什么是蒸汽減壓閥閃蒸

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之前介紹減壓閥前后的壓力變化，現(xiàn)在介紹什么是蒸汽減壓閥閃蒸什么是閃蒸7
    閃蒸是不可壓縮流體通過節(jié)流后，從縮流斷面直至閥出口的靜壓降低到等于或低于該流體在閥入口溫度下的飽和蒸汽壓時．部分液體汽化使閥后形成氣液兩相的現(xiàn)象。這個過程稱為閃(flashin9)。閃蒸的發(fā)生使液化的流量不隨壓降的增加而增加，出現(xiàn)阻塞流。閃蒸還造成氣液兩相流，氣體與液體同時流過閥芯和下游管道，造成沖刷，其特點是閥芯呈現(xiàn)平滑拋光的外形。在工業(yè)蒸汽系統(tǒng)中，除了保障工廠蒸汽系統(tǒng)的穩(wěn)定運行之外，安全與節(jié)能是我們每一位工廠蒸汽系統(tǒng)負責(zé)人所不斷追求的目標對于工廠的蒸汽系統(tǒng)，蒸汽在帶給我們良好加熱效果的同時，由于水和蒸汽的性質(zhì)，在開放式的冷凝水系統(tǒng)回收中，可能會冒出大量的“白煙”，這些“白煙”我們給了它一個親切的稱呼：“小白龍”。對與蒸汽系統(tǒng)的管理者來說，“小白龍”是我們不得不面對而又非常困擾的蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是今天我們要給大家分享的蒸汽基礎(chǔ)知識的一部分----閃蒸蒸汽（也叫二次蒸汽）。閃蒸蒸汽不僅僅會在冷凝水系統(tǒng)中產(chǎn)生，在鍋爐的排污以及一些其他的系統(tǒng)中也都會產(chǎn)生類似的現(xiàn)象。接下來我們從以下幾個方面去認識閃蒸蒸汽，以及了解如何解決它給我們所帶來的困擾。

    -什么是閃蒸蒸汽？
    -閃蒸蒸汽是怎么產(chǎn)生的？



1什么是蒸汽減壓閥閃蒸什么是閃蒸蒸汽？

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥閃蒸蒸汽，也叫二次蒸汽，是屬于飽和蒸汽的一種。閃蒸蒸汽的壓力相對較低，體積大，且二次蒸汽中經(jīng)常會帶有大量的水分。

蒸汽通過減壓閥減壓后溫度是否要降低？為什么？
我的理解為：蒸汽通過減壓閥減壓后，壓力降低，沸點降低。所以蒸汽溫度降低。即飽和蒸汽溫度降低。為什么蒸汽需要減壓

蒸汽需要減壓的原因相當簡單。每一個用汽設(shè)備都有其大允許工作壓力（MAWP）。再者蒸汽節(jié)能技術(shù)中，高壓輸送低壓使用是一個基本原則。低壓使用可以提供蒸汽中更大比例的潛熱、可以減少冷凝水所含熱量，減少二次蒸汽量、具有更高的干度。如果該壓力比蒸汽供應(yīng)壓力低，那么就需要一個減壓閥將供汽壓力降低到MAWP。在減壓閥可能失效的情況下，系統(tǒng)中還必須安裝安全閥以保護管道設(shè)備的安全。

然而，這一點并不是需要蒸汽減壓閥的*原因。大多數(shù)蒸汽鍋爐的設(shè)計壓力都相對較高，且不應(yīng)運行在較低的壓力下，那樣會導(dǎo)致蒸汽干度下降。由于這個原因，通常比較經(jīng)濟的做法是高壓輸送蒸汽，然后在使用點進行減壓。這樣布置還有另外一個優(yōu)點，即可以減少蒸汽主管的口徑，因為在高壓下，蒸汽的比容較小。 由于飽和蒸汽的溫度和壓力是一一對應(yīng)的，壓力控制比較簡單且可以提供的溫度控制。這一點在 殺菌鍋和接觸式干燥器上比較普遍，因為這些設(shè)備的表面溫度很難通過溫度感應(yīng)器測量。 設(shè)備運行在低壓蒸汽下，具有以下優(yōu)點：

