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分解形成二氧化碳。
對于高壓鍋爐，雖然會通過物理和化學(xué)方式對補(bǔ)給水進(jìn)行除氧，但補(bǔ)給水中的氮?dú)馔挥杼幚恚鼤罱K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)生的蒸汽中也勢必會攜帶不凝氣體。
在設(shè)備起機(jī)時(shí)，管道和設(shè)備內(nèi)會有很多空氣。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，空氣就會通過閥門、法蘭連接處、設(shè)備末端等進(jìn)入系統(tǒng)，尤其對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)部會充滿空氣。
如何摘除這個(gè)“慢性腫瘤”，今后孚雷德會與大家分享。