锅炉屋

锅炉设计

现代锅炉比30年前的同类锅炉要小得多。锅炉尺寸的减小是用户要求锅炉:

• 更有效的在蒸汽输出燃料输入的条款。
• 更能对需求变化做出反应。
• 更小，因此占用更少的空间。
• 购买和安装更便宜。

这些目标在一定程度上已经实现了，因为今天的控制装置/燃烧器比过去几年对需求变化的反应更快、更准确。然而，锅炉对需求变化的反应也受到自然规律的影响，例如:需要加热多少水，以及将热量从燃烧器火焰传递到水的传热面积。

对于任何给定的输出，通过物理上减少锅炉的外部尺寸，以及通过在内部填充管道来增加传热面积，响应时间已经得到了改善。这意味着现代锅炉的储水量更少，而每千克水的传热面积更大。想想今天的情况:

1. 植物的蒸汽需求增加，锅炉中的压力落到燃烧器控制设定点。
2. 燃烧器控制吹扫燃烧室，燃烧器被点燃。
3. 大的传热面积和较低的水质量结合起来迅速蒸发锅炉内的水，以满足对蒸汽的需求。

正如在模块3.7“锅炉配件和安装”中所述，锅炉中储存的能量包含在饱和温度下的水中。锅炉内的水量越大，为应对需求/负荷的变化而储存的能量就越多。

表3.22.1将20世纪50年代的旧兰开夏郡锅炉与现代包装锅炉进行了比较。请注意，现代包装锅炉只包含在类似额定兰开夏郡锅炉中持有的20％的水。因此，现代包装锅炉中持有的能源储备仅占兰开夏郡锅炉的20％。这表明现代包装的锅炉不能应对旧兰开夏郡锅炉可以的峰值需求。

另外，从表3.22.1中说明，现代包装锅炉内部水面的“蒸汽释放率”增加了2.7倍。这意味着汽轮锅炉中的蒸汽仅有1 / 2.7（40％）的时间，以将自己与水分离。在峰值需求时，这可能意味着湿蒸汽正在从现代包装的锅炉出口，并且可能在较低的压力下，它被设计用于操作 - 在锅炉水中的模块3.12'控制TDS中覆盖。

与蒸汽一起携带的水将是肮脏的(大约3 000 ppm TDS)，并将污染控制阀和传热表面。它甚至可能堵塞压力传感装置、疏水阀等中的一些较小的孔。

注:创建表3.22.1的信息由Thermsave提供。英制机组也显示在表中，以提供一个深入的因素应用在过去的锅炉设计。

峰值需求

任何过程厂的蒸汽需求很少稳定，但波动的尺寸和类型取决于应用和行业。峰值可能每周发生一次甚至在启动期间每天一次。

峰值需求引起的最大问题通常与批处理行业相关联：

• 酝酿之中。
• 纺织品。
• 干洗。
• 罐头。
• 轻质混凝土砌块制造商。
• 钢铁制造业的专业领域。
• 橡胶行业用大小高压釜。

对于这些过程，峰值可能是沉重的和长期的，并且以小时为单位进行测量。

或者，负载周期可以包括短期的频繁峰值，持续时间短，但瞬时流量非常高:

• 袜业整理。
• 橡胶。
• 塑料和聚苯乙烯模塑。
• 蒸汽去皮。
• 医院和工业消毒。

图3.22.1表明，在每种情况下，需求几乎是瞬时的，峰值远高于平均负荷。对锅炉厂的突然需求的结果是锅炉内的压力下降，因为锅炉及其相关的燃烧设备不能以抽走蒸汽的速度产生蒸汽。

峰值需求和随后的压力下降可能会对工厂生产造成相当严重的后果。

在最坏的情况下，其结果是由于快速沸腾引起的水位上升而导致锅炉“关闭”，随后锅炉倒塌。这被看作是一个低水位报警水平控制。

充其量，产生的蒸汽是潮湿和受污染的。这再加上压力的降低，可能导致:

• 增加的过程。
• 减少产品质量甚至损坏或损失产品。
• 在蒸汽电源的水麦舌兵导致管道和配件的痛苦，以及对人员的可能危险。

对于锅炉厂，峰值需求负责：

• 更高级别的维护。
• 减少锅炉的生活。
• 减少燃料的效率。

这是因为燃烧设备不断地从低火到高火循环，甚至在需求非常低的时期关闭，只在几分钟后再次点火，具有所有的前和后吹扫冷却效果。

多个或超大的锅炉可能被用来努力应付高峰需求(和随后的需求下降)，这不可避免地导致低效率。

为了说明这一点，可以假设：

• 对于一个普通的蒸汽锅炉，只有不到1%的损失是由锅炉外壳辐射的热量造成的(例如:锅炉最大连续额定(MCR)的1%)。
• 如果一个锅炉产生的MCR占其生产的50%，那么由于辐射造成的损失相对于其生产速率只有2%。
• 如果一个锅炉的MCR产量是25%，那么损失就是其产量的4%。

