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锅炉-蒸汽系统

发布时间2019-11-05人气:43

锅炉-蒸汽系统

锅炉是蒸汽系统的心脏。典型的现代成套锅炉由燃烧器提供动力,该燃烧器将热量传递到锅炉管中。

燃烧器产生的热气体通过一系列管子来回传递最多3次,从而通过管子表面向周围的锅炉水传递最大热量。一旦水达到饱和温度(在该压力下沸腾的温度),就会产生蒸汽气泡,该气泡上升到水表面并破裂。蒸汽被释放到上方空间,准备进入蒸汽系统。截止阀或冠状阀将锅炉及其蒸汽压力与过程或工厂隔离。

如果蒸汽被加压,它将占据更少的空间。蒸汽锅炉通常在压力下运行,因此,较小的锅炉可以产生更多的蒸汽,并使用小口径管道将其转移到使用点。需要时,可在使用时降低蒸汽压力。

只要锅炉中产生的蒸汽量与离开锅炉的蒸汽量一样多,锅炉将保持加压状态。燃烧器将运行以维持正确的压力。由于饱和蒸汽的压力和温度直接相关,因此这也可以保持正确的蒸汽温度。

锅炉具有许多配件和控制装置,可确保锅炉安全,经济,高效且在恒定压力下运行。

烟管壳锅炉
典型的烟管壳锅炉

给水
供给锅炉的水的质量很重要。它必须处于正确的温度下(通常在80°C左右),以避免对锅炉的热冲击并使其保持高效运行。它还必须具有正确的质量,以免损坏锅炉。下图显示了一个复杂的给水系统,其中水通过蒸汽注入被加热。

普通的未经处理的饮用水并不完全适合锅炉,并且会迅速使它们起泡沫并扩大规模。锅炉效率将降低,蒸汽将变脏和变湿。锅炉的寿命也将减少。

因此,必须对水进行化学处理以减少其中所含的杂质。给水处理和加热均在给水箱中进行,通常位于锅炉上方。必要时,给水泵将给锅炉加水。加热进料罐中的水也会减少其中的溶解氧量。这很重要,因为含氧水具有腐蚀性。

进料罐系统

排污
锅炉给水的化学计量会导致锅炉中存在悬浮固体。这些将不可避免地以污泥的形式收集在锅炉的底部,并通过称为底部排污的过程将其除去。这可以手动完成-锅炉服务人员将使用钥匙在规定的时间内打开排污阀,通常每天两次。

处理后,其他杂质以溶解固体的形式残留在锅炉水中。随着锅炉产生蒸汽,它们的浓度将增加,因此需要定期清除锅炉中一些内容物以降低浓度。这称为总溶解固体的控制(TDS控制)。此过程可通过自动系统执行,该系统使用锅炉内部的探头或装有锅炉水样本的小型传感器腔室来测量锅炉中的TDS含量。一旦TDS液位达到设定点,控制器就会向排污阀发出信号,使其在设定的时间段内打开。损失的水被TDS浓度较低的给水代替,因此,锅炉的总TDS降低了。

液位控制
如果不仔细控制锅炉内的水位,后果可能是灾难性的。如果水位下降得太低并且锅炉管暴露在外,则锅炉管可能会过热并发生故障,从而引起爆炸。如果水位太高,水可能会进入蒸汽系统并破坏过程。

因此,使用了自动电平控制。为了遵守法规,液位控制系统还集成了警报功能,可在锅炉水位出现问题时关闭锅炉并发出警告。常用的水位控制方法是使用能感应锅炉中水位的探头。在某个水位时,控制器将向给水泵发送信号,该水泵将恢复水位,并在达到预定水位时关闭。探头将包含打开和关闭泵的级别,以及激活低或高级别警报的级别。替代系统使用浮点数。

在大多数国家/地区,法律要求拥有两个独立的低电平警报系统。

蒸汽流向工厂

当蒸汽凝结时,其体积会大大减小,这会导致压力局部降低。通过系统的压降产生通过管道的蒸汽流。

锅炉中产生的蒸汽必须通过管道输送到需要其热能的位置。最初将有一个或多个主管或蒸汽主管,它们沿锅炉的蒸汽使用方向从锅炉输送蒸汽。然后,较小的支管可以将蒸汽分配到各个设备。

高压蒸汽比大气压下的蒸汽体积要小。压力越高,分配给定蒸汽量所需的管道孔就越小。

蒸汽质量
重要的是要确保离开锅炉的蒸汽以正确的状态输送到过程中。为了实现这一目标,在工厂周围运送蒸汽的管道通常装有过滤器,分离器和疏水阀。

过滤器是管道中筛子的一种形式。它包含蒸汽必须通过的网格。任何通过的碎屑将被网状物保留。滤网应定期清洁以避免堵塞。应清除蒸汽流中的碎屑,因为它可能对植物造成极大破坏,并可能污染最终产品。

