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摘 要：文中讲解了蒸汽蓄热器的工作原理，对其运行特性进行了分析与计算，介绍了蒸汽蓄热器的节能特性与适用领域，以为节能工作提供参考。

关键词：蒸汽蓄热器；节能；应用

蒸汽蓄热器是一种高效的热能存储设备，具有节能环保、经济效益高、稳定设备和系统的热供应等优点，在我国工业领域已被广泛应用。蒸汽蓄热器利用水随着环境压力和温度的变化而吸收或释放能量的特点，安装在锅炉蒸汽系统中，能够有效消除供汽与用汽之间的负荷波动，使用汽设备和蒸汽输出设备运行更加稳定，进而达到节能环保的目的。蒸汽蓄热器是于19世纪后期为消除设备负荷波动而被提出，上世纪初，蒸汽蓄热器技术已被广泛应用于多个行业，如酿酒、冶金、纺织、锻造、木材加工等。蒸汽蓄热器适用于以下情况：①系统热能消耗频繁大幅波动；②热能输出存在波动或间断性输出；③热能瞬时消耗较大，需提前蓄能。可见，蒸汽蓄热器相关技术的研究与推广对于节能环保、提高设备稳定性及经济效益均具有重要意义。

1 蒸汽蓄热器的工作原理

水吸收或释放热量及其大小与温度和压力变化有关，因此，变压式蒸汽蓄热器被广泛采用。

1.1 蓄热过程

当蒸汽供用系统中蒸汽供应或蒸汽消耗发生波动，使得蒸汽供应量大于消耗量时，蒸汽蓄热器进汽阀门自动打开，过剩的蒸汽经分配管喷入蓄热器内，槽体底部的水将进入的高压蒸汽凝结成水，水温随之升高，能量被存储起来，当水温升至一定温度变为饱和水。水温继续升高，使得槽内压力随之升高，直至相应温度条件下的饱和压力，其中，水温、槽内压力与所储存的热量呈对应关系。蓄热槽内压力继续升高至额定压力时，进汽阀门关闭，蓄热器停止蓄热，此时蓄热器内饱和水所存储的热能即是该蓄热器的额定存储量。

1.2 放热过程

蒸汽蓄热器的放热过程与蓄热过程相反，利用高压饱和水随环境压力降低而发生沸腾蒸发原理而实现热量的释放，从而为蒸汽供应系统提供充足的热量。蓄热器槽内压力释放热量压力降低，同时槽内饱和温度也随之降低，蓄热器内所储存的热量减少。

2 蓄热计算

若Zth代表蒸汽蓄热器单位体积饱和水吸收的蒸汽量，Xth表示单位体积饱和水自蒸发的蒸汽量，则：

（1）

（2）

式中：gva——蒸汽蓄热器内单位容积饱和蒸汽的吸收量，kg；gt0——蒸汽蓄热器初期单位容积的饱和水量，m3；gve——蒸汽蓄热器内单位容积饱和蒸汽的蒸发量，kg；Ta0——蒸汽蓄热器内初期的温度，K；Tc——用汽系统消耗蒸汽的温度，K；Ts——蒸汽蓄热器某一时刻的温度，K；i′——饱和水的焓，kJ/mol；i″——饱和蒸汽的焓，kJ/mol；ρs——单位体积饱和水的蒸发量，一般为1kg/m3。

3 蓄热器容积

V表示蒸汽蓄热器的容积，则：

（3）

式中：G——理论蓄热量，kg；g0——单位饱和水蓄热量，kg·m-3；φ——充水系数，通常取0.75～0.85。

在设计计算蒸汽蓄热器的容量时，可用水量表示，由于蓄热器内需设置部分零部件，因此需要留有一定裕量，通常蓄热器总容积取水量的1.1倍。

4 蒸汽蓄热器的应用

在锅炉供汽系统中，用汽负荷波动会引起锅炉蒸发量的频繁剧烈变化，使得蒸汽压力频繁变化，工艺参数不稳定，严重影响生产产量和产品质量，同时锅炉热效率降低，造成能量的浪费。

无论是锅炉供汽波动还是设备用汽量变化，蒸汽蓄热器均能起到有效的调节作用，能够有效消除蒸汽波动对系统产生的不利影响。系统蒸汽温度和压力的稳定与可控，有利于提高生产效率和产品质量稳定性，有利于锅炉热效率的提高，可有效降低燃料消耗，经济效益显著，对于节能减排具有重要意义。同时，蒸汽蓄热器的使用有效避免了蒸汽压力频繁波动对设备产生的不良影响，能够有效延长设备的使用寿命。

在轻化工领域中，其生产过程通常具有下述两大特点：①生产操作过程具有显著的间歇性。例如酿酒厂的糖精制工艺及糖化工艺生产过程，化纤厂的蒸煮工艺过程，造纸厂的制浆漂白、蒸煮工艺生产过程等。上述工艺生产过程的间歇性使得蒸汽负荷变化幅度较大，锅炉供汽负荷波动较大，长期处于高负担、低效率的运行状态；②蒸汽温度及压力稳定性对产品质量的影响较大。例如纺织厂印染工艺中，染色缸内蒸汽的压力和干度的不稳定可造成染液浓度产生明显變化，从而影响印染品质；糖厂中糖的生产过程中，结晶罐蒸汽内水分的含量及蒸汽压力稳定性对结晶粒度质量具有极大影响；以丝绸为原料制造绝缘材料的工艺过程中，蒸汽压力的稳定性直接影响产品质量。

为适应上述工艺生产要求，根据实际特点，设置合理的蒸汽蓄热器可有效提高产品质量，同时能够有效降低能源消耗，经济效益可观。

5 结束语

综上所述，在蒸汽供用系统中，蒸汽蓄热器可有效消除蒸汽波动，改善设备的运行状况，使蒸汽温度和压力更加稳定，有利于提高生产效率和产品质量稳定性，并且，可有效提高锅炉的热效率，降低燃料消耗，经济效益显著，

参考文献：

[1]程祖虞.蒸汽蓄热器的应用和设计[M].北京：机械工业出版社，1986.

[2]张渝，段琼，彭岚.蒸汽蓄热器的原理及应用[J].节能， 2006（5）.