潛伏于蒸汽設(shè)備中的慢性腫瘤
大家所熟知，冬天穿稍大一些的鞋子更暖和。個(gè)中原因是，空氣隔熱效果好。空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.025W/(m?℃),水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.6 W/(m?℃)，鐵的導(dǎo)熱系數(shù)為75 W/(m?℃)，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為390 W/(m?℃)。得益于空氣極好的隔熱性能，雙層玻璃窗在中間加入空氣，起到很好的保暖效果。大多數(shù)隔熱材料如石棉、玻璃纖維中都含有大量微小氣孔，起主要保溫作用的也是氣孔中的空氣。
然而，空氣等不凝性氣體存在于蒸汽加熱設(shè)備時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重后果，尤其是它獨(dú)有的隱蔽性和持續(xù)性，在不被絕大多數(shù)客戶覺察和關(guān)注的情況下，不知不覺地折損著設(shè)備的輸出能力，侵蝕著設(shè)備的“肌體”，可謂蒸汽設(shè)備的“慢性腫瘤”。
空氣到底如何“折磨”蒸汽設(shè)備？
A. 降低加熱設(shè)備效率
正因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)極低，蒸汽換熱設(shè)備中存在空氣等不凝性氣體時(shí)，設(shè)備傳熱效率就會(huì)降低。空氣含量越大，傳熱效率越低。
不凝性氣體一般在靠近換熱設(shè)備冷凝表面處積聚較多，較遠(yuǎn)地方則較少。通常，為便于理解，我們可以理解為這些不凝氣體在換熱器內(nèi)側(cè)形成一個(gè)氣膜。如上所述，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小，1毫米厚的空氣膜只相當(dāng)于15.6米厚銅墻的傳熱效果。氣膜存在，使得熱能從蒸汽側(cè)向物料側(cè)傳遞的效率大幅降低，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備的生產(chǎn)效率也大大降低。
B. 蒸汽溫度降低和蒸汽耗量增加
根據(jù)道爾頓分壓定律，蒸汽和空氣等混合氣體的總壓力等于各組成氣體單獨(dú)占有整個(gè)空間的分壓力之和。例如，蒸汽和空氣混合氣體的總壓力為4bar a(絕對(duì)壓力)，空氣等不凝氣體積為總體積的25%時(shí)，空氣分壓為1 bar a，蒸汽分壓為3 bar a，壓力表顯示3barg(表壓)。如果從壓力表的顯示值來推斷蒸汽溫度的話，應(yīng)該是約144℃，但實(shí)際上，蒸汽分壓僅為2barg，所以蒸汽的實(shí)際溫度約134℃，低于壓力顯示值3barg對(duì)應(yīng)的溫度。
蒸汽溫度的下降也降低了通過傳熱表面的溫度梯度，引起換熱量的減少，使得操作人員不得不通過提高蒸汽壓力來彌補(bǔ)不凝氣體帶來的問題，結(jié)果就增加了蒸汽耗量。
C.引起換熱設(shè)備的腐蝕
當(dāng)設(shè)備內(nèi)存在空氣等不凝性氣體時(shí)，其中的二氧化碳和氧氣容易溶解在冷凝水中，尤其冷凝水溫度低時(shí)溶解量更大。二氧化碳溶解到水中形成碳酸，造成腐蝕。氧氣溶解在水中也具有很強(qiáng)的腐蝕性。
空氣等不凝性氣體從哪里來？
鍋爐給水中含有一定的空氣等不凝氣體，當(dāng)鍋爐水汽化變成蒸汽后，空氣等不凝氣會(huì)隨著蒸汽進(jìn)入蒸汽管道系統(tǒng)和換熱設(shè)備。最終，蒸汽在換熱設(shè)備中釋放潛熱后變成冷凝水，可這些不凝性氣體無法冷凝而一直聚集于設(shè)備中，直到被采取措施排掉。
除非鍋爐補(bǔ)水完全脫礦和除氧，否則，水處理過程中留下來的碳酸鈉鹽在鍋爐中加熱后會(huì)分解形成二氧化碳。
對(duì)于高壓鍋爐，雖然會(huì)通過物理和化學(xué)方式對(duì)補(bǔ)給水進(jìn)行除氧，但補(bǔ)給水中的氮?dú)馔挥杼幚恚鼤?huì)最終進(jìn)入換熱設(shè)備內(nèi)。即使是采用了最好的物理和化學(xué)處理，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽中也勢(shì)必會(huì)攜帶不凝氣體。
在設(shè)備起機(jī)時(shí)，管道和設(shè)備內(nèi)會(huì)有很多空氣。在正常生產(chǎn)時(shí)盡管系統(tǒng)中充滿了蒸汽，但當(dāng)設(shè)備停止、蒸汽關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷閥門后端的蒸汽瞬間冷凝，體積驟減到約千分之一，空間內(nèi)形成真空，空氣就會(huì)通過閥門、法蘭連接處、設(shè)備末端等進(jìn)入系統(tǒng)，尤其對(duì)于那些為便于疏水和避免設(shè)備負(fù)壓變形而安裝了真空破除器的換熱設(shè)備，這時(shí)設(shè)備內(nèi)部會(huì)充滿空氣。
如何摘除這個(gè)“慢性腫瘤”，今后孚雷德會(huì)與大家分享。