提高蒸 汽 蓄热 器 工程 设 计 质 量具 有 参 考
意 义。
集 中供 热 和 热 电冷 联 产 等 应 用 中有 很 大 的 发 展 前 景， 国家 标 准 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ４ １— ２ ０ ０ ８ ｛ 锅炉 房设 计规 范 》 中 也作 了推荐 。合 理 使 用蒸 汽 蓄热 器 ， 一 般 可 节 约 燃 料３ ％～ ２ ０ ％［ 。 一 。
第３ １ 卷， 总第 １ ８ ０期 ２ ０ １ ３年 ７月 ， 第 ４期
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴ１ ０Ｎ ＴＥＣＨＮ０Ｌ ０ＧＹ