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Spirax Sarco Taiwan

蒸氣鍋爐與蒸汽系統節能管理技術

July 15, 2009

Presenter: Marco Chi


company overview服務公司介紹服務公司介紹-- Spirax Sarco Spirax Sarco

英商斯派瑞莎克英商斯派瑞莎克

1888 斯派瑞的前身 Sanders Rehders and Company 在倫敦成立, 銷售蒸汽卻水器與其它蒸汽相關閥件.

80多年前改制為Spirax Sarco公司,並於1959年於倫敦股市登記為上市公司.


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■ 39家分公司

●辦事處

▲ 經銷商

Spirax Sarco Spirax Sarco 一個世界性的公司一個世界性的公司


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• 全廠蒸汽系統檢查• 蒸汽卻水器功能檢查• 製程分析• 效率計算• 製程效率提升建議• 蒸汽閥件與設備篩選• 蒸汽系統規劃• SCADA 與Fieldbus• 回收利益計算• 銷貨迅速• 產品品質• 技術文件• 測試與佐證證明

斯派瑞莎克所提供的服務–蒸汽閥件設備供應商暨設計公司

• 產品安裝• 設備試車• 教育訓練• 產品性能評估• 回收利益分析• 維修與保養服務• 蒸汽系統管理服務• 故障排除• 保固合約• 立即服務• 線上教育• 完整的產品範圍與全球保固服務


company overview專業訓練專業訓練 –– Steam EngineeringSteam Engineering

•蒸汽閥件動作原理

•蒸汽輸送管路設計

•控制方式,訊號與週邊配備

•熱水系統設計

•加濕系統設計

•鍋爐與週邊控制系統

•熱回收設備

•冷凝水回收設計

•保溫原理

•生化科技專用的潔凈蒸汽與純淨蒸汽設備

•工業製程原理

•蒸汽系統效率提升


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改善回收利益來自於

• 系統與設備生產效率提升

- 縮短起機升溫時間

- 提升蒸汽品質改善產品良率

- 減少熱能損失

- 延長設備壽命

- 排除製程問題

• 系統節能利益回收

- 減少燃油消耗

- 降低溫室氣體排放量

蒸汽系統改善利益蒸汽系統改善利益((幫客戶賺更多錢與省更多錢幫客戶賺更多錢與省更多錢))


company overview油價走勢圖油價走勢圖


company overview蒸汽鍋爐介紹蒸汽鍋爐介紹

殼管式鍋爐蒸氣出口

燃燒室第一回加熱

Finned Convection第二回加熱

爐水

燃燒器

貫流式鍋爐


company overview鍋爐表面排放鍋爐表面排放

BC 3200 控制器- wall mounted

彎頭

CP30 電導度感應器

G3 停止閥

DCV 2 止回閥

至熱回收系統或排放桶取樣水

冷卻器SCS 20

鍋爐

Panel mountedPanel mounted


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自動顯示距離下次排放的時間

設定,操作簡單. 只有兩個按鍵

Switch box 限制開關感應閥是否實際全開或全關. 並反應給控制器

氣源斷時會自行關閉

控制氣源的電磁開關閥

底排槽

鍋爐

球閥

鍋爐自動底部排放鍋爐自動底部排放


company overview手動與自動排放比較手動與自動排放比較


company overview補給水每升高 6 ℃ 可省 1% 燃油

在 7bar 壓力之下，溫度 30℃水變成蒸氣所需熱能為：A. 660.85kcal/kg-30kcal/kg＝630.85kcal/kg在相同條件（7bar 壓力）下，溫度 36℃水變成蒸氣所需熱能為：660.85kcal/kg-36kcal/kg＝624.85kcal/kgB. 溫度由 30℃上升至 36℃所節省的熱量為 6kcal/kg6/630.85＝0.95％；0.0095/0.85＝0.0112≒1％( 節省約1個百分比的熱能）（0.85 為平均鍋爐效率）C. 在相同壓力下（7bar 壓力下），溫度由 90℃上升至 96℃所節的燃油為：

660.85kcal/kg-90kcal/kg＝570.85kcal/kg660.85kcal/kg-96kcal/kg＝565.85kcal/kg6/570.85＝1.05％；0.0105/0.85＝0.0124≒1％(節省約1個百分比的熱能)＊由以上推論我們得知，在相同氣壓下，當水溫溫度提高6 ℃，可節

