蒸汽和冷凝水系统手册-第10章蒸汽分配

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1、第10章蒸汽分配蒸汽分配系统介绍章节10.110.1蒸汽分配系统介绍蒸汽和冷凝水系统手册10.1.1699第10章蒸汽分配蒸汽分配系统介绍章节10.1蒸汽分配系统介绍蒸汽分配系统是蒸汽源和用汽设备之间必不可缺的连接部分。本章我们将讨论从蒸汽源到使用点的蒸汽分配过程。蒸汽源可以来自于锅炉房或者热电联产。锅炉可以是燃煤、燃油和燃气的锅炉，也可以是余热锅炉(使用高温过程产生的废气，或者发动机甚至是焚化炉)。无论汽源如何，为了在用汽点得到高品质的蒸汽(正确的蒸汽量和压力)，高效的蒸汽分配系统是关键所在。蒸汽系统的安装和维护也是非常重要的问题，这些必须在设计阶段就

2、给予充分的考虑。蒸汽系统的基础首先，有必要了解基本的蒸汽循环流程或“蒸汽和冷凝水回路”，见图10.1.1。随着蒸汽冷凝，及其在供汽管道中引起流动。同蒸汽相比，冷凝水的体积非常小，这导致了压力的下降，该压力的下降使蒸汽在管道中流动。空间蒸汽蒸汽加热系统煮锅煮锅冷凝水制程容器蒸汽冷凝水冷凝水蒸汽补水给水箱冷凝水给水泵图10.1.1基本蒸汽流程锅炉产生的蒸汽必须通过管网输送到使用热量的用汽点。通常从锅炉出来，有一根或多根蒸汽主管向用汽设备方向输送蒸汽。然后通过小口径的分支管道将蒸汽送给各个用汽设备。当锅炉的主汽阀（常称为冠状阀）缓慢打开，蒸汽立即从锅炉进入蒸汽

3、主管，并沿着蒸汽管道到达压力较低的用汽点。在初始状态，蒸汽管道是冷态的，因此热量从蒸汽传递给管道。管道周围的空气更冷，管道也会传热给空气。接触到冷管道的蒸汽立即冷凝。在系统起机阶段，蒸汽的冷凝率最大，这是因为此时蒸汽和管道之间的温差最大。这种冷凝率一般称之为“起动负载”。一旦暖管结束，蒸汽和管道之间的温差将会最小，但此时由于管道继续向周围的空气散热，蒸气还会出现冷凝。这种冷凝率一般称之为“运行负载”。这样形成的冷凝水积累在管道底部。由于蒸汽主管沿蒸汽流动方向通常布置有一个向下的坡度，冷凝水在蒸汽携带和重力的作用下将沿蒸汽流动的方向流动，因此冷凝水必须在蒸

4、汽主管的某些关键点处进行排放。当用汽设备的蒸汽阀门打开，蒸汽从分配系统进入用汽设备并再次接触冷态的加热面。然后蒸汽释放出蒸汽焓加热设备和产品（起动负载），并且到达温度后，继续传递热量给工艺制程（运行负载）。现在来自锅炉的蒸汽可以连续的供给以满足所连接设备的负载要求，同时为了维持该蒸汽供给，锅炉必须产生更多的蒸汽。因此，需要更多的补水（还有更多的燃料加热水）供给锅炉，以补充先前蒸发为蒸汽的水。10.1.2蒸汽和冷凝水系统手册700第10章蒸汽分配蒸汽分配系统介绍章节10.1不管是在蒸汽输送管道中形成的冷凝水，还是在制程设备中产生的冷凝水，都是便利的、包含有

5、效热量的锅炉给水。尽管冷凝水应尽快地从蒸汽空间排除，但冷凝水是很有价值的，不允许随便排放浪费。把全部的冷凝水回收至锅炉给水箱形成完整的蒸汽回路，这应在尽可能应用的情况下采用。冷凝水回收至锅炉的方法将在第13章“冷凝水回收”和第14章“冷凝水的管理”中详尽讨论。工作压力蒸汽输送压力受很多因素的影响，但受限于：锅炉的最大安全工作压力。设备所需的最小压力。随着蒸汽在输送管道中的流动，由于以下因素不可避免的压力降低：管道中的摩擦阻力（详述见10.2节）。由于管道向周围环境散热而引起的蒸汽冷凝。因此在决定最初的输送压力时必须考虑一定的余量。每千克蒸汽在高压时要比低

6、压时的体积小。鉴于此，如果锅炉是在较高的压力下产生蒸汽，并在这个较高压力下输送蒸汽时，相同热负载输送同样的蒸汽量需要的管道口径比低压系统时小。图10.1.2说明了这一点。/kg)3比容(m压力(barg)图10.1.2干饱和蒸汽的压力/比容曲线在高压下产生并输送蒸汽具有以下三个好处：锅炉的蓄热能力增强，有助于更有效的处理系统负载的波动，减少汽水共腾和产生潮湿及较脏蒸汽的危害性。蒸汽管道的口径更小，从而蒸汽管道的投资费用减少，包括管道、法兰、支撑件、保温等材料的费用和劳务费用。小口径蒸汽管道的保温费用少。高压下输送蒸汽，为了能满足应用的最大压力要求，有必要

7、在系统的每个用汽区或用汽点降低蒸汽的压力。就地的减压站即可满足单独的用汽设备，也能在用汽点产生更加干燥的蒸汽（第2.3节给出了这方面的解释）。注：有时人们认为锅炉在低压下运行比在其额定压力下工作要节省燃料。这种逻辑是根据高压下需要更多的燃料来提高蒸汽的温度。当然，这种逻辑有一些真实性，但我们应该记住，是锅炉产生蒸汽所提供的负载，而不是锅炉本身的出力，决定着能量的消耗程度。不管锅炉是在4barg、10barg还是100barg下产生蒸汽，只要负载一样，所需要的能量就是一样的。锅炉工作在更高压力下的停机损失、燃料损失和运行损失确实有所增加，但这些损失可以通过

8、良好的保温以及正确的冷凝水回收而降低。与高压下输送蒸汽的好处相比，这些损失不是很