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蒸汽发生器

高温过热蒸汽发生器

名称:高温过热蒸汽发生器
详细信息 :


蒸汽亦称“”。 根据压力和温度对各种蒸汽的分类为:饱和蒸汽,过热蒸汽。蒸汽主要用途有加热/加湿;还可以产生动力;作为机器驱动等。

 

当液体在有限的中蒸发时,液体分子通过液面进入上面空间,成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的之中,它们相互碰撞,并和容器壁以及液面发生碰撞,在和液面碰撞时,有的分子则被液体分子所吸引,而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时,进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目,随着蒸发的继续进行,空间蒸汽分子的密度不断增大,因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时,则蒸发与处于动状态,这时虽然蒸发和凝结仍在进行,但空间中蒸汽分子的密度不再增大,此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为,其蒸汽称为干(也称饱和蒸汽)。

1.在加热过程中如果不使用干饱和蒸汽可能会造成产品加热效率降低,和常识相反的是,锅炉所产生的蒸汽往往都不是干蒸汽,而是包含着一些没有完全蒸发的水分子的湿蒸汽。

2.热辐射的热量损失使得一些蒸汽凝结,因此湿蒸汽会更加潮湿,并且形成冷凝水。因此,必须在管道适当的部位安装疏水阀从而将冷凝水排出。

3.重的冷凝水会从蒸汽中落下并且被管道底部的排出,但是夹带着小水滴的湿蒸汽还是会降低产品的换热效率。因此,必须在管道的某些部位安装汽水分离器。

4.由于蒸汽在管道中的摩擦等会造成压力的损失,因此也会导致蒸汽温度的相应损失。

 

如果把饱和蒸汽继续进行加热,其温度将会升高,并超过该压力下的。这种超过饱和温度的蒸汽就称为。过热蒸汽有其本身的应用领域,如用在发电机组的透平,通过喷嘴至电机,推动电机。但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量,这是因为过热蒸汽在释放蒸发焓之前必须先冷却到饱和温度,很显然,与饱和蒸汽的蒸发焓相比,过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的,从而会降低工艺制程设备的性能。

为了保证驱动设备不会因为冷凝水受损,因此一般使用过热蒸汽。

为了提高热效率和工作能力,例如:在低压蒸汽下的过热度达到极大的比容,甚至真空的情况。

供给和排放时都使用过热蒸汽有个明显的优点就是在蒸汽驱动设备的时候不会产生冷凝水,这样就能有效的避免由于碳酸侵蚀和腐蚀设备的危险。此外,汽轮机的理论热效率是和其出口和入口的焓值相关联的。因此提高了过热蒸汽的压力就等于提高汽轮机入口方向的焓值,从而有效提供了热效率。

高温蒸气可以在无氧环境下作为一个直接加热源。过热蒸汽在食品加工行业方面,例如烹煮、烘干等

蒸汽还可以用来(比如作为动力),用于蒸汽轮机等。一个大多数人都熟悉的例子就是很多年前的蒸汽机车、蒸汽火车[3]  ,把蒸汽作为驱动动力的应用相当少了。然而,把蒸汽用作驱动动力的技术还在继续发展和改进之中。

蒸汽轮机对于火力发电厂来说是不可或缺的设备。为了提高效率,发展了使用高温高压蒸汽的技术。一些火力发电厂在他们的涡轮机中使用25MPa(abs),610℃的超临界压力蒸汽。为了使涡轮设备不受冷凝水的破坏,应避免使用饱和蒸汽,所以大多数情况下使用过热蒸汽。相反,在核电站领域要禁止使用高温蒸汽,因为它可导致涡轮设备的材料出问题,所以常用高压饱和蒸汽。

在蒸汽火车时代.乘客们惊叹于更大和更强大的发动机。随着时代的发展,技术的进步,科学家仍在开发蒸汽发动机,但是现代的蒸汽发动机并不是越大越好,而是越微观越好,德国科学家最近研制了一款微型蒸汽机。经测量,只有1毫米的千分之三。 [4] 

水蒸汽在气体物质中是热容最大的气相物质。在给高温物体降温中有广泛的用途,如金属材料淬火中速降温,金属材料加工过程中,金属表面和刀具的降温,具有可视、延长刀具寿命、减少氧化、减少化学物质的排放等优点,是金属切削过程中降温的理想材料。