等等，直到简单地保持锅炉，而不会向工厂出口任何蒸汽。此时，其MCR的1％是相对于其蒸汽生产速率的100％损失。

如果锅炉厂的尺寸是根据峰值负荷来定的，那么问题就会出现，因为相对于平均需求来说，锅炉的尺寸过大。在实际操作中，锅炉可以在需求较低的时期关闭。如果随后需求突然激增，而锅炉没有点火，就可能出现警报情况。

警报将响铃，锅炉可以锁定，蒸汽恢复将缓慢而艰巨。

简而言之，峰值负责:

• 生产损失。
• 降低产品质量。
• 增加生产时间。
• 来自锅炉的质量差。
• 燃油效率低。
• 高维护成本。
• 减少锅炉的生活。

负载水准测量技术

如果锅炉正在射击，现代锅炉在适当装载并迅速响应时，现代锅炉非常有效。然而，传统的壳锅炉通常以令人满意的方式满足大的峰值需求，并且应免受大波动负载的保护。

各种方法被用于试图创建一个稳定的负荷模式，以保护锅炉厂免受大波动负荷的影响。

工程方法:

通过隔离植物的非必需部分，从而优先于基本植物，可以使用压力保持阀（也称为壁夹阀）作为负载脱落装置，典型的布置如图3.22.2所示。该方法的成功再次取决于峰值的严重程度以及锅炉在峰值发展时烧制的假设。

如图3.22.3所示，剩余阀也可以直接安装在锅炉上或工厂的蒸汽总管上。

设定压力应为:

• 小于“高火”控制压力，以防止燃烧器控制surplussing控制的任何干扰。
• 高到足以使锅炉内的压力保持在安全水平。

在施胶surplussing阀而言，要求是最小的压降。作为一般的指示，线大小阀应该被考虑。

两个元素或三元水位控制。只要峰值不暴力并且锅炉在峰值发展时射击这些可能是成功的;锅炉还必须具有足够的容量。

双元件控制使用来自锅炉水位控制和蒸汽流量的输入来定位给水控制阀。

三元件控制使用上述两个元件加上一个进料流量测量装置的输入来控制进料流量，而不仅仅是进料控制阀的位置。(第三个元件只适用于有给水环总管的锅炉房中采用调液位控制的锅炉。)

例子3.22.1

锅炉的额定功率为5000公斤/小时“从和在”

高/低消防压力分别为11.3/12.0 bar g (12.3/13.0 bar a)。

剩余阀设置为11.0 bar g (12.0 bar a)。

1. 根据大约25米/秒的速度，选择100毫米的蒸汽干线。
2. 标准DN100剩余控制阀的Kvs为160m³/h
3. 使用下列质量流量方程饱和蒸汽surplussing阀（P2）的下游的压力可以计算出：

在本例中，在低火条件下，锅炉压力为12bar g (13bar a)。

由式3.21.2计算，全开溢流阀后压力为11.89 bar g (12.89 bar a)。

因此，压降小（0.11巴），在正常操作中不会显着。但是，如果压力应落到11.0巴G，则挡板将开始关闭以保持上游压力。

控制器上的比例带应设置得尽可能窄，而不使阀门在设置点附近“搜寻”。

两种应用保压阀的方法都可以对锅炉厂提供保护，但它们都不能克服这一过程需要更多蒸汽的基本要求。

管理方法

这些包括例如交错开始在过程中以保持峰值负载尽可能低。这种平滑峰的方法可以有利于锅炉厂，但可能对生产有害和限制，具有与压力保持阀相同的效果。

然而，仅靠管理方法是不可能消除短期高峰的。

在一个工厂中，有许多单独的进程施加这样的峰值，这可能对负载产生均衡影响，但同样地，许多单独的进程也可能同时达到峰值，造成灾难性的影响。

如果上述方法不能提供所需的需求稳定性，可能是时候考虑一种储存蒸汽的方法了。

蒸汽蓄压器

瞬间提供干净的干蒸汽以满足高峰需求的最适当的方法是使用储存蒸汽的方法，以便在需要时可以“释放”。由于在正常锅炉压力下需要巨大的储存容量，在压力下将蒸汽储存为气体是不实际的。