可以減少鍋爐的蒸汽負荷，因為在低壓下蒸汽的蒸發(fā)焓較高。

可以減少開式冷凝水回收罐中排氣口產(chǎn)生的閃蒸蒸汽。

目前廣泛使用的德國沃德WODE減壓閥可以分為以下兩種：

1、先導(dǎo)式減壓閥、2、直接作用式減壓閥

低排量直接作用式減壓閥



工作原理

在啟動時，壓力調(diào)節(jié)彈簧處于放松狀態(tài)。主閥閥芯在上游壓力和回復(fù)彈簧的作用下與閥座接觸，處于 關(guān)閉狀態(tài)。順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪向下運動，壓緊調(diào)節(jié)彈簧和波紋管以設(shè)定下游壓力。 向下的力作用在頂桿上，使主閥打開。蒸汽經(jīng)過主閥到達下游管道和波紋管下方。 當下游壓力升高時，壓力作用在波紋管下方以平衡調(diào)節(jié)彈簧的力，在到達設(shè)定壓力時關(guān)閉主閥。閥門 運行時，通過調(diào)節(jié)閥芯以控制壓力穩(wěn)定。

為了關(guān)閉閥門，波紋管下方必須有壓力積聚。這時需要的下游壓力要比蒸汽流動時的設(shè)定壓力高。 隨著負荷的降低，下游壓力會增加，當閥門關(guān)閉時，下游壓力高。壓力隨著負荷的變化意味著下游 壓力只有在某一負荷時才等于設(shè)定壓力。實際的壓力與設(shè)定點的偏差是比例式的，隨著負荷增加而增加， 這個偏差通常稱為”比例帶”。

用來關(guān)閉閥門的全部壓力包括作用在波紋管下方的下游壓力，作用在主閥底部的上游壓力，以及回復(fù) 彈簧產(chǎn)生的部分壓力。因此為了設(shè)定下游壓力，控制彈簧的壓力必須大于減壓后壓力和進口壓力以及回復(fù) 彈簧的力。

任何進口壓力的變化都會改變作用在主閥上的力，進而改變下游壓力。

該類型的減壓閥主要有以下缺點：

1.蒸汽流量變化時存在比例偏差。

2.閥的排量相對較小。

然而，如果蒸汽用量較小且比較穩(wěn)定，且壓力控制要求不高，那么使用該類型的減壓閥*可以滿足要求。

 高排量直接作用式減壓閥

在一些大型設(shè)備或蒸汽主管中，也可以見到一些大型的直接作用式減壓閥。與低排量減壓閥不同的是 它執(zhí)行器的力是通過執(zhí)行器內(nèi)部的膜片產(chǎn)生的，而不是波紋管。由于不是先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)，同樣蒸汽流量的變化也會引起下游壓力的變化，因此在選擇該類閥門時必須小心。當使用在蒸汽系統(tǒng)中，該類型的閥門必須垂直向下安裝，并安裝水封罐以防止高溫蒸汽接觸并損壞膜 片，膜片通常由尼龍制成。

2閃蒸蒸汽是如何產(chǎn)生的呢？

閃蒸蒸汽一般是設(shè)備內(nèi)換熱產(chǎn)生的高溫高壓冷凝水在壓力下降后所產(chǎn)生的。

蒸汽在加熱介質(zhì)釋放熱量后會產(chǎn)生冷凝水，此時的冷凝水是與設(shè)備內(nèi)的蒸汽壓力相同的飽和冷凝水，根據(jù)飽和水的性質(zhì)表我們可以查到此時飽和水的溫度和擁有的能量。飽和的冷凝水會通過疏水閥排向下游冷凝水管道或者直接排向大氣中。由于冷凝水管道或者大氣的壓力低于上游設(shè)備蒸汽的壓力（如果壓力不低于上游設(shè)備內(nèi)的蒸汽壓力則冷凝水無法順暢的排出，造成設(shè)備積水），根據(jù)飽和水與蒸汽的性質(zhì)表，當壓力下降時，飽和水允許的溫度會下降，此時飽和水中多余的熱量會釋放出來，加熱飽和水產(chǎn)生閃蒸蒸汽（二次蒸汽）。