在金属拉伸过程中,还有润滑、减少金属表面氧化,降温快等优点。

用于清洗的蒸汽

水蒸汽由于具有高温、纯净、冲击作用,在蒸汽清洗油污、黏胶等情况下,能更快去污,同时无污染环境的化学物质排放。饱和蒸汽在清洗行业具有很广的用途。

蒸发是在液体是在液体表面上进行的现象,它在任何温度下都能发生,蒸发过程中需要吸热。

液体表面积越大,蒸发越快;液体温度越高,蒸发越快;液体表面附近空气流动越快,蒸发越快;

沸腾

随着对水的加热,水的温度不断升高。达到某一温度时,水开始沸腾,此后虽然对水加热,但水温不再升高。水沸腾的温度叫做水的沸点。常压下,水的沸点为100℃。

那些蒸汽烤箱和通常的“蒸”都是直接使用蒸汽加热,蒸汽直接和被加热的物品接触。与这些家居用品相似但是尺寸更大,很多工业设备也广泛使用直接蒸汽加热,如消毒柜、蒸馏器以及生产橡胶产品的硫化机等。

但是还有一种方法,在工业上比直接加热的应用还要广泛。 这种方法就是间接加热。

什么是间接加热?

间接加热就是通过一种称为“”的设备进行加热的方法。

蒸汽从换热器壁表面流过,蒸汽的热量就转移到被加热的物质一侧。通过这种方式,蒸汽不会和被加热的物质接触。典型的使用蒸汽加热的换热器如夹套锅、管加热、翅片式换热器(薄板翅片、空气翅片)。

这种使用换热器进行加热的方法不仅限于使用蒸汽作为热煤,其它的热煤还包括热水或热油等

供应给换热器的蒸汽处于气态,在其内部变成液态(冷凝水)并离开换热器。

蒸汽通过凝结传递的热量明显比热水或热油通过对流的热量多。它还有以下优势:

如果换热器的换热面积相同….

使用蒸汽可以缩短加热时间

如果工作量相同….

使用蒸汽加热,换热器的换热面积更小

这就是蒸汽的两个重要的特性——除此之外蒸汽还有其它优势。因此,蒸汽在工业热源中占有重要地位。

提高蒸汽品质途径有两种:

1.降低炉水的含盐量

(1)提高给水品质。

(2)增加排污量。

(3)分段蒸发。

2.降低饱和蒸汽带水和减少蒸汽中的溶盐。

(1)建立良好的分离条件和采用完善的汽水分离装置。

(2)适当控制炉水碱度和采用蒸汽清洗装置。

在饱和状态下的液体称为,其对应的蒸汽是,但最初只是湿饱和蒸汽,待饱和水中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。蒸汽从不饱和到湿饱和干饱和的过程温度是不增加的(湿饱和到干饱和温度保持不变),干饱和之后继续加热则温度会上升,成为过热蒸气。

当液体在有限的密闭空间中蒸发时,液体分子通过液面进入上面空间,成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的之中,它们相互碰撞,并和容器壁以及液面发生碰撞,在和液面碰撞时,有的分子则被液体分子所吸引,而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时,进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目,随着蒸发的继续进行,空间蒸汽分子的密度不断增大,因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时,则蒸发与凝结处于动平衡状态,这时虽然蒸发和凝结仍在进行,但空间中蒸汽分子的密度不再增大,此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体,其对应的蒸汽是饱和蒸汽,但最初只是湿饱和蒸汽,待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。蒸汽从不饱和到湿饱和再到干饱和的过程温度是不增加的,干饱和之后继续加热则温度会上升,成为过热蒸汽。

的,需要通过熵焓表。但饱和蒸汽温度和压力是对应关系,因此只需监测两者之中任一个数据,然后根据熵焓表查出对应的焓值,乘以蒸汽量,就能计算饱和蒸汽的热量。而过热蒸汽的温度和压力关系不对应,要计算过热蒸汽的热量必需监测过热蒸汽的温度和压力两个数据,根据这两个数据才能查出对应焓值。