这是一个最好的例子说明：

在该模块的后来使用的示例中，使用具有52.4m³的容器。

• 充气压力为10bar g(比体积= 0.177 m³/kg)。
• 放电压力为5巴g（特异性体积=0.315m³/ kg）。

基于这些参数，所得储存和准备即时释放到工厂的所得能量中包含在130千克的蒸汽中。这相当于只有5.2％，储存和准备使用的能量，相对于充满水的蓄压器。

实际上有两种产生蒸汽的方式:

• 通过间接地通过燃烧管和燃烧器向沸水中加热，就像在传统的锅炉中一样。
• 通过降低储存在饱和温度下的水的压力。这就导致水中的能量过剩，导致一部分水变成蒸汽。

这种现象称为“闪烁”，并且用于存储加压水的设备被称为蒸汽蓄能器。原则上，有两种类型的系统可用于蒸汽储存;压降蓄能器和恒压蓄能器。该模块仅考虑前者类型。

蒸汽蓄电池基本上是锅炉能量存储容量的延伸。当从工厂的蒸汽需求较低时，锅炉能够产生比所需的更多蒸汽，将过剩的蒸汽注入压力下储存的水质。在一段时间内，储存的水含量将增加温度和压力，直到它最终实现锅炉运行的压力的饱和温度。

当下列情况发生时，需求将超过锅炉的能力:

• 负荷的施加速度快于锅炉的反应能力，例如，燃烧器可能被熄灭，在燃烧器安全点燃之前必须完成一个清洗循环。这可能需要长达5分钟的时间，而不是给锅炉增加热量，清洗循环实际上会对锅炉中的水有轻微的冷却效果。此外，锅炉水的闪烁会导致水位下降，锅炉水位控制系统将自动补偿这一点，引入给水，例如，90°C。这将对已经处于饱和温度的水产生淬火作用，并将使情况恶化。
• 旺盛的需求发生的时间比正常时期长。

在任何一种情况下，其结果是蒸汽蓄能器内的压力下降，作为这一结果，一些热水将闪蒸成蒸汽。水蒸发成蒸汽的速率是存储压力的函数，也是系统需要提供蒸汽的速率。

充电

压降蒸汽蓄积器由一个部分充满水的圆柱形压力容器组成，根据应用情况在50%至90%之间充满水。蒸汽由配流管在水面以下充注，配流管配有一系列蒸汽喷射器，直到整个含水率达到所需的压力和温度。

在充放电过程中，水位的升降是很自然的。

如果蒸汽蓄能器使用饱和(或湿)蒸汽充电，由于容器的辐射损失，可能会有少量的水增加。通常，排出的蒸汽质量比允许的稍大一些。

蒸汽阱（球浮动型）安装在工作水平并用作水平限制器，将少量剩余水放入冷凝水回料系统。

但是，如果使用过热蒸汽充电蒸汽蓄能器，或者如果辐射损失非常小，则需要蒸发引起的水逐渐丧失，并且需要在水平探针的控制下进行进纸板或泵弥补赤字。

卸货

当储存的水在饱和温度下在蒸汽蓄水池中出现压降时，任何超过锅炉容量的负荷都将以所需的速率产生闪蒸;因此，重载条件将得到满足。当超载后又有低于锅炉容量的需求时，蒸汽蓄能器使用锅炉的剩余蒸汽充电。这种充放电循环解释了“蒸汽蓄能器”的名称，并不断允许锅炉燃烧到其最大连续额定值。

充电/放电循环

蓄电池在开始放电时需要充满电，以保证其正常工作。要做到这一点，必须满足两个主要条件:

1. 足够的时间必须从一个过载期间到下一个过载期结束到下一步开始，以补充存储在蓄能器中的水。
2. 平均卸载蒸汽需求必须大于锅炉容量（最大连续额定或MCR），低级使得足够盈余锅炉容量可用在非高峰时间充电存储在蓄能器中的水。

为了确保蓄能器有足够的容量，其他标准也很重要，这些标准必须在设计中得到满足:

1. 必须储存足够的水，以便在排放期间提供所需数量的闪蒸。这可以通过确保蓄能器的体积足够大来满足。
2. 较高的蒸汽释放速率将产生湿蒸汽。闪蒸蒸汽从水面释放出来的速度和流量必须低于预定值。这可以通过确保水面足够大来满足，而这又取决于蓄能器的大小。
3. 蒸发能力必须足够。这取决于当充满电（锅炉压力）时储存水的压力和蓄能器在放电时段结束时（蓄能器设计压力）的最小压力。这两个压力之间的差异越大，将产生较多的闪蒸蒸汽。
4. 蓄能器设计压力必须高于下游分配压力。这是在下游减压阀（PRV）上产生压差的必要条件，以允许从蓄能器到工厂的所需流动。将蓄能器压力越接近分配压力，蓄电池越小，但这也给出了PRV的较小的压差。这需要更大的PRV;当蓄能器处于其设计压力时，足够大以通过最高的过载需求（放电时段结束时蓄能器中的最小压力）。

