利用蒸汽喷射压缩器回收乏汽技术徐生荣(南京师范大学动力工程学院,210042,南京)[摘要]结合现场案例,讨论蒸汽喷射压缩器在回收乏汽方面的应用.分析影响蒸汽喷射压缩器喷射系数的主要因素,以及喷射系数与火用效率的关系.计算说明压缩比的影响比工作蒸汽压力的影响更为显著,采用两级喷射器串联方式虽然可使单级的喷射系数提高,但系统总的喷射系数并不一定提高.蒸汽喷射压缩器存在较大的火用损失,但由于回收了大量的已排出工艺外的乏汽,使蒸汽变废为利,增加了可使用能量的数量,不失为一项有效的节能措施,同时由于消除了低压蒸汽的放空现象,减少现场的噪音污染和热污染,改善了环境和劳动条件.[关键词]喷射压缩器,喷射系数,火用效率,乏汽[中图分类号]TK2,[文献标识码]B,[文章编号]1672-1292-(2003)01-0074-0引言蒸汽喷射压缩器是利用较高压力的蒸汽(压力为p1)作为工作介质,经过喷嘴,产生高速汽流,从而抽吸低压蒸汽(压力为p2),两股蒸汽在混合后经扩压产生一中等压力p3(p2<p3<p1)的蒸汽,见图1.图1喷射压缩器结构简图在该装置中,低压蒸汽被压缩,提高了压力和温度,即提高了能级;而高压的工作蒸汽由于其压力、温度降低,其能级有所降低.从工程热力学的观点,可以认为装置中发生的是绝热混合过程,因此它是一个熵增过程,即能量贬值过程.但与单纯的绝热混合过程不同的是高压蒸汽在系统内作功以压缩低压蒸汽.如果利用这一技术回收放空的蒸汽(乏汽)则可回收乏汽的质量和热能,从而达到节约能源的目的.某石化企业有大量的次等级低压蒸汽富余,据统计全年平均有10t/h的低压蒸汽(压力为0135MPa)因工艺上或公用设施上无法利用而放空,造成了能源浪费和环境污染.与此同时,该厂的乙烯装置的稀释蒸汽(压力为0156MPa)发生系统因为发生量不够,需补充中等压力的蒸汽(压力为116MPa)约40t/h.中等压力的蒸汽降压使用也存在能量的贬值或浪费.如果利用蒸汽喷射压缩技术,将富余的低压蒸汽通过压力较高的蒸汽加压至稀释蒸汽所需的压力,使排空的乏汽得到回收利用,则可减少中压蒸汽的消耗量,使装置能耗得到降低.蒸汽喷射压缩技术简单、可靠,且不消耗机械能.此外喷射器与管系相连接时,系统简单,因此用收稿日期:2003-01-27.作者简介:徐生荣,1957-,南京大学动力工程学院副教授,工学硕士,主要从事热工设备测试、调试及教学工作.—74—徐生荣:利用蒸汽喷射压缩器回收乏汽技术表1蒸汽喷射压缩系统设计参数根据表1所列数据,对蒸汽喷射器的运行参数进行分析计算,以求得最佳喷射系数和最高的火用效率.喷射器的喷射系数定义为1:温度(℃)压力(MPa)低压蒸汽(乏汽)稀释蒸汽工作蒸汽1工作蒸汽20135015611604100210230290390u=引射蒸汽质量(1)工作蒸汽质量火用效率定义为[1]:η=u(h3-h2)-T0(s3-s2)(2)[(h1-h3)-T0(s1-s3)]式中:h和s分别表示水蒸汽的焓和熵;下标1表示喷射器工作蒸汽参数;下标2表示喷射器引射蒸汽参数;下标3表示喷射器出口蒸汽参数.喷射系数[1]在喷射压缩器前的工作流体参数(p1,T1)和引射流体参数(p2,T2)给定以及喷射压缩器出口压力p3给定的情况下,应首先确定喷射压缩器可达到的最大喷射系数,因为喷射系数是喷射器工作的主要指标之一,也是考核乏汽回收系统的主要经济指标.喷射系数u主要受蒸汽压力和温度的影响,理论研究证明喷射系数与工作和引射流体的绝对温度之比的平方根成正比[1].1T1(3)u∝T2T1其中:u值随工作流体温度的升高而增大,随引射流体温度的升高而减小,如果令θ=,则有:T2uθ=f(p1/p2,p3/p2).uθ值随着p1/p2值的增加而增加,随着p3/p2值(压缩比)的增加而减少.根据文献[1]推荐的计算方法,按照案例提供的蒸汽参数,经计算可得,若采用410MPa,390℃蒸汽作为工作蒸汽,其最大喷射系数为111;若采用116MPa,290℃的蒸汽作为工作蒸汽,相应的u值为0165.图2为根据案例提供的蒸汽参数范围所得的计算结果,其中系列2为p1=116MPa,系列1为p1=214MPa,系列3为p1=410MPa图2喷射系数与压缩比的关系响更为显著(如图2所示).由此,若喷射器采用两级或多级串联使用,降低喷射器的压缩比,是否会比单级喷射器具有更大的喷射系数u?将喷射器串联使用,其总的喷射系数u推导如下:对Ⅰ级喷射器,按式(1):—75—南京师范大学学报(工程技术版)第3卷第1期(2003...