省約 1％燃油消耗。


company overview飽和蒸汽表飽和蒸汽表

熱焓 (Enthalpy) kJ/kg

表壓bar

溫度(oC)

顯熱(hf)

潛熱(hfg)

全熱(hg)

比容積m3/kg

01234567

100120134144152159165170

419506562605641671697721

22572201216321332108208620662048

26762707272527382749275727632769

1.6730.8810.6030.4610.3740.3150.2720.24


company overview飽和蒸汽曲線圖飽和蒸汽曲線圖


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A. 空氣→排除→排氣閥、脫氧槽

B. 水→排除→汽水分離器、主管線排水

C. 水垢→清潔保養

D. 停滯水膜→攪拌

哪些流體會影響加熱哪些流體會影響加熱??


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金屬壁

污垢膜

被加熱的水

蒸汽

空氣膜停滯水膜冷凝水膜

蒸汽管內有甚麼東西蒸汽管內有甚麼東西??


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水被加熱為99o C

水被加熱為99o C

蒸汽 0.7 bar

蒸汽 1.0bar

1 2 3

1 -空氣膜2 -冷凝水膜3 -金屬壁4 -水膜

121o C

116o C

4

1 2 3 4

空氣及水膜所造成實際的影響空氣及水膜所造成實際的影響

Fig. 1

Fig. 2


company overview空氣對熱傳導阻礙有多嚴重空氣對熱傳導阻礙有多嚴重??

1mm 空氣膜 = 25mm 水膜

= 1700mm(1.7m ) 鐵厚度

= 13000 mm(13m ) 銅厚度


company overview注意注意::主管末端主管末端

Air Vent

End of Main蒸汽

Condensate to return line


company overview水錘水錘

使管路鬆弛下垂

水錘造成振動

及噪音

冷凝水


company overview水錘對卻水器所造成的損害水錘對卻水器所造成的損害

正常原件正常原件人為損壞人為損壞水錘損壞水錘損壞


company overview排除水錘的方法排除水錘的方法 : : 安裝安裝蒸氣乾燥器蒸氣乾燥器

流向流向

汽水分離器


company overview排除水錘的方法排除水錘的方法 : : 正確的祛水點正確的祛水點

蒸汽

蒸汽

冷凝水

祛水袋祛水器

正確

不正確

25/50mm

截面積

截面積


company overview分支管路之配置分支管路之配置

正確不正確

蒸汽蒸汽

冷凝水


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‘Open University’ Project/TrapTW 25

蒸汽減壓閥原理及其應用


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‘Open University’ Project/PRVTW 26

為何要減壓為何要減壓??

‧ 高壓蒸汽所佔體積較小

‧ 能源消耗較少

‧ 製程要求

‧ 安全的理由

‧ 鍋爐燃燒出的蒸汽壓力較高，一般皆高於系統所需之蒸汽壓力

‧ 降低蒸汽壓力便降低其溫度

‧ 降低蒸汽壓力增加潛熱含量


company overview篩選減壓閥之條件篩選減壓閥之條件

1. 應用之型式

2. 一次側壓力

3. 二次側壓力

4. 最大蒸氣流量

5. 安全係數


company overview嚮導作動式減壓閥篩選嚮導作動式減壓閥篩選


company overview減壓後會有過熱現象減壓後會有過熱現象??

• 一次測7barg之乾飽和蒸汽，全熱 = 2769 kJ/kg• 二次測2barg之乾飽和蒸汽，全熱 = 2725 kJ/kg • 多餘之全熱為 (2769 kJ/kg - 2725 kJ/kg) = 44 kJ/kg• 假設一次測蒸汽有5%之濕蒸汽，乾度為95%•• 水汽不帶潛熱水汽不帶潛熱• 所以7barg的一次測蒸汽的全熱為:721 sensible heat + (0.95 x 2047) 全熱 = 2665 kJ/kg