浆纱一个蒸汽蓄热器

蒸汽系统中的蒸汽蓄能器增加了储存容量。蒸汽蓄能器的合理设计确保了任何流量都能满足需求。对蒸汽蓄能器的大小没有理论上的限制，但当然，实际考虑会施加限制。

在实践中，蒸汽蓄能器的体积是基于满足峰值需求所需的存储量，同时允许压降，同时仍然以合适的蒸汽释放速度从水面供应干净的干蒸汽。下面的例子3.22.2用来计算水平蒸汽蓄能器的蒸汽容量潜力。

例子3.22.2

锅炉：

最大连续功率= 5 000 kg/h

正常工作压力= 10bar g (hf = 781 kJ/kg，来自蒸汽表)

燃烧器开关差分= 1条（0.5巴为10 bar g）

工厂要求:

最大瞬时过载= 12 000 kg/h

分配压力= 5bar g

尽管最大瞬时过载是12 000千克/小时，但过载的平均值应使用累加器的尺寸。

这可以防止不必要的累加器过大。同样，有必要确定和使用平均“非高峰”负荷在尺寸计算。非高峰负荷是指锅炉MCR以下的负荷。

求过载和非峰负荷的平均值

有三种方法可以确定现有锅炉厂的平均负荷:

1. 根据经验来估计。
2. 为了询问现有的锅炉蒸汽输出图表，以建立平均载荷和它们发生的时间段。
3. 编程蒸汽仪表的计算机，将蒸汽负载集成过载和非峰值负载周期。

如果一个昂贵的累加器最终太小，方法1可能被证明是相当鲁莽的。

然而，如果锅炉厂仍处于设计阶段，一个有根据的猜测将是唯一的选择。根据设计人员对安装的了解，应该能够对设备的最大负荷、负荷的多样性以及它们发生的时间作出合理的估计。

方法二比较容易加速，应该能给出比较准确的结果。

方法3将提供最准确的结果，并且蒸汽流量计的成本相对于蓄能器项目的总成本是小的。

以下过程显示了如何从现有的图表记录负载模式的图表确定平均蒸汽负载。该过程由图3.22.4构建，其示出了实施例3.22.2的流动模式。

由图3.22.4可以看出，非高峰负荷被划分为如下平均负荷和时间段。从这些数据中，可以确定每个非高峰时期的平均剩余负荷。

平均剩余流量计算的方式如下：

1日非高峰负荷

第二峰值负荷

从图3.22.4的过载期进行了类似的运动。

1日过载

第二超载

蓄能器设计压力需要选择，通常选择比分配压力高1bar的压力。这给了一个合理的闪蒸能力，而不过度扩大下游的PRV。

本例中分布压力为5bar g，故蓄能器设计压力可初步考虑为6bar g(注:水量取于锅炉工作压力)。

根据这些信息，可以对累加器进行调整大小。

蒸汽蓄压器:

请注意，这2797公斤闪蒸汽将采取压力下降时被释放。如果这一直是一个小时，蒸率为2797公斤/小时;如果它超过30分钟，然后蒸发量将是：

如果蒸汽蓄能器连接到额定电量为5 000 kg / h的锅炉，并且在其容量内提供平均需求，则组合的锅炉和蓄电池输出可以满足5 594 + 5 000 = 10 594 kg / h的平均过载条件30分钟。替代方案是能够产生10 594kg / h的锅炉的额外组合30分钟，其限制先前注明。

现在可以检查累加器位数。

下面使用实施例3.22.2中使用的附图以便于检查。

锅炉

最大连续功率= 5 000 kg/h

正常工作压力= 10bar g

工厂要求

最大平均超载= 10 300公斤/小时30分钟每95分钟

压力= 5巴g

所需的蒸汽储存= 10×300kg / h-5 000 kg / h蒸汽供应锅炉

所需蒸汽贮量= 5 300 kg/h

但是，蒸汽仅需要每小时30分钟，因此所需的蒸汽存储必须是：

的水的量所需释放2650千克蒸汽的是闪蒸蒸汽由于释放到压力降低的比例的函数。

这满足了有足够的水来产生所需数量的闪蒸的标准。可以看出，2 797 kg的储存能力大于2 650 kg的蒸汽所需的储存能力。

如果蒸汽蓄能器将由锅炉10巴g充电，并在6巴g到工厂，闪蒸的比例可以计算如下：

该船的容积更大，为87.9 m³，符合这一标准。

使用前面给出的容器尺寸，充分充电时，水面面积约为20.53 m²，容积为容器容量的90%。

蓄电池的最大蒸腾速率为5 300 kg/h，因此:

