很多用戶由于對閃蒸汽的理解不夠充分,在觀察疏水閥排放時,往往把閃蒸汽誤判為蒸汽泄漏,以后再次選購疏水閥時,就會過度的追求疏水閥排水時,不允許出現一丁點的煙霧。這種看似完美的追求,其實是違背了蒸汽特性。因為只有冷凝水在管道產生積水,冷卻到一定程度后再排出,閃蒸汽量才會相應減弱。相反的,高壓力下必然會產生高溫的冷凝水,而高溫冷凝水排出到大氣壓的環境下,會伴隨閃蒸汽是屬正?,F象。那么,閃蒸汽到底是什么概念呢?
一、閃蒸汽是什么?怎樣產生的?
閃蒸:是指高壓水經突然降壓變為低壓后,有一部分水會汽化成蒸汽,稱為閃蒸汽;如果高壓水的溫度低于低壓水的飽和溫度,就不會產生閃蒸汽。
正常有兩個渠道產生閃蒸汽,一是從回收冷凝水的集水罐(包括閃蒸罐)排出來的,二是從對空排放的蒸汽疏水閥后排出來的,因為冷凝水通過疏水閥時,只要前端設備和管內不積水,通常上游溫度都足夠高,肯定高于后端低壓水的溫度,所以都會產生閃蒸汽。但整個過程中,沒有外來的熱量,這些冷凝水是怎樣變成蒸汽的呢?
舉例一:5barg壓力,飽和溫度冷凝水
5barg壓力冷凝水飽和溫度為159℃,具有的能量是671 KJ/kg,通過蒸汽疏水閥后壓力為0 bar g,根據熱力學第一定律,低壓側的冷凝水含有的能量與高壓側的能量必然相同,遵守能量守恒定律。
因此,低壓側的冷凝水的能量同樣也是671 KJ/kg,但是,0 bar g的水中最多含有419kJ/kg熱量,低壓側的能量就與高壓側不平衡,多出671-419 = 252 /kg這樣,對于水來說,就會產生過熱。這些多出來的熱量就會使部分冷凝水沸騰形成閃蒸蒸汽,這個沸騰的過程就叫閃蒸。因此,原來存在于高壓側冷凝水中的能量現在就存在于低壓側的水和蒸汽的混合物之中了。
舉例二:5barg壓力,非飽和溫度冷凝水
5barg壓力冷凝水,但是溫度只有90℃,屬于不飽和水,具有的能量只有377 KJ/kg,小于大氣壓下飽和水的能量,也就是說,沒有多余的能量去產生閃蒸汽,經過疏水閥后僅僅是壓力降低了而已,沒有閃蒸汽。如熱靜力疏水閥后就沒有閃蒸汽。
90℃對應的蒸汽壓力為0.7bar,如果低壓側的壓力低于這個0.7bar的絕對壓力(真空),仍然會產生閃蒸汽。
換句話說,當熱的冷凝水排放到低壓的環境中,它的熱焓(總熱量)保持不變,但飽和溫度降低(水的氣態和液態共存的溫度)。為了保持總熱量不變,部分的水吸收了熱量蒸發成蒸汽。
二、水汽和閃蒸汽的區別
水汽:空氣中的小水滴通常是白色的霧氣。換句話說,水汽是漂浮在空氣中的液態的水。
閃蒸汽:一種無色透明的氣體,由液態的水通過吸收潛熱轉換成氣態。 與正常蒸汽沒什么區別。
水汽為何從疏水閥噴出呢?如果冷凝水擁有的熱量比大氣壓下的飽和水的熱量多,一部分從疏水閥排出的冷凝水在進入大氣時將再次轉換成蒸汽。在冷凝水轉換成蒸汽(閃蒸汽)的瞬間,在疏水閥出口處,肉眼就可以觀察到蒸發形成的水汽。盡管因排放溫度的不同水汽的量也不盡相同,但高溫冷凝水排放時總會伴隨著部分水汽。