• 2barg之全熱為 562 之顯熱+ 2163 潛熱 = 2725 kJ/kg• 有用之潛熱為 : (2665 - 562) = 2103 kJ/kg• 假使為乾蒸汽，潛熱應為 = 2163 kJ/kg• 所以其乾度為 (2103 kJ/kg / 2163 kJ/kg) = 97%比例中乾度由 95% 95% 升至升至 97%97%


company overview蒸氣系統為何要低壓使用蒸氣系統為何要低壓使用

假設現有ㄧ熱水儲槽容量為2T，起始溫度為25℃，需求溫度為70℃ ，且於ㄧ個小時加熱完成。當蒸氣壓力為7BarG及2BarG時，其蒸氣消耗量各為何？

Q=M x S xΔT=2000 x 4.18 x 45=376200 KJ/hr

由上述計算式，我們可以得知總需求熱焓為376200 KJ/hr。

7BarG潛熱焓為 2047.7KJ/hr蒸氣消耗量為 376200 ÷ 2047.7 = 183.7 Kg/hr2BarG潛熱焓為 2163.3KJ/hr蒸氣消耗量為 376200 ÷ 2163.3= 173.9 Kg/hr

故我們可得知使用較低壓的蒸氣將可節省蒸氣消耗量


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蒸汽袪水器原理及其應用


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祛水器需要什麼功能祛水器需要什麼功能

1. 排氣

2. 排除冷凝水

3. 熱效率

4. 可信賴


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篩選袪水器之條件篩選袪水器之條件

1. 應用之型式

2. 一次側壓力

3. 二次側壓力

4. 最大冷凝水流量

5. 安全係數


company overview篩選袪水器之條件篩選袪水器之條件


company overview為何要回收冷凝水為何要回收冷凝水??

‧冷凝水是非常有價值的資源,因所含之熱焓就相當具有價值

‧冷凝水已經經過處理,所以回收能降低處理費用

‧排棄高溫冷凝水的費用

‧降低水費

‧可降低20%的燃油成本


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‧需考慮再生蒸氣背壓，以避免影響設備蒸氣卻水器排水

•需考慮再生蒸氣之應用

‧需考慮再生蒸氣與設備消耗之時間點

‧再生蒸氣回收量如大於設備消耗量時，要如何處理？

回收冷凝水與再生蒸氣注意事項回收冷凝水與再生蒸氣注意事項


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Heat Exchanger

P2

P1

Product Temperature Input

積水現象積水現象


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15 metres

1.5 bar g

1.0 bar g

Air Heater Battery

背壓引起的積水問題背壓引起的積水問題


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Percentage load

Tem

pera

ture

ºC

積水表的使用積水表的使用

入水溫度

出水溫度

使用蒸氣壓力系統背壓

0.05

0.2

0.1

積水

0.5

2.6

Pre

ssur

e ba

r g

7.0

5.2

3.8

1.7

1.0

0.4大氣壓


company overview積水的排除積水的排除

真空破除器

Static Head

Drain By GravityNo Lift

PMax = 4 bar gMmax = 500 kg/h


company overview輔助排水設計輔助排水設計

5 m

蒸氣壓力 = 7 bar g PMax = 4 bar gMmax = 500 kg/h

卻水泵200 mm minimum

0.3bar g


company overview氣動泵及傳統電動泵的比較氣動泵及傳統電動泵的比較

‧傳統電動泵葉片轉動時所產生的低壓使高溫冷凝水汽化，致使葉片所吸入的是氣而不是水(空蝕現象)

‧適用於高溫的電動泵其價格較氣動泵昂貴。

‧使用氣動泵可免除使用電力，節省電費支出。

‧以氣做動源可用於危險區域(防爆)

‧氣動泵維修較電動泵簡單


company overview閃發蒸汽量計算閃發蒸汽量計算

舉例:

a. 7bar g 冷凝水量 1000kg/h

b. 排放管內壓力: 0 bar g (大氣壓)

閃發蒸汽量 = 1000kg/h x 0.134

= 134 kg/h


company overviewRecovering Heat From Contaminated Hot Condensate

Condensate from traps on HP steam contamination suspected

Overhead TankFlash

Steam

Trap Set Draining Coil

Trap Set Draining Flash Vessel

LP Condensate to Hot Swill Tanks

Flash Vessel


company overview再生蒸汽回收例再生蒸汽回收例

高壓

蒸汽

高壓蒸汽 (至製程)

製程負荷

減壓閥

背壓閥

加熱負荷

再生蒸汽

至低壓製程

再生蒸汽

冷凝水

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