经验试验工作表明，干蒸汽从水面释放的速率是压力的函数。一个可行的近似是:

无蒸汽夹带的最大释放速率(kg/m²h) = 220 x压力(bar a)

实施例3.22.2中的蒸汽蓄能器在6巴g（7 bar a）上运行。没有蒸汽夹带的最大释放速率将是：

220 x 7 bar a = 1 540 kg /m²h

如图3.22.5所示。

例在258 kg/m²h时，远低于最大值，可以预期干蒸汽。如果蒸汽释放率过高，则需要考虑相同容器体积的不同直径和长度。

必须强调的是，这只是一个指示，应始终委派给专业制造商的设计细节。

蒸汽蓄能器控制装置和配件

下面是对蒸汽蓄能器安装所需设备的回顾，以及一些关于适当设备的选型和选择的指导。

使用示例3.22.2的数字：

锅炉：

最大连续功率= 5 000 kg/h

正常工作压力= 10bar g

蓄电池:

蒸汽储存所需的水量= 65 920千克（充满电和90％的血管体积）

P1(锅炉压力)= 10bar g(充满)

P2(排放压力)= 6bar g(完全排出)

工厂要求:

压力= 5巴g

最大平均过载= 10 300 kg/h每95分钟30分钟，其中5 000 kg/h由锅炉供应。

从这些图中，可以推断出65 920kg水必须在6巴g的饱和温度下在95分钟内以10巴g的饱和温度加热至饱和温度。

管道工

锅炉和蒸汽蓄能器之间的管道应按通常做法确定蒸汽流速为25 ~ 30米/秒和锅炉的最大出力。

在实施例3.22.2的情况下，这将需要从锅炉到蓄电池的DN100管道，以携带5 000kg / h @ 10 bar g的锅炉最大连续额定值（MCR）。

从蓄能器到下游PRV的管道应大小在最大瞬时过载和速度不超过20米/秒。这将需要一个用于该示例的DN250标称孔管，蓄能器设计压力为6巴g。

截止阀

除了锅炉顶部阀外，还需要一个管道通径的截止阀。合适的额定截止阀，最好是铸钢的。

检查或止回阀

需要一个管道尺寸的止回阀，以防止在锅炉被故意关闭或者锅炉被关闭的情况下，蒸汽倒流回锅炉。

阀瓣止回阀是一个合适的选择。

盈余阀

为了保证蒸汽从锅炉流向蓄能器的速率在锅炉的能力范围内，溢流阀是必不可少的。例3.22.1说明了阀门的通径。

如果窄的(和不可调节的)比例带是可接受的，先导操作的、自动作用的剩余阀可以用于较小的安装。气动控制器和控制阀更适合更大的安装，并提供可调比例带的优势。

对于本应用，DN100气动操作与适当的操作和断路能力控制阀，将被选择。

蒸汽注入设备

一个合适尺寸的蒸汽进口管道必须供应到低于水面的位置，并进入蒸汽分配集管/歧管系统，如图3.22.6所示。

蒸汽被注入水中。

重要的是要记住，当注入蒸汽和容器压力之间的压差减小时，注入器的容量将随着容器压力的增加而减小。

在非常低流速的蒸汽将趋于问题从最接近蒸汽入口管（S）的注射器。

入口管（一个或多个）和歧管系统的设计中，与喷射器的放置在一起，必须提供蒸汽的注射甚至整个累加器的长度无论实际的蒸汽流量的。

从喷射器排出的将是非常热的水和蒸汽，可能带有一些凝结的蒸汽气泡，以非常高的速度，促进水团中的紊流和混合。它们不应直接针对或接近容器壁排放。因此，有角度的安装可能是可取的。理想情况下，它们还应该朝着不同的方向倾斜，以帮助更均匀的分布。

标称布置如图3.22.6所示。

在很长的容器中，如果使用两个或更多的进口管道，则可以实现更有规律的分布。在这种情况下，进口管道从供应总管小心地汇集在一起是非常重要的。

所有的喷油器都应该安装在尽可能低的蓄能器上，以确保在它们上面有最大的可能的液头。也可以适当地以一个小角度安装喷射器，以避免对容器的侵蚀。

制造商的尺寸表将给出K_vs注汽器值(见表3.22.2)

利用表3.22.2中的数据，参照图3.22.8，得到饱和蒸汽尺寸图3.22.9:

