蒸汽和冷凝水系统
    本章“蒸汽和冷凝水系统”将要对蒸汽设备进行简要的一般性介绍。在本章内将介绍各个蒸汽使用设备之间是如何联系起来的，在进入下一章或进行更详细的蒸汽理论和蒸汽设备学习之前，为读者提供一个蒸汽系统的基本轮廓。
锅炉房
锅炉
    锅炉是整个蒸汽系统的心脏，典型的现代快装式锅炉都是采用燃烧器把热量输送到炉管内。
    燃烧器出来的高温烟气通过3回程通道把热量传递给水，一旦锅炉内的水达到饱和温度(饱和温度指的是在该压力下，水汽化成蒸汽时的温度)，气泡产生并上升到水的表面，然后破裂，蒸汽就释放到上部的蒸汽空间内，准备进入蒸汽系统。切断阀或冠状阀把锅炉和下游制程或设备隔离开。

    如果蒸汽压力越高，单位质量蒸汽所占用的空间会越少。所以蒸汽锅炉经常在高压力运行，较小的锅炉也能产生很多蒸汽，然后通过比较小的管道输送到用汽点。当需要的时候，可以在用汽点减压至需要的压力。如果锅炉内产生的蒸汽量与离开锅炉的蒸汽量相等，锅炉内就会维持一定压力。燃烧器用于维持正确的蒸汽压力，这同时也保证了正确的蒸汽温度，因为饱和蒸汽的压力和温度是一一对应的。
    锅炉上配备了很多装置保证锅炉在稳定的压力下安全、经济、高效运行。
给水
    锅炉给水的质量至关重要。为了防止对锅炉造成热冲击，给水必须控制在正确的温度，通常在80℃左右，同时又可以保证锅炉高效运行;给水的水质也非常重要，必须保证给水的水质，避免对锅炉造成危害。
    普通未经处理的饮用水并不完全适合于锅炉，它们在锅炉中很快会使炉水发泡并造成结垢，降低锅炉效率，含水量增加，使蒸汽中杂质增多，锅炉的寿命也会因此缩短。
    锅炉给水必须经过化学水处理以减少杂质含量。
    给水的处理和加热一般都在给水箱内进行，给水箱通常位于高于锅炉的位置，需要的时候用给水泵为锅炉补水。加热给水箱中的水可以减少溶解的氧气，这一点非常重要，因为氧气的存在会造成设备的腐蚀。
排污
    对锅炉给水进行化学加药处理会导致锅炉内的悬浮固形物增加，这些固形物将不可避免地以淤泥的形式沉积在锅炉底部，然后通过锅炉底部排污排放掉。排污可以手动进行，锅炉操作工通过专用手柄来打开锅炉排污阀进行定期排污，通常一天2次。

    锅炉水中其它杂质以溶解固形物的形式存在，它们的含量随着蒸汽的不断产生而逐渐增加。因此，锅炉需要定期清除这些杂质来降低它们的含量，这个过程称为总溶解固形物的控制(丁DS控制)。可以通过在锅炉内安装探测器或采用小的感应腔来采集锅炉水样自动地测量锅炉丁DS值，一旦丁DS值达到设定点，控制信号使排污阀打开一段时间排污，损失的炉水由丁DS值较低的锅炉给水替换，从而使整个锅炉的丁DS降低。
液位控制
    如果锅炉液位没有正确地控制，将会造成灾难性后果。如果液位降低过多，炉管会暴露在水面上并造成过热，从而导致爆炸;如果液位太高，水可能进入蒸汽系统，对工艺制程造成损害。
    所以，需要使用自动液位控制。为遵守法律规定，液位控制系统须与报警系统联合使用，当液位有问题的时候，报警系统工作，关闭锅炉并发出警报。常用的液位控制方法是使用感应器来感应锅炉液位，在特定的液位，控制器对给水泵发出信号，给水泵工作并补充锅炉给水，当到达预先设定的值时关闭给水泵。感应器根据液位来开启或切断给水泵，同时带有低位或高位报警功能。另外可以选用浮球来控制水位。

