潜伏于蒸汽设备中的慢性肿瘤

       大家所熟知，冬天穿稍大一些的鞋子更暖和。个中原因是，空气隔热效果好。空气的导热系数为0.025W/(m•℃),水的导热系数为0.6 W/(m•℃)，铁的导热系数为75 W/(m•℃)，铜的导热系数为390 W/(m•℃)。得益于空气极好的隔热性能，双层玻璃窗在中间加入空气，起到很好的保暖效果。大多数隔热材料如石棉、玻璃纤维中都含有大量微小气孔，起主要保温作用的也是气孔中的空气。

       然而，空气等不凝性气体存在于蒸汽加热设备时会造成严重后果，尤其是它独有的隐蔽性和持续性，在不被绝大多数客户觉察和关注的情况下，不知不觉地折损着设备的输出能力，侵蚀着设备的“肌体”，可谓蒸汽设备的“慢性肿瘤”。 

       空气到底如何“折磨”蒸汽设备？

       A. 降低加热设备效率

       正因为空气的导热系数极低，蒸汽换热设备中存在空气等不凝性气体时，设备传热效率就会降低。空气含量越大，传热效率越低。  

       不凝性气体一般在靠近换热设备冷凝表面处积聚较多，较远地方则较少。通常，为便于理解，我们可以理解为这些不凝气体在换热器内侧形成一个气膜。如上所述，由于空气的导热系数很小，1毫米厚的空气膜只相当于15.6米厚铜墙的传热效果。气膜存在，使得热能从蒸汽侧向物料侧传递的效率大幅降低，导致换热设备的生产效率也大大降低。 

       B. 蒸汽温度降低和蒸汽耗量增加

       根据道尔顿分压定律，蒸汽和空气等混合气体的总压力等于各组成气体单独占有整个空间的分压力之和。例如，蒸汽和空气混合气体的总压力为4bar a(绝对压力)，空气等不凝气体积为总体积的25%时，空气分压为1 bar a，蒸汽分压为3 bar a，压力表显示3barg(表压)。如果从压力表的显示值来推断蒸汽温度的话，应该是约144℃，但实际上，蒸汽分压仅为2barg，所以蒸汽的实际温度约134℃，低于压力显示值3barg对应的温度。

       蒸汽温度的下降也降低了通过传热表面的温度梯度，引起换热量的减少，使得操作人员不得不通过提高蒸汽压力来弥补不凝气体带来的问题，结果就增加了蒸汽耗量。

       C.引起换热设备的腐蚀

       当设备内存在空气等不凝性气体时，其中的二氧化碳和氧气容易溶解在冷凝水中，尤其冷凝水温度低时溶解量更大。二氧化碳溶解到水中形成碳酸，造成腐蚀。氧气溶解在水中也具有很强的腐蚀性。

       空气等不凝性气体从哪里来？

       锅炉给水中含有一定的空气等不凝气体，当锅炉水汽化变成蒸汽后，空气等不凝气会随着蒸汽进入蒸汽管道系统和换热设备。最终，蒸汽在换热设备中释放潜热后变成冷凝水，可这些不凝性气体无法冷凝而一直聚集于设备中，直到被采取措施排掉。

       除非锅炉补水完全脱矿和除氧，否则，水处理过程中留下来的碳酸钠盐在锅炉中加热后会分解形成二氧化碳。

       对于高压锅炉，虽然会通过物理和化学方式对补给水进行除氧，但补给水中的氮气往往不予处理，它会最终进入换热设备内。即使是采用了最好的物理和化学处理，锅炉产生的蒸汽中也势必会携带不凝气体。

       在设备起机时，管道和设备内会有很多空气。在正常生产时尽管系统中充满了蒸汽，但当设备停止、蒸汽关断时，关断阀门后端的蒸汽瞬间冷凝，体积骤减到约千分之一，空间内形成真空，空气就会通过阀门、法兰连接处、设备末端等进入系统，尤其对于那些为便于疏水和避免设备负压变形而安装了真空破除器的换热设备，这时设备内部会充满空气。 

       如何摘除这个“慢性肿瘤”，今后孚雷德会与大家分享。