1. 从“x”轴在11 bar a (10 bar g)处水平向右画一条线，直到它与临界压降线点(a)相交。
2. 从点（a）中垂直绘制一条线，直到它与喷射器的kVs值相交，点（b）（例如，用于im25m注射器的kvs 5.8）。
3. 水平绘制一条线向左，直到与“Y”轴相交，点（C）。所示的值将是注射器的容量。

(本例中约为760公斤/小时)。

大小和量化注射器

上述练习给出了一个喷油器760 kg/h的容量;但这只与充注期的开始有关，此时容器压力最低，注入器容量最高。

必须记住，随着更多的蒸汽被注入血管，血管压力将上升，有效地降低喷射器的容量，直到血管压力最终与锅炉压力均衡，并且没有流动。

由于这个原因，在这个例子中使用一个(最高)流量760 kg/h是不实际的。

相反，需要找出充电期间的平均注入速率。

这可以用公式3.21.2来计算不同容器压力下的流量。

在这个例子中，容器压力将在6bar g和10bar g之间变化。取压力的数目越大，精度就越大，但一般来说，取锅炉和累积压力之间差值的10%的增量将给出一个可靠的平均值。表3.22.3显示了带有K的IN25(1”)喷油器的计算_V.5.8。

总流量为6076 kg/h，除以输入的数量。必须记住，它还包括零项;因此有11个条目需要考虑。

可以看出，553 kg/h的平均流量略小于759 kg/h的最大流量。如果使用最大容量来量化喷射器的数量，那么就不会选择足够的喷射器。

通过将蒸汽流除以单个注射器可以提供的量来确定所需的喷射器的数量。

注:与一个大型喷射器相比，多个较小的喷射器更好，以确保蒸汽蓄能器内的适当混合。

此分级图是经验的，不应用于关键应用程序

计算补给船只所需的时间

由图3.22.4所示的负荷模式可知，充电周期之间的最小间隔时间为95分钟。现在有必要检查一下容器是否能在更短的时间内重新充电。

试验结果表明，排汽期用汽量为2 650 kg。

在充电期间可用的蒸汽的平均剩余流动已经从图3.22.4计算为2 916kg / h。

再充所需的时间与排放时使用的蒸汽质量与非高峰时期剩余蒸汽流量的比值成正比:

由于所需要的充电时间小于最短过载循环之间95分钟的时间，蓄电池可以满足过载时间和充电时间之间的平衡。

因此，7米长，4米直径的蓄能器为这个特殊的例子提供了足够的容量。

压力计

需要一个范围适当的压力表来显示蒸汽蓄能器内的压力。

理想情况下，它应该被标记以表明:

• 最小压力(工厂蒸汽压力)。
• 最大压力(锅炉蒸汽压力)。
• 血管最大工作压力。

安全阀

如果蓄能器的最大工作压力等于或大于锅炉的最大工作压力，则可能不需要安全阀。

然而，用户可能会关注其他不太明显的场景。例如，在发生火灾的情况下，如果蓄能器充满电，并且所有的入口和出口都关闭，蓄能器内的压力就会上升。在作出决定之前，与保险检查员进行讨论是必要的。

与所有安全阀安装一样，排放应该通过适当大小的排气管道到达安全区域，并适当排水。

通风口和真空断路器

当蒸汽蓄能器从寒冷开始时，蒸汽空间充满了空气。这种空气没有热价值，实际上它会对蒸汽植物的性能产生不利影响（如道格尔顿的法律所示），并且还具有覆盖热交换表面的效果。空气也会导致冷凝水系统产生腐蚀。

可以使用简单的旋塞吹扫空气，通常留下打开，直到蒸汽蓄能器加压至约0.5巴。替代公鸡是一个平衡的压力通风口，不仅可以缓解手动清洗空气的任务的锅炉厂操作员（并且因此确保它实际上已经完成），而且还更可靠地吹扫累积的任何其他气体在使用过程中的血管中。

相反，当蒸汽蓄能器取出线路时，蒸汽空间中的蒸汽凝结并留下真空。该真空导致从外部施加在容器上的压力，并且可以通过检查门导致空气泄漏。真空断路器将避免这种情况。

排气阀

该阀门将用于排出容器以进行维护和检查工作。

DN40阀适用于例3.22.2中蓄能器的尺寸。

溢出

必须按照图3.22.10所示安装带整体恒温空气出口的浮球疏水阀。当如图所示安装时，蓄能器内的水位不会超过这一点，因为疏水阀将作为一个自动溢流阀运行。当水位下降时，也就是说，当抽走的蒸汽比更换蒸汽的速度快时，疏水阀将自动关闭，以防止蒸汽泄漏。