过热蒸汽温度与压力没有一一对应的关系,还与蒸汽密度有关。比如,3.5MPa,温度为260℃时,密度为16.4231Kg/m3;;温度为300℃时,密度为14.6049Kg/m3。同样的压力下,温度越高,密度越小

过热蒸汽干燥

过热蒸汽干燥指用过热蒸汽直接与被干燥物料接触而去除水分的干燥方式,是近年来发展起来的一种全新的干燥方法。与传统的热风干燥相比,这种干燥以水蒸汽作为干燥介质,干燥机排出的废气全部是蒸汽,利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潜热再加以利用。

2)过热蒸汽干燥的优势

可利用蒸汽的潜热,热效率高,节能效果显著。

因干燥室(机)排出的废气全部是蒸汽,可以用冷凝的方法回收蒸汽的汽化潜热,故热效率高,有时可高达 90%。

a)干燥速率快

由于过热蒸汽的比热和传热系数比空气大,同时过热蒸汽干燥介质中的传质阻力可忽略不计,故水分的迁移速度快,干燥周期可明显缩短。

用过热蒸汽干燥的主要原因是产品的质量得到改善。用过热蒸汽作干燥介质时,由于物料表面湿润、干燥应力小,不易产生开裂、变形等干燥缺陷;同时由于过热蒸汽干燥无氧化反应,木材颜色不会褪变,故干燥品质好。研究表明,使用过热蒸汽干燥胡萝卜块,干后产品的复水性、颜色、维生素保留量优于真空干燥。

c)安全性好

过热蒸汽干燥避免了干燥室着火或爆炸的危险。过热蒸汽干燥无空气存在 ,没有氧化和燃烧反应。一些通常不能用热风干燥的食品原料 ,可以用过热蒸汽干燥。

d)减少设备的体积和废气的净化量

过热蒸汽的比热大 ,蒸汽用量少 ,这就可以减少设备的体积和废气的净化量。

e)有利于保护环境

过热蒸汽干燥是在密封条件下进行的 ,粉尘含量大大降低。用过热蒸汽干燥可以消除城市垃圾、污泥等的臭味。

过热蒸汽干燥物料的温度是操作条件下水的沸点温度 ,在干燥有灭菌要求的食品原料和药品原料同时 ,能消灭细菌和其他有毒微生物。

由于过热蒸汽干燥具有上述优点,近年来美国、加拿大、法国、新西兰和日本等发达国家己将过热蒸汽干燥技术用于干燥木材及木头压块、煤炭、纸张、甜菜渣、陶瓷、蚕茧、污泥、酒糟、牧草、鱼骨和鱼肉、蔬菜、食品以及城市废弃物等多种物料。 随着能源危机的日益严重和人们对食品质量要求的逐渐提高,过热蒸汽干燥的应用必将得到发展,尤其是可以降低干燥温度同时保证产品质量的低压过热蒸汽干燥,具有潜在的高效率。 [2

 

过热蒸汽有其本身的应用领域,如用在发汽轮机的透平,通过喷嘴至透平叶片,推动电机转动。但是过热蒸汽很少用于工业制程的过程,这是因为过热蒸汽在释放蒸发焓之前必须先冷却到,很显然,与的蒸发焓相比,过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的,从而会降低工艺制程设备的性能

过热蒸汽食品加工

随着过热蒸汽技术的发展,美国、日本等国逐步生产出用于食品加工的过热蒸汽装置或者电器。过热蒸汽在食品加工、烹饪领域的应用越来越广泛。使用过热蒸汽进行烹饪和食品加工具有食品受热均匀、加热速度快、食物更加美味、防止维生素流失等显著优点,同时过热蒸汽技术还可以用于食品加工厂中输送带的清洗、杀菌以及食材加热处理、食物残渣的粉末化及除臭等

 

 

