如何理解和利用蒸汽系統熱平衡
蒸汽系統熱平衡是蒸汽用戶和蒸汽節能公司經常提及的話題，它經常被一些公司或個人濫用，一些企業甚至因為對其誤解而付出了代價。那么，到底如何正確理解和有效利用蒸汽系統熱平衡呢？孚雷德今天從幾個方面與大家分享。
何為蒸汽系統熱平衡
蒸汽系統熱平衡是能量守恒定律在蒸汽系統中的應用，即輸入系統的總熱能＝輸出系統的總熱能＋系統內積累的熱能。通常，穩態運行時系統內積累的熱能為零。因此，上面蒸汽系統熱平衡公式可以簡化為：輸入系統的總熱能＝輸出系統的總熱能＝有效利用的熱能＋熱能損失。如此看來，就像能量守恒一樣，熱平衡是蒸汽系統的常態，任何蒸汽系統在任何時候都會處于熱平衡狀態。理解這一點是做好蒸汽系統節能增效工作的基礎。
蒸汽系統熱平衡組成
完整的蒸汽系統從燃料輸入到最終冷凝水排出和回收，包括蒸汽的產生、分配和輸送、蒸汽使用和冷凝水回收利用四個環節。對應上面等式，輸入系統的總熱能包含：燃料燃燒熱值、鍋爐給水顯熱、系統補水帶入熱量、生產副產汽注入的熱能等。輸出系統總熱能包含：鍋爐排煙熱損失、鍋爐表面散熱損失、排污熱損失、管道與閥門以及設備散熱損失、有效利用的熱能、蒸汽泄漏熱損失、冷凝水外排熱損失、冷凝水閃蒸汽外冒熱損失等。
熱平衡涉及關鍵指標
1）鍋爐效率：（蒸汽總吸熱量/燃料輸入總熱量)×100%。蒸汽總吸熱量＝蒸汽流量×(蒸汽焓值－給水焓值)；2）蒸汽系統總效率：(有效利用熱能/燃料輸入總熱能)×100%；3）冷凝水回收率：(回收的冷凝水量/產生的冷凝水總量)×100%；4）產品單耗，即單位產品消耗的蒸汽或燃料量，如每立方木材烘干消耗的蒸汽量或燃料量、每噸紙生產消耗的蒸汽量或燃料量；5）產汽能耗，比如，生產每噸蒸汽所消耗多少公斤標煤或多少立方天然氣。
熱平衡分析實用意義
1）評估鍋爐效率、蒸汽分配和輸送效率、系統總效率等；2）尋找和識別能量損失點，比如排煙熱損失、鍋爐排污熱能損失、散熱損失、冷凝水熱能損失、蒸汽泄漏等；3）分析和評估節能潛力，計算通過優化改造可以產生的節能效益、降碳效益以及運行成本降低帶來的效益等；4）生產運行優化，包括調整運行參數，如鍋爐空氣過剩系數、排污率、鍋爐輸出蒸汽壓力/溫度、設備用汽壓力和工藝加熱溫度等，以達到最佳效率；5）設備選型和改造依據，為新增設備或系統改造提供能耗數據/信息，有利于定制化改造方案的設計。
熱平衡效率提升措施
提高熱平衡效率的措施包括：提高鍋爐效率、控制合適空燃比、降低排煙溫度、加強鍋爐本體保溫、合理控制排污頻率和排污量并從排污中回收熱能、優化蒸汽和凝水管網布局、正確選擇管道口徑、對所有蒸汽管道和閥門等進行絕熱保溫、梯度用能、提升蒸汽品質、合理控制用汽壓力、精確控制工藝溫度、有效疏水阻汽、冷熱分流、有效回收利用工藝乏汽和閃蒸汽、高效回收冷凝水、完善和優化計量系統、加強維護保養和避免泄漏。
熱平衡分析常見誤區
一些蒸汽用戶對蒸汽系統熱平衡存在誤區，因而把實現熱平衡當做改造目標，還大張旗鼓地去尋求“實現”熱平衡的軟件和服務。類似地，有些相關技術人員把精力花在保證系統前后熱平衡的計算和設計上。殊不知，根據能量守恒定律，蒸汽系統熱平衡是一個恒定不變的狀態，變化的只是熱能的有效利用率。而進行蒸汽系統熱平衡分析，目的是通過量化系統中所有熱量的來龍去脈，診斷熱能利用效率低下的原因、計算熱能損失量并提出優化改進方案，這才是進行蒸汽系統節能改造、優化運行和降低成本的重要步驟。