使用具有整体恒温胶囊作为电平限制装置的浮法阱，提供通风的额外优势。

疏水阀应该安装在压力表玻璃附近。疏水阀的排放应该导向回锅炉进料罐，注意避免过度的反压或提升。

浮球/恒温阱的尺寸将根据蓄电池的尺寸而变化，例如3.22.2，通常尺寸为DN32或DN40。

水位计

蒸汽蓄能器内的液位变化不会很大，因为只有5%(大约)的水质量将闪蒸，然而，一些查看水位的方法是必要的。显然，压力表应额定在蒸汽蓄能器的最大工作压力下工作。然而，从库存和工厂标准化的角度来看，使用与锅炉相同的仪表是有一些优点的。

只需要一个量杯。

减压站

减压站适用于排放。随着减压阀打开以保持下游压力，在蒸汽蓄能器中发生压力的降低，导致一些水闪蒸到蒸汽。

减压阀的通径应根据下列数据确定:

P1 =蓄能器压力(举例为6bar g)

P2 =植物压力（实施例5巴g）

ΔP= 6 - 5 = 1巴

流量=最大过载流量(示例为12 000 kg/h)

现在，可以从制造商的通径图中选择合适的阀门，也可以使用图3.22.9所示的饱和蒸汽通径图。

对于DN80以下的通径，先导操作的自动作用阀是合适的，而气动执行阀适用于更大的通径。

管道工

此时应检查蒸汽蓄能器减压站和工厂之间的管道是否有适当的尺寸。这条管道的尺寸应该按照通常的做法，蒸汽速度为25 - 30米/秒，但使用蒸汽蓄能器在工厂压力下的峰值流量，在本例中为5bar g。

蒸汽蓄能器的典型配置:

图3.22.11显示了锅炉厂产生的全部蒸汽经过蒸汽蓄能器。这是更现代的一般首选安排。

图3.22.12所示的布置在过去比较常用，当蒸汽蓄能器必须安装在离蒸汽总管一定距离的地方时，这种布置仍然很有用。但是，应该定期检查止回阀，因为“粘着”和“通过”阀的组合可能导致蒸汽被注入蒸汽表面以上的蒸汽蓄能器，这没有任何好处。

图3.22.13示出了其中在蒸汽锅炉压力是必需的，以及在较低的压力蒸汽的装置。

一些工艺应用不能容忍低压蒸汽，并且始终需要锅炉压力的蒸汽（通常用于干燥过程）。如果峰值负荷是由高压用户引起的，则图3.22.13中的压力保持阀将感测压降，并调制朝向其座椅，从而为高压用户预留高压蒸汽，从而将蒸汽蓄能器留下在此期间提供低压需求。以这种方式，系统通过蒸汽蓄能器提供低压波动负载，通过压力保持阀的作用确保高压负载的最大可能流量。

在图3.22.14中，锅炉在其正常的设计压力下蒸，例如10 bar，蒸汽传递到不需要超过，例如5 bar的可变负荷。减压阀A是响应5bar管线的压力，降低锅炉集箱与电站配电总管之间的压力。

如果蒸汽需求超过锅炉的供气能力，而低压总管的压力低于，例如4.8 bar，阀门B将开始开启并补充供气。这将从蒸汽蓄能器中抽出蒸汽，在一段持续的时间内，蒸汽蓄能器的压力将下降。阀B在分配总管中响应下游压力，因此也作为减压阀。其容量应与蒸汽蓄能器允许的排量相匹配，且小于减压阀A。

阀C是压力保持阀，响应于锅炉的压力。如果压力上升，因为从工厂需求减少，压力保持阀C打开。然后蒸汽被承认到正在朝其最大压力，低于锅炉压力一点点再充电蒸汽储存器。减压阀B就在这个时候，因为植物是通过（部分闭合）压力接收足够蒸汽减压阀A.关闭

蒸汽蓄能器的实践考虑因素

绕过

在任何工厂中，如果蒸汽蓄能器及其相关设备需要维护或发生故障，工程经理必须尽力提供至少最低限度的服务。

这将包括用阀门对蓄能器进行充分和安全的隔离，如果无法避免需求的大变化，可能还需要一些保护锅炉不过载的方法。这里最明显的解决方案是一个备用保压阀。

对锅炉燃烧率的影响

蒸汽蓄能器和保压阀共同保护锅炉不受超载条件的影响，并使锅炉正常运行，达到设计额定值。这对于实现良好的效率，同时提供清洁、干燥、饱和的蒸汽非常重要。图3.22.16和3.22.17分别说明了没有蒸汽蓄能器和有蒸汽蓄能器时的烧成率。

蒸汽质量

当正确地设计和操作，从蒸汽储存器的蒸汽总是干净，并具有干度相当接近1.蒸汽储存器设计为具有大的水表面和足够的蒸汽空间，以便在周期以产生高质量蒸汽几乎在瞬间的需求高峰。在一些垂直蒸汽蓄热器的情况下，蒸汽空间扩大，以补偿更小的水表面。