三、閃蒸汽的計算
hf1,即將水加熱到該溫度所需的能量值(顯熱hf);
hf2,即將水加熱至低壓側壓力相對應的沸點時所需能量值(顯熱hf).hfl-hf2的差值表示把冷凝水轉變成一定比例低壓蒸汽,如閃蒸汽時所需的能量;
hfg2,即低壓側壓力相對應的沸水完全變成蒸汽需的能量值(潛熱hfg) (hg=hf+hfg);
高溫冷凝水產生閃蒸汽的質量百分比可由下式計算:
閃蒸汽流量可由下式計算:
閃蒸量vs.凝結水量(以疏水閥前壓力為4barg,冷凝水1000kg/h,后面對大氣排放為例)
閃蒸汽量表(這是根據公式計算后而整理出的表格)
一定壓降飽和溫度冷凝水產生閃蒸汽的質量百分比
![]()
上表中設定冷凝水的溫度與飽和蒸汽相同。若冷凝水的溫度低于飽和蒸汽的溫度,產生的閃蒸汽量將減少。這種情況下,閃蒸汽的質量百分比應根據相應的公式進行計算。
比如:10Bar的蒸汽主管疏水,末端對空排放,壓力為0,查蒸汽表,根據以上公式得出,產生閃蒸汽的質量百分比為16.12%,若冷凝水流量為200kg/h,則會產生32kg/h的閃蒸汽,大氣壓下蒸汽密度為0.597kg/m3,得出此時閃蒸汽的體積流量為54m3/h。由此看出,疏水閥后產生大量閃蒸汽是正常的現象,一定要與泄漏蒸汽的現象區別開來,若產生蒸汽泄漏,則會伴隨著壓力噴射出來。
四、怎樣區分疏水閥后是閃蒸汽還是疏水閥泄漏?
1、 關于閃蒸:是指高溫冷凝水經突然降壓后,會汽化成蒸汽。如疏水閥后,部分冷凝水變成閃蒸汽后,因為從100 度以上的溫度突然降到大氣溫度,因此閃蒸汽隨即被冷凝成液態的“水汽”,即我們平???/span>到的“白霧”,但若主管壓力較高,這部分“水汽”先伴隨著壓力被沖出來,然后再散成一團團的白霧,至于被吹出的距離要根據閃蒸汽量的多少和主管的壓力來共同決定。因為這現象與泄漏蒸汽比較類似,因此經常被很多用戶誤會。
2 、區別疏水閥后是正常閃蒸汽還是蒸汽泄漏:
A、若疏水閥后呈“噴射狀”強勁噴出來,是一段“汽柱”,說明疏水閥有蒸汽泄漏。
B、若疏水閥后的冷凝水伴隨著壓力呈“淋浴花灑狀”噴出,同時伴隨著一團團的“白霧狀”氣體,這就是閃蒸汽,說明疏水閥是正常排放。如下圖1-3。
3、各種疏水閥的排放情況是:
A、自由浮球疏水閥的排放是:在連續排水的同時,因為排量較大,會伴隨著大量閃蒸,我們會看到“冒煙”的現象--即閃蒸汽。
B、熱動力疏水閥的排放是:間斷排水,而且冷凝水量較少,不排水時,基本上看不到什么汽,但是在排放的瞬間,有少量蒸汽伴隨著冷凝水“噴射”出來,等水噴出來后,才感覺有少量的閃蒸汽。
C、熱靜力的疏水閥的排放是:因為熱靜力是利用溫差的原理來排放的,屬于定溫排放,因此一定會在疏水閥前先積水,達到預先設定的溫度才會排放,因此,一般排出的是過冷冷凝水,低于飽和溫度,很多時候還低于100度,這樣就看不到疏水閥后有閃蒸的現象,但這并不代表就節能,事實上,自由浮球疏水閥比熱靜力和熱動力疏水閥都更為節能。