大多数国家规定必须采用2套独立的低位报警系统。
蒸汽的流动
    当蒸汽冷凝成水时，体积显著缩小，从而在局部造成压力下降，压力降促使蒸汽在管道系统中流动。
    锅炉中产生的蒸汽必须被输送到需要用汽的地方。蒸汽一般通过一个或多个蒸汽管道向蒸汽使用设备的方向输送，然后用更小的管道把蒸汽输送到各个用汽点。
    蒸汽在高压下比大气压下占用的体积小，压力越高，输送同等质量的蒸汽需要的管道口径就越小。
蒸汽品质
    蒸汽从锅炉中产生并分配到工艺制程中的时候，保证蒸汽的品质是非常重要的。为了达到这个要求，工厂中输送蒸汽的管道必须安装过滤器、汽水分离器和蒸汽疏水阀。
    管道中的过滤器流通载面上装有过滤网，当蒸汽通过的时候，绝大多数杂质都会被滤网阻拦。过滤器需要定期清洗以防止堵塞。蒸汽中的杂质对设备非常有害，并污染最终产品，必须被清除掉。

    蒸汽必须保证足够干燥，以确保携带足够的热量。在汽水分离器内部的蒸汽流道上设置了一些挡板，蒸汽流动的时候碰到这些障碍，蒸汽流中的水滴被分离出，然后从分离器底部排掉。
    蒸汽从锅炉进入主管，最初的时候，管道是冷的，蒸汽把热量传递给管道，管道周围的空气温度低于蒸汽温度，所以管道升温后热量又传递给空气。管道外部的保温层可以显著减少热损失。
    当蒸汽从分配系统进入用汽设备，蒸汽的放热过程可以分为以下两步:a)用汽设备暖机b)持续把热量传递给工艺。当蒸汽失去热量，它会变成水，这一点是不可避免的。实际上蒸汽从一离开锅炉就开始不断失去热量变成冷凝水，冷凝水随着蒸汽在管道底部流动。冷凝水必须及时从分配系统的最低点清除出去，这主要是因为:
  口冷凝水换热效率低，冷凝水膜会导致换热系数下降。
  口当空气溶入冷凝水后，冷凝水会有腐蚀性。
  口积累起来的冷凝水会产生噪声和破坏性的水锤声现象。排水不充分会导致接头部分泄漏。
  口蒸汽疏水阀用来排放管道中的冷凝水同时阻止蒸汽泄漏，其种类和工作原理如下:
  口浮球疏水阀是利用蒸汽和冷凝水的密度不同来工作，当冷凝水进口疏水阀时，浮球浮起，浮球杠杆机构打开主阀排放冷凝水;当冷凝水减少，浮球下落，关闭主阀，阻止蒸汽逃逸。
  口热动力疏水阀是通过一个碟片的上下动作来排放冷凝水和阻止蒸汽排出。
  口双金属热静力疏水阀是双金属片通过感应蒸汽和冷凝水的不同温度来开关主阀，达到排水阻汽的目的。

  口压力平衡式热静力疏水阀是液囊中填充的少量液体通过感应温度来开关阀门，达到排水阻汽的目的。 一旦工艺制程中使用了蒸汽，冷凝水就需要从设备中排除并回收到锅炉房，这部分内容将在后面讨论.

减压
    正如前面提到的一样，蒸汽通常在高压下产生，到达用汽点后需要减压使用，一方面是由于工厂的压力限制，另一方面是由于制程的温度限制。
    这样就需要使用减压阀。
蒸汽到达用汽点
    使用蒸汽的设备多种多样，以下仅介绍几个例子:
  口夹层锅一在食品或其它行业中用大型钢质或铜质锅来加热物料，例如龙虾、果酱还有其它的物料。
    这些大型锅周围围绕一个夹层，夹层内充满蒸汽，蒸汽通过锅壁加热物料。
  口高压釜一空间内充满蒸汽，用来消毒，例如医疗器具的消毒;或者用来使物体在高温高压下发生化
    学反应，如橡胶的硫化工艺。
  口加热器组一用于空间加热，蒸汽通入加热器机组的盘管中，空气通过该机组的盘管时被加热。
  口工艺容器加热一浸没在液体中的盘管中通入蒸汽来加热容器中的物质到需要的温度。
  口硫化机一一个大型容器，通入蒸汽用来硫化橡胶。
  口瓦楞纸机一纸板工厂的瓦楞纸工艺中使用的一系列蒸汽加热滚筒。
  口热交换器一用来加热流体供民用或工业使用。
制程控制
    任何使用蒸汽的设备都需要用一些措施来控制蒸汽的流量。并不是任何时候都需要一定温度和压力的稳定流量的蒸汽，例如，在系统起机时需要逐步的增大蒸汽流量以防止暖管过程中出现水锤现象，一旦暖管达到了需要的温度，需要的流量又会减少。
    控制阀用来控制蒸汽流量，如图1.3.6所示的执行器提供了使阀门开关的力。感应器监测制程情况，并为控制器提供信号，控制器比较制程条件与设定值的区别，然后发送信号给执行器，从而调节阀门的开度。

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