下面我們通過一個案例來了解閃蒸蒸汽產(chǎn)生的過程：

7 barg的飽和蒸汽在放熱后會產(chǎn)生7 barg的冷凝水，此時飽和水的溫度是170℃，焓值是721KJ/Kg；飽和水通過疏水閥排向大氣，在大氣壓下，飽和水的高溫度只有100℃，焓值是419KJ/Kg；根據(jù)能量守恒，我們會發(fā)現(xiàn)在這個過程中，會多出302KJ/Kg的熱量，這部分熱量不會憑空消失，會繼續(xù)加熱飽和冷凝水，而飽和冷凝水繼續(xù)加熱就會產(chǎn)生蒸汽，這部分產(chǎn)生的蒸汽就是閃蒸蒸汽（二次蒸汽）。

閃蒸蒸汽量的計算
蒸汽減壓閥根據(jù)閃蒸蒸汽的產(chǎn)生過程，我們可以按照下述公式來計算閃蒸蒸汽的量：

在上述的案例中，閃蒸蒸汽的量：

從計算得到的結(jié)果來看，閃蒸蒸汽多只占到冷凝水量的13.4%，但需要注意的是，計算的結(jié)果是閃蒸蒸汽的質(zhì)量，而我們能看到的是閃蒸蒸汽的體積，那么只占冷凝水量13.4%的閃蒸蒸汽由會以什么樣的形式呈現(xiàn)在我們面前呢？

由于蒸汽的密度小，少量的閃蒸蒸汽會占有很大的體積，所以我們經(jīng)常看到大量的閃蒸蒸汽從管道內(nèi)排出。如果想要利用閃蒸蒸汽中的熱量，不能根據(jù)眼睛看到的體積去判斷，而是要去核算閃蒸蒸汽的質(zhì)量。

閃蒸蒸汽在工業(yè)蒸汽的使用過程中很難去避免，我們要從蒸汽的基本性質(zhì)及閃蒸蒸汽的產(chǎn)生原理中去了解它，才能夠很好的應(yīng)對閃蒸蒸汽對系統(tǒng)的影響，在減少閃蒸蒸汽影響的同時，利用閃蒸蒸汽中的熱量，提高整個蒸汽系統(tǒng)的利用效率，實現(xiàn)能源的大化利用。


熱冷凝水由于壓差而再次蒸發(fā)所形成蒸汽，我們稱之為閃蒸汽。
閃蒸汽和普通的蒸汽其實沒有什么分別，我們這樣描述它只是為了方便去解釋這些蒸汽是怎樣產(chǎn)生的。普通的或說“生”蒸汽是從鍋爐、蒸汽發(fā)生器或廢熱回收發(fā)生器中產(chǎn)生的，而閃蒸汽是當高溫／高壓的冷凝水由于從疏水閥等設(shè)備排出而產(chǎn)生壓力降低時產(chǎn)生的。
由于高溫冷凝水中含有很大的能量，已經(jīng)超過飽和水在低壓狀態(tài)所含有的熱量，因此它們已經(jīng)無法維持液體。結(jié)果就是這些熱量導(dǎo)致了a％的冷凝水變成了閃蒸汽。為什么產(chǎn)生閃蒸汽？

閃蒸汽產(chǎn)生的原因是水的沸點隨壓力變化而變化。舉個例子來說，常壓下的水會在100 °C (212 °F) 沸騰，而在1.0 MPaG (145 psig)的壓力下，水的沸點則會到184 °C (323 °F)。
所以，當冷凝水保持184 °C (363 °F)的狀態(tài)從高壓條件下直接釋放到常壓下會發(fā)生什么呢？冷凝水中含有臺多的能量（熱焓），一部分無法保持液態(tài)而蒸發(fā)成蒸汽而帶走一部分熱量，使得剩余的保持液體狀態(tài)的冷凝水溫度降低至飽和溫度（例如，如果排放至大氣則為100 °C ）。這種現(xiàn)象就是我們所熟知的閃蒸現(xiàn)象。
換句話說，當熱的冷凝水排放到低壓的環(huán)境中，它的熱焓（總熱量）保持不變，但飽和溫度降低（水的氣態(tài)和液態(tài)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(fā)成蒸汽。
其他注意點

