介绍
蒸汽——能量流体
在进入蒸汽工厂或任何技术解释的概述之前，通过考虑其许多使用和福利来介绍蒸汽主题是有用的。
蒸汽从传统上与机车和工业革命联系在一起，已经走过了漫长的道路。今天的蒸汽是现代技术不可或缺的一部分。没有它，我们的食品、纺织、化工、医疗、电力、供暖和运输行业就不可能存在，也不可能像现在这样运作。
蒸汽提供了一种方式，从一个中央的、自动化的锅炉房，可以有效和经济地产生能量，并将能量输送到使用点。因此，当蒸汽在植物周围移动时，它同样可以被认为是能量的运输和供应。
由于许多原因，蒸汽是输送热能最广泛使用的商品之一。它的用途在整个工业中广泛应用，从机械动力生产到空间加热和工艺应用。
蒸汽发电既高效又经济
水是丰富的和便宜的。它对健康无害，对环境无害。在气态状态下，它是一种安全高效的能源载体。蒸汽所能储存的势能是同等质量水的五到六倍。
当水在锅炉里加热时，它开始吸收能量。根据锅炉内的压力，水在一定的温度下会蒸发，形成蒸汽。蒸汽含有大量储存的能量，这些能量最终会转移到要加热的过程或空间中。
它可以在高压下产生，以产生高的蒸汽温度。压强越高，温度越高。高温蒸汽含有更多的热能，所以它做功的潜力更大。
现代的壳式锅炉在其设计上是紧凑和高效的，使用多通道和高效的燃烧器技术将燃料中含有的能量的非常高的比例转移到水中，排放最小。
锅炉燃料可以选自各种选项，包括可燃废物，这使得蒸汽锅炉在可用于提供热量的选择中的环保选择。集中式锅炉工厂可以利用低可中断的气体关税，因为当气体供应中断时，可以存储任何合适的待机燃料以供使用。
高效的热回收系统几乎可以消除排污成本，将有价值的冷凝物返回到锅炉房屋中，并增加了蒸汽和冷凝水循环的整体效率。
热电联产(CHP)系统的日益普及表明，在当今环境和能源意识强的工业中，蒸汽系统得到了高度重视。
蒸汽很容易且成本有效地分配到使用点
由于饱和蒸汽的压力和温度之间有直接的关系，过程中输入的能量量很容易控制，只需通过控制饱和蒸汽的压力即可。现代蒸汽控制的设计可以对工艺变化做出非常迅速的反应。
图1.1.4所示的项目是典型的双端口控制阀和气动执行器组件，设计用于蒸汽。通过使用气动阀定位器，它的精度得到了增强。
使用两流道阀门，而不是液体系统中经常需要的三流道阀门，可以简化控制和安装，并可能降低设备成本。
能量很容易转移到过程中
蒸汽提供极好的传热。当蒸汽到达工厂时，冷凝过程有效地将热量传递给被加热的产品。
蒸汽可以包围或注入被加热的产品。它可以在均匀的温度下充满任何空间，并在恒定的温度下通过冷凝来提供热量;这消除了沿着任何传热表面可能发现的温度梯度-这是高温油或热水加热的常见特征，并可能导致质量问题，如材料干燥变形。
由于蒸汽的传热特性很高，所需的传热面积相对较小。这使得使用更紧凑的工厂，更容易安装，占用更少的空间在工厂。一个现代化的蒸汽加热热水机组，额定功率为1200千瓦，包含一个蒸汽板式热交换器和所有的控制，只需要0.7平方米的占地面积。相比之下，一个包含管壳式热交换器的包装单元，其占地面积通常是这个面积的两到三倍。
现代化的蒸汽工厂易于管理
越来越多的工业能源用户正在寻求能源效率最大化，生产成本和管理费用最小化。气候保护的《京都议定书》是推动能源效率趋势的主要外部影响，并导致了全球各地的各种措施，如英国的气候变化征税。此外，在当今竞争激烈的市场中，成本最低的组织往往可以获得相对于竞争对手的重要优势。在市场上，生产成本意味着生存和失败的差别。
提高能源效率的方法包括监测和充电到相关部门的能源消耗。这建立了对成本的认识，并专注于会议目标的管理。通过确保计划，系统维护，也可以最大限度地减少可变开销成本;这将最大限度地提高工艺效率，提高质量和削减停机时间。
大多数蒸汽控制能够与现代网络仪表和控制系统接口，以允许集中控制，例如在SCADA系统或建筑物/能源管理系统的情况下。如果用户希望，蒸汽系统的组件也可以独立地操作（独立）。
通过适当的维护，蒸汽工厂将持续多年，并且系统的许多方面的条件易于自动监测。与其他系统相比，陷阱监测系统的计划管理和监测易于实现，其中任何泄漏或堵塞都会自动定位，并立即引起工程师的注意。
这可以与气体泄漏监测所需的昂贵设备，或与油或水系统相关的耗时人工监测相比较。
除此之外，当蒸汽系统需要维护时，系统的相关部分易于隔离，可以快速排出，这意味着可以快速进行维修。
在许多情况下，已经表明，将长期建立的蒸汽厂与复杂的控制和监测系统带来更加昂贵的昂贵，而不是用替代的能量提供方法，例如分散的气体系统。模块1.2中指的案例研究提供了现实生活示例。
今天最先进的技术与传统观念中的蒸汽是蒸汽机和工业革命的产物相距甚远。事实上，蒸汽是当今工业的首选。随便说出一个知名的消费品牌，十之八九，蒸汽都在生产中扮演了重要的角色。
蒸汽是灵活的
不仅蒸汽是热的优异载体，它也是无菌，因此流行用于食品，制药和卫生行业的过程中。它也广泛用于医院以进行灭菌。
使用蒸汽的行业包括从大型石油和石化工厂到小型当地洗衣店。其他用途包括造纸、纺织品、酿造、食品生产、硫化橡胶以及建筑物的加热和加湿。
许多用户发现使用Steam作为空间加热和工艺应用的相同工作流体。例如，在酿造行业中，蒸汽在过程的不同阶段以各种方式使用，从直接喷射到线圈加热。
蒸汽本质上也是安全的——它不会引起火花，也没有火灾风险。许多石化工厂采用蒸汽灭火系统。因此，它适用于危险区域或爆炸性环境。
分配能量的其他方法
蒸汽的替代方案包括水和热流体，如高温油。每种方法都具有其优点和缺点，最适合某些应用或温度带。
与蒸汽相比，水携带热量的潜力更低，因此必须在系统周围泵入大量的水来满足工艺或空间加热的要求。然而，水在一般空间加热应用和可容忍某些温度变化的低温工艺(高达120°C)中很受欢迎。
热流体，如矿物油，可用于需要高温(高达400°C)，但不能使用蒸汽的地方。例如，在批处理过程中加热某些化学品。然而，热流体价格昂贵，每隔几年就需要更换一次——它们不适合大型系统。他们也非常“搜索”和高质量的连接和接头是必要的，以避免泄漏。
在表1.1.1中将不同的介质进行比较。加热介质的最终选择取决于实现技术，实践和财务因素之间的平衡，这对每个用户将不同。
一般来说，对于商业采暖和通风，以及工业系统，蒸汽仍然是最实用和最经济的选择。