过热蒸汽在食品加工领域的应用效果

在无添加剂的情况下,改善食物的味道。

低氧或者微氧环境下加工,可抑制食物的腐化氧化。

通过水蒸气加热烹饪,大部分食物经加工后可保持处理后的材料不变硬,保持松软的口感和水分。

提高加工阶段的杀菌效果,实现短时间内的表面杀菌。

对喷洒在新鲜水果表面的防霉剂等农药可大部分气化。

通过对颜色及气味成分的控制,使得食材本身的颜色和味道在加工中不被破坏。

通过膜状凝结传热实现高速加热。(热传导率是干燥空气的数倍)。

通过杀菌(数秒间)、抑制氧化、通过高速过热加热生成凝缩膜、通过酵素失活等提高食品的保鲜能力。

通过对淀粉α化,促进糖化及蛋白质变性。

使用温度高达340℃的过热蒸汽进行烹调,达到脱油、减盐的健康烹饪效果

木材干燥

能源与环境问题是当今世界的几个重大问题之一,干燥是决定木制品质量、能耗和成本的重要环节,同时又与环境污染问题密切相关。目前我国木材干燥的能源绝大部分是以煤或木废料作燃料,而燃料的燃烧会释放导致温室效应的气体产生。目前占主导地位的常规蒸汽干燥由于进、排气的换气热损失较大,一次能源的利用率仅30%左右,故节能潜力很大。作为一种先进的节能干燥技术,过热蒸汽干燥由于以过热蒸汽作干燥介质,它可以利用辅助装置,回收排汽的余热,故可明显节能。同时由于木材真空过热蒸汽干燥一般在低于 90℃的温度下实施,木材内干燥应力小,干燥质量好,故具有一定的应用前景。

 

食品、饲料、药品、生物质干燥

 

在食品、 药品等热敏性物料的干燥过程中 ,为了保持物料中的有效成分 ,保证产品的质量 ,必须采用较低的干燥温度 ,通常采用冷冻干燥来干燥此类物料。但是冷冻干燥方式具有时间长、能耗大、经济效益低的缺点。过热蒸汽用于食品干燥是近20年来发展起来的,但是由于温度过高影响热敏性物料的适应性,人们开始使用低压过热蒸汽干燥食品。低压过热蒸汽干燥方法结合了过热蒸汽和负压甚至真空干燥的优点 ,避开了常压过热蒸汽干燥物料温度过高的劣势,扩大了过热蒸汽干燥对热敏性物料的适应性。对不同的食品如土豆片、面条、大豆、稻谷、蔬菜、虾米、鸡肉、各种水果片等进行过热蒸汽干燥的研究表明,过热蒸汽干燥食品和热风干燥相比 ,除了节能环保等上述优点,还突出表现在干燥时间短、物料收缩变形小、颜色保持新鲜、多孔、复水性好和维生素含量高等方面

过热蒸汽干燥对提高干燥效率、降低干燥能耗、减少环境污染、提高产品质量具有重要的意义 ,是一种很有发展前景的干燥新技术。因此,将过热蒸汽应用于食品干燥有着广阔的前景污泥干燥

近些年来,随着人口的增长和工业的发展,污泥产量大大增加。污泥具有含水量高、易腐败、有恶臭、含有毒物质以及大量有害病原物等特点,所以必须及时进行污泥处理。污泥干燥作为污泥处理的一个重要环节,历来被认为是一个热效率低、耗能大的操作过程。传统的污泥干燥采用热风干燥技术,热效率低、能耗大,因此开发低能耗的干燥方法是污泥干燥发展的重要方向。过热蒸汽干燥以过热蒸汽为带走水气和提供能量的介质,使热效率提高的空间大增,而且能实现干燥“废气”热量的再利用,从而实现潜热的再次利用,是一种很有前途的干燥技术。

目前开发的过热蒸汽式污泥干燥设备,具有干燥效率高、设备选型小、设备投资少等优势,同时能达到能源节约、无废气排放、无污染、不产生污泥废料的效果

在工业及其他领域的应用

1)污染土壤治理

分解、去除污染土壤中PCB,VOC、二恶英等物质。

2)废旧印刷设备电路板处理(金属回收的前处理装置)。

3) 飞灰脱盐处理。

4) 产业用垃圾处理机的前期处理。

5) 再利用市场(脱油、无氧)

过热蒸汽在再利用市场上的应用主要表现在机械油的脱脂处理、废塑料的再生利用涂装干燥、洗净杀菌等。

6) 桑拿洗浴行业

在日本有把温泉水加热成过热水蒸汽,使用过过热蒸汽在低温桑拿房中应用的案例


高温蒸汽发生器;过热蒸汽发生器
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