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R H 系统冷凝水对真空度的影响赵庆龙(本溪钢铁集团公司炼钢厂本溪1 1 7 0 0 0)摘要本文主要分析冷凝水对真空度的影响，并通过理论计算得出冷凝水的适宜温度关键词真空度、真空泵、冷凝器、冷凝水T H EI N F l C n O NO FC o O L I N G、衄RT O、A C I 兀J I NR HS Y S 7 I E MZ h a oq i n g l o n g(S t e e l m a k i n gP l a n to fB e n x iI r o na n dS t e e lC o L T D11 7 0 0 0)A B S T R A C T；T h ea r t i c l em a i n l ya n a l y s et h ei n f e c t i o no fc o o l i n gw a t e rt ov a c u u m，a n dg e tt h er i g h tt e m p e r a t u r et h r o u g hc a l c u l a t i o nK E YW O R D S：v a c u u m，v a c u t l n lp u m p，c o o l i n gt o w e r，c o o l i n gw a t e r 一、一期R H 真空系统设备概述设备的组成及作用(如图1 1 真空系统简图所示)*真空泵：一期R H 真空系统有6 级8 个泵。分别是E 1、E 2、E 3、E 4、E 6(也称小泵)，和三个启动泵E 4 a、E 5、E 6 a(也称大泵)。其作用是利用泵体的拉瓦尔喷嘴将高压蒸汽快速喷出，带走周围的空气，从而使整个真空系统达到一种超低气压状态，我们一期R H 真空系统设计最低能达到的真空度是0 0 6 7 k p a。真空泵的开启顺序是，先开启启动泵，达到一定的真空度后关闭启动泵，然后依次开启E 6 一E 4 一E 3 一E 2 一E 1。图l 一1R H 系统简图*冷凝器：冷凝器共有五个，分别称为C 1、C 2、C 3、c 4、C 5。其作用是分别对真空泵喷射出的蒸汽和从真空系统抽出的气体进行冷却，冷却后的水流人热水井区域。本文主要介绍这部分内容。*真空滑阀：当钢水到达处理位时，通过开启真空滑阀来使阀后的真空通道与阀前的真空罐相连，从而形成一个整体的真空系统，对钢水进行脱气处理。当钢水处理结束后，关闭真空滑阀使真空罐系统恢复常8 8压*真空罐：分为上、中、下三部分，并且下部槽与吸嘴连接，吸嘴部分直接和钢水接触，钢水从一个吸嘴进入，从另一个吸嘴出来，形成循环，从而对钢水进行真空处理。中部槽处有两处法兰接口，分别是用来下料和烘烤。上部槽与真空管线相连，并且顶部有氧枪开口。*其他辅助设备：氧枪用于钢水升温；各种阀门管路在真空系统中起到联系和开关作用；热水井用于开路水的循环再利用；C O 洗涤器用于清洗掉生产中产生的一氧化碳。二、冷凝器简介1 冷凝器分类冷凝器的作用是将混合气体中的可疑性蒸汽部分冷结排除，以减少下一级泵的负荷。其结构形式如下：1)混合式冷凝器。如图2-I 所示，冷却与被冷却介质直接混合而进行热量交换，冷却效果好。该种冷凝器按其结构分类，有喷淋式和隔板式。因为混合式冷凝器结构简单，冷却效果高，所以在水蒸汽喷射泵中被广泛使用。我厂1#R H 精炼设备的冷凝器就是采用混合式冷凝器的喷淋式。图2-1 混合式冷凝器图2)表面式冷凝器。如图2 2 所示，冷却介质与被冷却介质不直接接触，两者通过固体(如铜、钢管等)表面传热进行热交换。这种冷凝器便于冷凝物的处理和回收。但因其结构复杂，冷却效率较低，一般在特殊场合下使用。1#R H 精炼设备的滑阀前冷却器中的水冷板就是采用这种形式，用来冷却从钢水包过来的热空气和小颗粒钢渣。3)喷射式冷凝器。以压力水作为喷射器的工作介质，形成高速射流抽吸被冷凝物，混合冷凝并压缩排出。它具有抽气、冷凝双重作用，故适用于抽吸和冷凝含有大量可凝性蒸汽的场合。冷凝器按其在喷射泵中的安装位置，又分为前冷凝器、中间冷凝器、后冷凝器。1)前冷凝器。安装在第一级喷射器吸入口前，主要图2 2 冷凝器8 0为了处理第一级泵的负荷。只有当被抽混合物中含有大量的可疑性蒸汽，并且混合物中的蒸汽分压力大于冷却水温度所对应的饱和蒸汽压时方能使用。2)中间冷凝器。在蒸汽喷射泵中应用最多的就是中间冷凝器，它设置在两极喷射泵之间。冷凝器的容积大小和具体安装位置应视进入冷凝器中混合物的量、混合物的蒸汽分压力和冷却水的温度而定。在蒸汽喷射泵中根据情况，往往需要设置好几个中间冷凝器。一般以第一级冷凝器冷凝量最大，通常称为主冷凝器。1#R H 系统所有冷凝器(C 1、C 2、C 3、C 4、C 5)都是中间冷凝器。3)后冷凝器。安装在末级喷射器之后，主要为了消除末级喷射器的废气或回收余热。后冷凝器通常可不要。