蒸汽分配
蒸汽分配系統(tǒng)
如果要使用設(shè)備向蒸汽中正確數(shù)量和質(zhì)量合適的蒸汽供應(yīng)，那么有效的蒸汽分配系統(tǒng)必不可少。
該頁(yè)面將研究將蒸汽從中央源輸送到使用點(diǎn)的方法。中央源可能是鍋爐房，也可能是熱電廠的排放。鍋爐可以燃燒主要燃料，或者是使用高溫過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)甚至焚化爐產(chǎn)生的廢氣的余熱鍋爐。無(wú)論使用何種來(lái)源，如果要使用設(shè)備向蒸汽中正確質(zhì)量和壓力地供應(yīng)正確質(zhì)量和壓力的蒸汽，那么高效的蒸汽分配系統(tǒng)至關(guān)重要。蒸汽系統(tǒng)的安裝和維護(hù)是重要的問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)階段予以考慮。
蒸汽系統(tǒng)基礎(chǔ)
從一開始，就需要了解基本的蒸汽回路或“蒸汽和冷凝水回路”- 參見下圖。當(dāng)蒸汽在過(guò)程中凝結(jié)時(shí)，會(huì)在供應(yīng)管中引起流動(dòng)。與蒸汽相比，冷凝物的體積非常小，這會(huì)導(dǎo)致壓力降，從而使蒸汽流經(jīng)管道。
鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽必須通過(guò)管道輸送到需要其熱能的位置。最初將有一個(gè)或多個(gè)主管，即“蒸汽主管”，它們沿鍋爐的蒸汽使用方向從鍋爐輸送蒸汽。然后，較小的支管可以將蒸汽輸送到各個(gè)設(shè)備。
典型的基本蒸汽回路
打開鍋爐主隔離閥（通常稱為頂閥）后，蒸汽立即從鍋爐進(jìn)入蒸汽主管道并沿蒸汽主管道進(jìn)入低壓點(diǎn)。管道最初比蒸汽溫度低，因此熱量從蒸汽傳遞到管道。管道周圍的空氣也比蒸汽冷，因此管道將開始將熱量傳遞給空氣。
與冷卻器管道接觸的蒸汽將立即開始冷凝。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，冷凝速率將達(dá)到最大值，因?yàn)檫@是蒸汽與管道之間存在最大溫差的時(shí)間。
這種冷凝率通常稱為起始負(fù)荷。
管道預(yù)熱后，蒸汽和管道之間的溫差很小，但是由于管道仍繼續(xù)將熱量傳遞到周圍的空氣中，因此會(huì)發(fā)生一些冷凝。
這種冷凝率通常稱為運(yùn)行負(fù)荷。
由于蒸汽總管中的梯度應(yīng)沿蒸汽流的方向下降，因此所產(chǎn)生的冷凝物（冷凝物）會(huì)落到管道的底部，并被蒸汽流帶走并在重力的作用下得到輔助。然后必須將冷凝水從蒸汽總管的各個(gè)關(guān)鍵位置排出。
當(dāng)打開使用植物提供蒸汽的蒸汽管上的閥門時(shí)，從分配系統(tǒng)流出的蒸汽進(jìn)入植物，并再次與較冷的表面接觸。蒸汽隨后將其能量傳遞給設(shè)備和產(chǎn)品加熱（開始加載），并且當(dāng)溫度升高時(shí)，蒸汽繼續(xù)將熱量傳遞給過(guò)程（運(yùn)行負(fù)載）。
現(xiàn)在，鍋爐要有連續(xù)的蒸汽供應(yīng)，以滿足所連接的負(fù)載，并且要保持這種供應(yīng)，必須產(chǎn)生更多的蒸汽。為此，將更多的水（以及加熱該水的燃料）提供給鍋爐，以彌補(bǔ)先前已蒸發(fā)成蒸汽的水。
在蒸汽分配管道和工藝設(shè)備中形成的冷凝水都是可用熱鍋爐給水的方便供應(yīng)。盡管從蒸汽空間中除去這種冷凝物很重要，但它是一種有價(jià)值的商品，不應(yīng)被浪費(fèi)掉。將所有冷凝水返回鍋爐給水箱會(huì)關(guān)閉基本蒸汽回路，應(yīng)在可行的地方進(jìn)行操作。
在啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)入的壓力使閥瓣升高，冷卻的冷凝液和空氣立即從閥瓣下方的內(nèi)環(huán)排出，并通過(guò)三個(gè)外圍出口（i）排出。
工作壓力
蒸汽的分配壓力受許多因素影響，但受以下因素限制：
鍋爐的最大安全工作壓力。
工廠所需的最低壓力。
蒸汽通過(guò)分配管道時(shí)，不可避免地會(huì)由于以下原因而失去壓力：
管道內(nèi)的摩擦阻力。
隨著熱量傳遞到環(huán)境中，管道內(nèi)的冷凝水。
因此，在確定初始分配壓力時(shí)應(yīng)考慮到該壓力損失。
與較低壓力相比，較高壓力下的一公斤蒸汽所占體積較小。因此，如果蒸汽在鍋爐中以高壓產(chǎn)生并且也以高壓分配，則在相同的熱負(fù)荷下，分配干管的尺寸將小于低壓系統(tǒng)的尺寸。
在較高壓力下生成和分配蒸汽具有三個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)：
鍋爐的蓄熱能力得到提高，有助于鍋爐更有效地應(yīng)對(duì)波動(dòng)的負(fù)荷，從而最大程度地減少了產(chǎn)生濕蒸汽和臟蒸汽的風(fēng)險(xiǎn)。
需要較小口徑的蒸汽主管，從而降低諸如管道，法蘭，支架，絕緣材料和人工等材料的資本成本。
較小口徑的蒸汽總管的隔熱成本更低。
在高壓下分配后，有必要降低到系統(tǒng)中每個(gè)區(qū)域或使用點(diǎn)的蒸汽壓力，以便與應(yīng)用所需的最大壓力相對(duì)應(yīng)。局部壓力降低以適合各個(gè)工廠的情況也會(huì)在使用時(shí)導(dǎo)致蒸汽干燥。
注意：有時(shí)認(rèn)為以低于額定壓力的壓力運(yùn)行蒸汽鍋爐可以節(jié)省燃料。該邏輯基于需要更多的燃料才能將蒸汽提升到更高的壓力。
雖然在此邏輯中有一個(gè)事實(shí)要件，但應(yīng)記住，它決定了使用能量的速率是連接的負(fù)載，而不是鍋爐的輸出。無(wú)論鍋爐以4 bar g，10 bar g還是100 bar g的壓力產(chǎn)生蒸汽，負(fù)載所消耗的能量都是相同的。在較高壓力下運(yùn)行會(huì)增加固定損耗，煙道損耗和運(yùn)行損耗，但是通過(guò)隔熱和適當(dāng)?shù)睦淠亓飨到y(tǒng)可以減少這些損耗。與在高壓下分配蒸汽的好處相比，這些損失是微不足道的。
減壓
在要使用蒸汽的地方降低壓力的常用方法是使用減壓閥，類似于減壓站中所示的減壓閥- 參見下圖。
在減壓閥的上游安裝了一個(gè)分離器，以從進(jìn)入的濕蒸汽中除去夾帶的水，從而確保高質(zhì)量的蒸汽通過(guò)減壓閥。
典型的減壓閥站
減壓閥下游的設(shè)備由安全閥保護(hù)。如果減壓閥出現(xiàn)故障，則下游壓力可能會(huì)上升到蒸汽使用設(shè)備的最大允許工作壓力以上。反過(guò)來(lái)，這可能會(huì)永久損壞設(shè)備，更重要的是，對(duì)人員構(gòu)成危險(xiǎn)。
安裝安全閥后，任何過(guò)大的壓力都會(huì)通過(guò)安全閥排出，并防止這種情況的發(fā)生。
減壓閥站中包括的其他組件是：
主隔離閥-關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。
主壓力表-監(jiān)視供應(yīng)的完整性。
過(guò)濾器-保持系統(tǒng)清潔。
二級(jí)壓力表-設(shè)置和監(jiān)控下游壓力。
二級(jí)隔離閥-在空載條件下幫助設(shè)置下游壓力。
