蒸汽分配

蒸汽分配介绍

蒸汽分配系统是连接蒸汽发生器和蒸汽用户的重要环节。

本模块将研究将蒸汽从中心源运送到使用点的方法。主要的污染源可能是锅炉房或热电联产厂的排放物。锅炉可以燃烧一次燃料，或者是使用高温过程、发动机甚至焚烧炉的废气的废热锅炉。无论是什么来源，如果要用设备向蒸汽供应合适的质量和压力，一个有效的蒸汽分配系统是必不可少的。蒸汽系统的安装和维护是设计阶段必须考虑的重要问题。

蒸汽系统基础知识

从一开始，需要了解基本蒸汽电路或“蒸汽和冷凝环” - 见图10.1.1。随着蒸汽冷凝在过程中，在供应管道中引起流动。

与蒸汽相比，凝结水的体积非常小，这导致压力下降，导致蒸汽流经管道。

在锅炉中产生的蒸汽必须通过管道输送到所需的热能的点。最初将有一个或多个主管或“蒸汽电源”，其使用植物在蒸汽的一般方向上从锅炉中携带蒸汽。然后，较小的分支管可以将蒸汽带到各个设备上。

当锅炉主隔离阀（通常称为'冠状'阀门）打开时，蒸汽立即从锅炉进入并沿着蒸汽电源以较低压力的点。

管道最初比蒸汽冷却，因此热量从蒸汽转移到管道上。

管道周围的空气也比蒸汽冷，所以管道将开始将热量传递给空气。

与冷却器管接触的蒸汽将开始立即冷凝。在系统的启动时，冷凝率将最大，因为这是蒸汽和管道之间存在最大温差的时间。这种冷凝率通常称为“起始负载”。一旦管道被加热，蒸汽和管道之间的温差最小，但随着管道仍然继续将热量传递到周围空气，将发生一些冷凝。这种冷凝率通常称为“运行负载”。

由此产生的冷凝物(冷凝水)落在管道的底部，在蒸汽流的带动下，在重力的帮助下，由于蒸汽总管的梯度应设置成沿蒸汽流方向下落。冷凝液必须从蒸汽总管的各个重要位置排放。

当使用电站的蒸汽管道上的阀门打开时，从分配系统流出的蒸汽进入电站，再次与冷却器表面接触。然后，蒸汽在加热设备和产品时传递能量(启动负荷)，当达到温度时，继续将热量传递给过程(运行负荷)。

现在有一个连续的蒸汽供应从锅炉，以满足连接的负荷，并维持这种供应，必须产生更多的蒸汽。为了做到这一点，更多的水(以及加热这些水的燃料)被供应到锅炉，以弥补先前蒸发成蒸汽的水。

在蒸汽分配管道和工艺设备中形成的凝结水是可用的热锅炉给水的方便供应。虽然从蒸汽空间中去除冷凝物很重要，但它是一种有价值的商品，不应该让它浪费掉。将所有凝结水返回锅炉给料池关闭了基本的蒸汽回路，并且应该在任何实际情况下这样做。冷凝水返回锅炉的问题将在第13区“冷凝水清除”和第14区“冷凝水管理”中进一步讨论。

的工作压力

蒸汽的分配压力受到许多因素的影响，但受到限制：

• 锅炉最大安全工作压力。
• 工厂所需的最小压力。

蒸汽通过配气管道时，必然会失压，原因如下:

• 管道内的摩擦阻力(详见模块10.2)。
• 管道内的冷凝作为热量转移到环境中。

因此，在决定初始分配压力时，应对这种压力损失进行余量。

在较高压力下千克蒸汽占据较低的体积，而不是较低的压力。由此，如果在高压下在锅炉中产生蒸汽并在高压下分布，则分配主管的尺寸将小于用于相同热负荷的低压系统的尺寸。图10.1.2图示了这一点。

在更高的压力下产生和分配蒸汽有三个重要的优点:

• 增加了锅炉的蓄热能力，帮助它更有效地应对波动负荷，最大限度地降低产生湿蒸汽和脏蒸汽的风险。
• 对于管道、法兰、支架、保温材料和人工等材料，需要更小孔径的蒸汽管道，从而降低资本成本。
• 较小的钻孔蒸汽电源减少绝缘。

在高压下分布，需要将蒸汽压力降低到系统中的每个区域或使用点，以便对应于应用所需的最大压力。适合各个工厂的局部压力降低也将导致干燥的蒸汽在使用点。（模块2.3提供了一个解释）。

注:有时人们认为蒸汽锅炉在低于其额定压力的压力下运行将节省燃料。这个逻辑是基于需要更多的燃料将蒸汽提升到更高的压力。

虽然在这种逻辑中存在真相的元素，但应该记住它是连接负载，而不是锅炉输出，这决定了使用能量的速率。负载使用相同量的能量，无论锅炉是否在4巴G，10巴g或100巴g中升高蒸汽。通过在更高的压力下运行，常设损失，烟道损失和运行损失增加，但通过绝缘和适当的冷凝水回报系统减少了这些损失。与在高压下分配蒸汽的益处相比，这些损失是边缘的。

减少压力

在要使用蒸汽的地方，通常的减压方法是使用减压阀，类似于图10.1.3所示的减压阀。

在减压阀的上游安装分离器，从进入的湿蒸汽中除去夹带的水，从而确保高质量的蒸汽通过减压阀。这将在模块9.3和模块12.5中进行更详细的讨论。

减压阀下游的植物受安全阀保护。如果压力还原阀发生故障，则下游压力可能使用设备上升到蒸汽的最大允许工作压力之上。反过来，这可能会永久损坏设备，更重要的是，对人员构成危险。

安装安全阀后，任何多余的压力都通过阀门排出，可以防止这种情况发生(安全阀将在第9部分讨论)。

减压阀站包括的其他部件有:

• 主要隔离阀 - 关闭系统以进行维护。
• 主要压力表 - 监测供应的完整性。
• 过滤器-保持系统清洁。
• 二级压力表-设置和监控下游压力。
• 二级隔离阀-在空载条件下帮助设置下游压力。