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蒸汽分配系统

发布时间2019-11-05人气:44

蒸汽分配

蒸汽分配系统

如果要使用设备向蒸汽中正确数量和质量合适的蒸汽供应,那么有效的蒸汽分配系统必不可少。

该页面将研究将蒸汽从中央源输送到使用点的方法。中央源可能是锅炉房,也可能是热电厂的排放。锅炉可以燃烧主要燃料,或者是使用高温过程,发动机甚至焚化炉产生的废气的余热锅炉。无论使用何种来源,如果要使用设备向蒸汽中正确质量和压力地供应正确质量和压力的蒸汽,那么高效的蒸汽分配系统至关重要。蒸汽系统的安装和维护是重要的问题,必须在设计阶段予以考虑。

蒸汽系统基础

从一开始,就需要了解基本的蒸汽回路或“蒸汽和冷凝水回路”- 参见下图当蒸汽在过程中凝结时,会在供应管中引起流动。与蒸汽相比,冷凝物的体积非常小,这会导致压力降,从而使蒸汽流经管道。

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,即“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输送到各个设备。

典型的基本蒸汽回路

典型的基本蒸汽回路

打开锅炉主隔离阀(通常称为阀)后,蒸汽立即从锅炉进入蒸汽主管道并沿蒸汽主管道进入低压点。管道最初比蒸汽温度低,因此热量从蒸汽传递到管道。管道周围的空气也比蒸汽冷,因此管道将开始将热量传递给空气。

与冷却器管道接触的蒸汽将立即开始冷凝。在系统启动时,冷凝速率将达到最大值,因为这是蒸汽与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荷

管道预热后,蒸汽和管道之间的温差很小,但是由于管道仍继续将热量传递到周围的空气中,因此会发生一些冷凝。
这种冷凝率通常称为运行负荷

由于蒸汽总管中的梯度应沿蒸汽流的方向下降,因此所产生的冷凝物(冷凝物)会落到管道的底部,并被蒸汽流带走并在重力的作用下得到辅助。然后必须将冷凝水从蒸汽总管的各个关键位置排出。

当打开使用植物提供蒸汽的蒸汽管上的阀门时,从分配系统流出的蒸汽进入植物,并再次与较冷的表面接触。蒸汽随后将其能量传递给设备和产品加热(开始加载),并且当温度升高时,蒸汽继续将热量传递给过程(运行负载)。

现在,锅炉要有连续的蒸汽供应,以满足所连接的负载,并且要保持这种供应,必须产生更多的蒸汽。为此,将更多的水(以及加热该水的燃料)提供给锅炉,以弥补先前已蒸发成蒸汽的水。

在蒸汽分配管道和工艺设备中形成的冷凝水都是可用热锅炉给水的方便供应。尽管从蒸汽空间中除去这种冷凝物很重要,但它是一种有价值的商品,不应被浪费掉。将所有冷凝水返回锅炉给水箱会关闭基本蒸汽回路,应在可行的地方进行操作。

在启动时,进入的压力使阀瓣升高,冷却的冷凝液和空气立即从阀瓣下方的内环排出,并通过三个外围出口(i)排出。

工作压力

蒸汽的分配压力受许多因素影响,但受以下因素限制:

  • 锅炉的最大安全工作压力。

  • 工厂所需的最低压力。

蒸汽通过分配管道时,不可避免地会由于以下原因而失去压力:

  • 管道内的摩擦阻力。

  • 随着热量传递到环境中,管道内的冷凝水。

因此,在确定初始分配压力时应考虑到该压力损失。

与较低压力相比,较高压力下的一公斤蒸汽所占体积较小。因此,如果蒸汽在锅炉中以高压产生并且也以高压分配,则在相同的热负荷下,分配干管的尺寸将小于低压系统的尺寸。

在较高压力下生成和分配蒸汽具有三个重要优点:

  • 锅炉的蓄热能力得到提高,有助于锅炉更有效地应对波动的负荷,从而最大程度地减少了产生湿蒸汽和脏蒸汽的风险。

  • 需要较小口径的蒸汽主管,从而降低诸如管道,法兰,支架,绝缘材料和人工等材料的资本成本。

  • 较小口径的蒸汽总管的隔热成本更低。

在高压下分配后,有必要降低到系统中每个区域或使用点的蒸汽压力,以便与应用所需的最大压力相对应。局部压力降低以适合各个工厂的情况也会在使用时导致蒸汽干燥。

注意:有时认为以低于额定压力的压力运行蒸汽锅炉可以节省燃料。该逻辑基于需要更多的燃料才能将蒸汽提升到更高的压力。

虽然在此逻辑中有一个事实要件,但应记住,它决定了使用能量的速率是连接的负载,而不是锅炉的输出。无论锅炉以4 bar g,10 bar g还是100 bar g的压力产生蒸汽,负载所消耗的能量都是相同的。在较高压力下运行会增加固定损耗,烟道损耗和运行损耗,但是通过隔热和适当的冷凝水回流系统可以减少这些损耗。与在高压下分配蒸汽的好处相比,这些损失是微不足道的。

减压

在要使用蒸汽的地方降低压力的常用方法是使用减压阀,类似于减压站中所示的减压阀- 参见下图
在减压阀的上游安装了一个分离器,以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。

典型的减压阀站

典型的减压阀站

减压阀下游的设备由安全阀保护。如果减压阀出现故障,则下游压力可能会上升到蒸汽使用设备的最大允许工作压力以上。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,任何过大的压力都会通过安全阀排出,并防止这种情况的发生。

减压阀站中包括的其他组件是:

  • 主隔离阀-关闭系统进行维护。

  • 主压力表-监视供应的完整性。

  • 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。

参考:
斯派莎克


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