水

蒸汽蓄能器中的水是冷凝过的蒸汽，因此是干净和纯净的，典型的TDS水平为20 - 100ppm(相比之下，壳式锅炉的TDS很少低于2000ppm)，这促进了清洁和相对稳定的水面。蒸汽蓄能器有时用于确保蒸汽与产品直接接触的地方提供干净的蒸汽;如在医院和工业灭菌器，纺织整理和食品和饮料行业的某些应用。

一旦蓄能器充满了水，并在正常运行条件下，水的添加和溢出率确实非常小。

• 如果使用过热蒸汽，则添加的水量将与过热的量有关，但由于过热蒸汽的比热量低于水，因此对水位的变化具有较小的影响。
• 如果使用饱和蒸汽，则水位的增加仅仅是容器热量损失的一个函数。通过适当的绝缘，热损失是最小的，因此增加的水位，并因此溢出蒸汽疏水阀(用作液位限制装置)也是最小的。

蒸汽蓄压器的设计

在本模块中描述和说明的蒸汽蓄能器是大型的水平配置。蒸汽蓄能器的设计和制造总是适合于应用，直径只有1米的容器并不少见。较小的蒸汽蓄能器通常是垂直配置的(尽管存在大型的垂直蒸汽蓄能器)。两种配置都可以保持相同的存储和放电速率，并且可能更容易为垂直单元找到空间。

存储容器

这通常是蒸汽蓄能器系统中最昂贵的部分，并且将为每个应用程序单独设计。它必须设计成在植物所需的温度下保持水/蒸汽。对于工业设备，这通常意味着5到30巴之间，但是电站单元可以额定电力站单元高达150巴。

通常情况下，直径与总长度的比率在1.4到1.6之间，但这可能取决于现场条件。

蒸汽蓄能器通常以椭圆形端呈圆柱形，因为这是结构上最有效的形状。它们将由锅炉板制造。在欧洲，设计和施工将符合欧洲压力设备指令97/23 / EC。

锅炉压力和工厂压力之间的可接受压差越大，闪蒸所占的比例就越大，因此所需的活汽容量就越低。

除活储能力外，容器还必须具备:

• 在最小条件下，容器底部足够的水，以容纳并覆盖蒸汽喷射器
• 在充分充电的条件下，在水面上有足够的间隙，为蒸汽释放提供一个合理的表面积。这是很重要的，因为如果峰值负荷沉重和突然，单是瞬时蒸汽释放速度就可以成为最终标准。

证明累加器的成本

有几种方式，其中蓄电池设备的资本成本是有道理的，他们往往会回报在很短的时间周期。以下几点应进行初步分析过程中加以考虑。

• 比较仅安装锅炉以满足峰值需求的资本成本，与使用蓄能器的小型锅炉的资本成本
• 估计一个更小的锅炉在更稳定的负载下运行接近其最大输出的结果所节省的燃料。在最近的一个案例研究中，一家酿酒厂计算出可节省10%的燃料，投资回收期约为18个月
• 作为平衡蒸汽产生的高峰和低谷的结果，确定燃料的单位成本是否会更低。这样就有可能签订一个较低的最大供给率的合同
• 评估减少对锅炉厂、蒸汽控制阀和蒸汽使用设备的维护的财务优势。这些好处将来自于更稳定的锅炉负荷和更好的蒸汽质量。

结论

蒸汽蓄能器不是过去的老式遗物。事实上，远非如此。蒸汽蓄能器已安装在现代工业，包括生物技术、医院和工业灭菌、产品测试钻机、印刷和食品制造，以及更传统的工业，如酿酒厂和染坊。

现代锅炉已经变得更小并且也增加了使用的小水管锅炉，线圈锅炉和环形锅炉，所有这些都是有效的，但是，这降低了系统的热容量，并使其容易受到最大负荷问题。

蒸汽蓄能器有许多进一步的应用。对于锅炉厂必须最终处理的长期峰值，蒸汽蓄能器可用于存储例如5分钟的峰值流量，允许锅炉设备安全地达到适当的输出。蒸汽蓄能器也可以与电极或浸没式加热器锅炉一起使用，使得蒸汽可以在高峰时段中熄灭峰值，储存和使用。可能性是无穷无尽的。

总之，蒸汽蓄能器是一种有效的工具，因为它可以提供最经济有效的方式来供应蒸汽到批处理过程。

确认

Spirax Sarco确认以下人员提供的帮助和信息:

Wilson蒸汽储存有限公司，切斯特菲尔德，德比郡，S41 8NG