看到?jīng)]有過冷度的疏水閥出口端排出汽狀云霧，首先想到的就是閃蒸汽。這些實際上是閃蒸汽霧狀氣體通常會被誤解成生蒸汽泄漏，而切實它們只不過是高溫冷凝水釋放到大氣中產(chǎn)生的閃蒸汽，夾帶部分冷凝的水滴漂浮在空中的蒸汽云。
更詳細的解釋，請參閱： 疏水閥在泄漏蒸汽嗎？。



計算閃蒸率

閃蒸汽產(chǎn)生的比率（閃蒸率）可以通過公式計算：
閃蒸汽
其中：
hf1=疏水閥入口端飽和水的熱焓*
hf2=疏水閥出口端飽和水的熱焓
hfg2=疏水閥出口端飽和蒸汽的潛熱
* 在一些能排放一定過冷度水的疏水閥中，如果使用入口端蒸氣壓力的飽和溫度對應(yīng)的熱焓來計算可能比實際的熱焓值低。
現(xiàn)象：
物質(zhì)的沸點是隨壓力增大而升高，而壓力越低，沸點就越低。 那好，這樣就可以讓高壓高溫流體經(jīng)過減壓，使其沸點降低，進入閃蒸罐。這時，流體溫度高于該壓力下的沸點。 流體在閃蒸罐中迅速沸騰汽化，并進行兩相分離。 使流體達到氣化的設(shè)備不是閃蒸罐，而是減壓閥。 閃蒸罐的作用是提供流體迅速氣化和汽液分離的空間。
形成原因：
當水在大氣壓力下被加熱時，100℃是該壓力下液體水所能允許的高溫度。再加熱也不能提高水的溫度，而只能將水轉(zhuǎn)化成蒸汽。水在升溫至沸點前的過程中吸收的熱叫“顯熱”，或者叫飽和水顯熱。在同樣大氣壓力下將飽和水轉(zhuǎn)化成蒸汽所需要的熱叫“潛熱”。然而，如果在一定壓力下加熱水，那么水的沸點就要比100℃高，所以就要求有更多的顯熱。壓力越高，水的沸點就高，熱含量亦越高。壓力降低，部分顯熱釋放出來，這部分超量熱就會以潛熱的形式被吸收，引起部分水被“閃蒸”成蒸汽。
實際情況：
閃蒸在管道系統(tǒng)中出現(xiàn)，容易對閥門產(chǎn)生汽蝕損壞，可以選擇反汽蝕高壓閥，其特點是多次節(jié)流分攤壓差，也可以選用耐汽蝕沖刷材料。
閃蒸也可以作為能源，被利用在熱力發(fā)電廠中鍋爐排水的回收和地?zé)岚l(fā)電中。


閃蒸干燥
熱風(fēng)從干燥機底部的旋流器沿切線方向進入干燥機內(nèi)，并產(chǎn)生高速回旋的上升氣流；待干燥的物料由加料器輸送至干燥室內(nèi)，并在高速回旋氣流的和底部攪拌器的共同作用下，團塊狀物料被不斷破碎、分散、沸騰和干燥。干燥合格的物料被氣流從干燥機上部出口帶出，經(jīng)捕集后得到干燥成品；顆粒太大或濕度較高的物料被設(shè)置在干燥室上部的分級堰板阻攔，而在干燥室內(nèi)繼續(xù)得到進一步干燥，直至被氣流帶出。請看下面這些例子，相比于排放至封閉式系統(tǒng)（例2），直接排空的冷凝水（例1）閃蒸率要明顯多：產(chǎn)生閃蒸汽的體積蒸汽密度要遠小于水，這玖意味著很少部分的水蒸發(fā)也會產(chǎn)生很大體積的蒸汽。下面的動畫展示了在例1和例2（見上圖）參數(shù)下，蒸汽管道中冷凝水產(chǎn)生的閃蒸汽體積的不同。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：波紋管減壓閥波紋管材料