2 1#R I t 冷凝器简介1#R H 真空系统冷凝器共有五个，如真空系统简图，分别为C 1、C 2、C 3、C 4、C 5，其中C 2、C 3、C 5 都有两个喷头，为了区别它们将另一个命名为C 2 a、C 3 a、C S a，当只使用大泵(E 4 a、E 5、E 6 a)时，开启C 3、C 3 a、C 4、C 5、C 5 a 进行冷却，不开启C 1、C 2、C 2 a。当使用小泵(E l、E 2、E 3、E 4、E 6)时，开启C 1、C 2、C 2 a、C 3、C 5 进行冷凝，不开启C 3 a、C 4、C 5 a。其冷凝水的具体流量如表1。表中还列出了冷凝后的临界温度，就是冷凝水冷凝蒸汽后的最高温度。表1 冷凝水的具体流量真空泵每级喷射出的高压蒸汽都是通过相应的冷凝器进行冷却排除的，从真空系统简图中可以看出，冷凝器C 1、C 2、C 2 a 是用来冷凝真空泵E 1、E 2、E 3 喷出的蒸汽的，冷凝器C 3、C 3 a 是用来冷凝真空泵E 4 或E 4 a 喷出的蒸汽的，冷凝器C 4 是用来冷凝真空泵E 5 喷出的蒸汽的，冷凝器C 5、C 5 a 是用来冷凝真空泵E 6 或E 6 a喷出的蒸汽的。每一级的蒸汽要全部冷凝才可以，否则就会使不能全部冷凝的区域弥留蒸汽，从而影响整个真空系统的真空度。要想达到这个要求，除蒸汽温度不能过高以外，开路水的进水温度也不能过高，下面就通过理论计算来确定开路水的进水温度的数值。计算冷凝水的适宜温度1 分析由于E 1、E 2、E 3 这一级的蒸汽耗量最多，对冷凝水的要求最高，因此就选择这一级为例，来计算冷凝器C 1、C 2、C 2 a 的进水温度。冷凝水冷凝蒸汽要吸收热量而温度升高，同样蒸汽被冷凝要放出热量而温度下降。在不考虑蒸汽和冷凝水喷射扩散时作功的能量损耗，以及吸人钢水罐内的热量。根据能量守衡，冷凝水吸收的热量等于蒸汽放出的热量，根据这个关系就可以计算出开路水的进水温度。2 相关数据表1 列出冷凝器C 1、C 2、C 2 a 的流量分别为4 0 1I T l 3 h，6 4m 3 h，2 0 1I T l 3 h。冷凝水冷凝后的温度为4 0。表2 是真空泵E 1、E 2、E 3 的蒸汽流量以及蒸汽进口温度。蒸汽温度按最高时的温度2 5 0 进行计算。3 计算真空泵E 1、E 2、E 3 喷出蒸汽放出的能量Q-，等于其从2 5 0 C 蒸汽降到l o C C 蒸汽释放出的能量Q n，从9 0l o o C 蒸汽液化成l o o*C 水释放出的液化热Q 1 2 以及从l o o C 水降到4 0 水释放出的能量Q。，这三者的和即：表2 蒸汽流量和蒸汽进口温度Q 1=Q 1 l+Q 1 2+Q 1 3Q 1 1=C M A T l；Q 1 2=L M；Q 1 3 一C M A T 2C=4 1 8 1 0 3 焦耳k g，为水的比热容；M=9 7 1 0+2 5 5 0+1 0 0 0=1 3 2 6 0 k g，为蒸汽的质量；T 1=2 5 0 1 0 0=1 5 0，为2 5 0 蒸汽降到1 0 0 蒸汽的温度差；T 2 1 0 0-4 0=6 0，为1 0 0 C 水降到4 0 水的温度差；L 一2 2 5 3 焦耳g=2 2 5 3 1 0 3 焦耳k g，为液化热常量。代人数据计算结果为：Q 1 1 4 1 8 1 0 3 1 3 2 6 0 x1 5 0=8 3 1 4 0 2 0 0 0 0 焦耳Q 1 2=2 2 5 3 1 0 3 1 3 2 6 0 一2 9 8 7 4 7 8 0 0 0 0 焦耳Q 1 3 4 1 8x1 0 3 1 3 2 6 0 6 0=3 3 2 5 6 0 8 0 0 0 焦耳Q t=8 3 1 4 0 2 0 0 0 0 焦耳+2 9 8 7 4 7 8 0 0 0 0 焦耳+3 3 2 5 6 0 8 0 0 0 焦耳=4 1 5 1 4 4 0 8 0 0 0 焦耳冷凝水吸收的能量Q 2，就是冷凝水从进水温度升到4 0 所吸收的能量。即：Q 2 一C m A TC=4 1 8 1 0 3 焦耳k g，为水的比热容；m 一(4 0 1m 3+6 4m 3+2 0 1m 3)X1 0 1 0 3 k g 1 2 1 3 6 6 6 0 0 0k g，为冷凝水的质量。根据能量守衡可得：Q 1=Q 2因此可列式为：Q 1=C m A T则T Q 1 C m代人数据计算结果为：T=4 1 5 1 4 4 0 8 0 0 0 焦耳4 1 8 1 0 3 焦耳k g X6 6 6 0 0 0k g 1 5*C则进水温度为：T=4 0 一1 5=2 5 这样通过计算得出了开路水的迸水温度应保持在2 5 以下。4 分析总结根据上述计算方法还可以计算出其它几个冷凝器的开路水的迸水温度，这里就不做具体计算。虽然计算出了开路水进水温度的数值，但也并不是绝对的，它还是受着其它很多因素的制约和影响的，例如蒸汽温度如果要再低一些，那么蒸汽冷凝释放的能量就要少一些，因此冷凝水的进水温度也就可以再高一些。再如前面说过的蒸汽和冷凝水喷射扩散作功也会损失一些能量，也能对开路水的迸水温度的要求造成影响。因此在具体的生产实践中要根据具体的情况来分析相应的问题。参考文献E l-真空获得设备杨乃恒；辽宁大学2 0 0 39 1