Y型过滤器
典型的Y型过滤器

蒸汽应尽可能干燥,以确保有效地传热。分离器是管道中的主体,其中包含一系列中断蒸汽路径的板或挡板。蒸汽撞击板子,蒸汽中的任何水滴都聚集在板上,然后再从分离器底部排出。

蒸汽从锅炉进入蒸汽总管。最初,管道是冷的,热量从蒸汽传递给管道。管道周围的空气也比蒸汽还冷,因此管道将开始向空气散发热量。围绕管道安装的隔热材料将大大减少这种热量的损失。

当来自分配系统的蒸汽进入使用设备的蒸汽时,蒸汽将通过以下方式再次释放能量:a)对设备进行加热; b)继续将热量传递给过程。蒸汽散失热量后,又变回水。蒸汽一离开锅炉就不可避免地开始这样做。形成的水被称为冷凝水,它倾向于流到管道的底部,并与蒸汽流一起被带走。由于多种原因,必须将其从分配管道的最低点移除:

  • 冷凝物不能有效地传热。设备内部的冷凝物膜将降低热量的传递效率。

  • 当空气溶解到冷凝物中时,它会变得腐蚀性。

  • 积聚的冷凝水会引起嘈杂和损坏水锤。

  • 排水不充分会导致接头泄漏。

使用一种称为蒸汽疏水阀的设备来释放管道中的冷凝水,同时防止蒸汽从系统中逸出。它可以通过几种方式做到这一点:

  • 浮球疏水阀利用蒸汽和冷凝水之间的密度差来操作阀门。当冷凝水进入疏水阀时,浮子被抬起,浮子杠杆机构打开主阀以允许冷凝水排出。当冷凝水流量减少时,浮子下降并关闭主阀,从而防止蒸汽逸出。

  • 热力学疏水阀包含一个可打开以冷凝并关闭蒸汽的圆盘。

  • 在双金属恒温疏水阀中,双金属元件利用蒸汽和冷凝水之间的温差来操作主阀。

  • 在平衡压力恒温疏水阀中,一个对热量敏感的充满液体的小胶囊使阀门工作。

一旦在该过程中使用了蒸汽,就需要将所产生的冷凝水从设备中排出,然后返回锅炉房。

降低压力
如前所述,通常会在高压下产生蒸汽,由于设备的压力限制或过程的温度限制,使用时可能必须降低压力。

这可以通过减压阀来实现。

使用时蒸汽

存在使用植物的多种蒸汽。以下是一些示例:

  • 夹层锅 -用于食品和其他行业的大型钢锅或铜锅,用于煮沸物质-从大虾到果酱。这些大锅被装满蒸汽的夹套包围,该夹套用来加热内容物。

  • 高压灭菌器 -充满蒸汽的腔室,用于灭菌目的,例如医疗设备,或用于在高温和高压下进行化学反应,例如硫化橡胶。

  • 加热器电池 -为了空间加热,将蒸汽供应到加热器电池中的线圈。待加热的空气通过线圈。

  • 处理罐加热 -液体罐中充满蒸汽的盘管,用于将内容物加热到所需温度。

  • 硫化机 -装有蒸汽的大容器,用于硫化橡胶。

  • 瓦楞机 -在瓦楞纸生产中使用的一系列蒸汽加热辊。

  • 换热器 -用于加热家用/工业用液体。

过程控制
任何使用工厂的蒸汽都需要某种方法来控制蒸汽流量。通常不需要在相同压力和温度下保持恒定流量的蒸汽-在启动时将需要逐渐增加的流量来缓慢加热设备,一旦过程达到所需温度,就必须减少流量。

控制阀用于控制蒸汽流量。执行器(见图1.3.6)是施加力以打开或关闭阀门的装置。传感器监视过程中的状况,并将信息传输到控制器。控制器将过程条件与设定值进行比较,并向执行器发送一个校正信号,执行器将调整阀门设置。

存在多种控件类型:

  • 气动阀 -将压缩空气施加到执行器中的隔膜上以打开或关闭阀。

  • 电动阀门 -电动马达驱动阀门。

  • 自作用-没有这样的控制器-传感器具有液体填充物,该液体填充物会根据过程温度的变化而膨胀和收缩。该动作会施加力来打开或关闭阀门。

从工厂去除冷凝水

通常,形成的冷凝水很容易通过疏水阀排出设备。冷凝水进入冷凝水排水系统。如果被污染,可能会被排干。如果没有,则可以通过将其包含在锅炉供料罐中来保留其中包含的宝贵热能。这也节省了水和水处理成本。

有时,使用设备可能会在蒸汽内部形成真空。这阻碍了冷凝水的排出,但是从蒸汽空间适当排出水可以保持设备的有效性。然后可能必须将冷凝水泵出。

冷凝水回收并返回

机械(蒸汽驱动)泵用于此目的。这些或电动泵用于将冷凝水提升回锅炉给水箱。

如图所示,右图是一个机械泵正在排干植物。可以看出,蒸汽和冷凝水系统代表一个连续的回路。一旦冷凝液到达给水箱,锅炉就可以将其回收利用。


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