蒸汽系統(tǒng)硬件設施的選擇和正確安置

這一節(jié)著重于硬件設施中有關保證蒸汽質量以成功地進行調制作業(yè)的一些要點。筆者無意于討論硬件方面的問題，也不涉及這個高度專業(yè)化工程領域的細節(jié)。僅意圖提供一些基本信息，以幫助飼料廠的生產-技術管理人員去審視-考察他們現(xiàn)有的蒸汽系統(tǒng)和/或為新建飼料廠設置新的系統(tǒng)。特別建議飼料廠管理人員在作最后決定時，向夠格的蒸汽工程師咨詢，或（如果本人具備良好的工程學基礎）求教于有關的蒸汽工程書籍手冊。

1 鍋爐

鍋爐是用來將水加熱并產生蒸汽的。高壓蒸汽鍋爐是制粒中蒸汽調制使用的鍋爐，設計的蒸汽壓應是10kg/cm2 或更高。鍋爐按不同的燃料設計可分為煤氣鍋爐（用天然氣或液化石油氣作燃料）、燃油鍋爐（用輕油或重油作燃料）、及煤炭鍋爐。天然氣是最清潔的燃料，燒煤污染空氣最為嚴重。發(fā)達國家以煤氣鍋爐和燃油鍋爐為主。煤炭鍋爐雖然最便宜，但出于環(huán)�？紤]，在中國正被煤氣鍋爐和燃油鍋爐取代。另一方面，污染的程度還取決于鍋爐設計制造的好壞，有些新設計的鍋爐可防止90%的SO2 釋放到大氣中。稻殼、鋸末之類的生物材料已經在煤炭鍋爐中使用，或叫作生物-煤炭聯(lián)用鍋爐。作為一種新能源，這種鍋爐已成為鍋爐研究和產品設計的關注點。

1.1 鍋爐大小

確定鍋爐大小很重要的一點是要留有足夠的余地，因為要考慮飼料廠發(fā)展中還可能要擴大產量。天然氣或燃油鍋爐通常推薦乘2倍系數(shù)，煤炭鍋爐乘4倍。舉例說，一個最大產量為20t/h的制粒廠，估計的蒸汽用量為1t/h（最大產量的5%），增加10%用來補償蒸汽到達調制器之前的凝結損失，蒸汽產量應為1.1t/h。對燃油鍋爐或天然氣鍋爐的推薦產量是2.2t/h（1.2×2）或 2～2.5t/h，對煤炭鍋爐推薦4～5t/h。

1.2 鍋爐安全

（1）鍋爐銘牌：每臺鍋爐都必須經過專業(yè)測試，出廠前應附上一塊鍋爐銘牌，標明系列號碼、型號、蒸汽產量、設計壓力、最大工作壓力、液壓測試壓力、測試日期、檢驗機構、制造廠家等。

（2）所有安全設備必須符合行業(yè)或國家標準并妥善安裝，包括安全閥 （保護鍋爐外殼過度受壓）、鍋爐斷流閥（將蒸汽鍋爐及其壓力與作業(yè)場所隔離）、注入水截止閥（防止鍋爐沒有壓力時泛水）、水質控制設備（例如TDS控制系統(tǒng)，可控制溶解固體總量）、鍋爐水面控制器、爐底排污系統(tǒng)（清除鍋爐底部沉積物）、閥門壓力表（顯示鍋爐當前蒸汽壓、連同標注的正常工作壓和最大允許工作壓）等。

（3）嚴格遵守鍋爐保養(yǎng)規(guī)程。

1.3 鍋爐位置

為了避免過多的水凝結以節(jié)省能耗和安裝費用，最好將鍋爐安放在盡量靠近作業(yè)場所（顆粒機）的位置。美國的一些飼料廠將鍋爐設在飼料廠內，單設一個有牢固水泥墻的房間。

2 管道

2.1 管道尺寸

蒸汽管道，特別是主管道，必須大小合適。管道太大意味著管道、閥門和相關設施更貴，安裝費更高，蒸汽凝結更多，熱量損失更大，隨之則需要更多的疏水裝置或加大凝結水排除能力。管道太小則會使蒸汽壓下降幅度過大，蒸汽流量不足的危險性更大，蒸汽流速也更大。加快蒸汽流速會帶來更大噪聲，發(fā)生腐蝕和水錘的危險性更大，對系統(tǒng)的硬件設施可能造成更多損害。

在美國飽和蒸汽的允許流速是27～30m/s；在英國是25～40m/s。在確定管道尺寸，特別是長管道（例如超過50m）或主管道時，不宜采用最大蒸汽流速數(shù)值。這是為了防止發(fā)生過大的蒸汽壓力下降，也是為以后的設計變化留有余地。不管蒸汽管道安裝得多好，蒸汽管道沿線總會因蒸汽與管壁的摩擦而產生壓降。蒸汽壓降是管道長度和蒸汽流速二者的函數(shù)。確定管道大小時，考慮的因素包括蒸汽流量、蒸汽初壓（出鍋爐時的蒸汽壓）、蒸汽壓降和蒸汽流速。蒸汽流量（kg/h）是使用時（指調制作業(yè)）要求的流量加上預留量，即因主管道熱損失造成的蒸汽凝結。如前面所提到的，粗略估計所給的預留量是10%；更仔細計算，隔熱良好的主管道每100m有效管長再加3.5%蒸汽流量。有效管長是實際管長加上為彎道和其他管道附件所設的10%預留。例如，主管道是150m，則有效管長是165m（150+150×0.1）。鍋爐蒸汽負載的預留量則是：（165/100）×3.5%=5.8%。如果調制器要求的蒸汽流量是1 000 kg/h，確定管道大小時采用的鍋爐負載或蒸汽流量應是1 058kg/h（1 000+1 000×5.8%）。蒸汽流量和蒸汽初壓確定后，管道的內徑可以按蒸汽壓降來決定（壓降法），也可以按蒸汽流速來決定（流速法）。實際操作中，確定管道尺寸是兼顧管道大小和蒸汽流速或蒸汽壓降而考慮的。在相關的工程書籍和/或手冊中可以找到確定管道尺寸詳細的計算、表格和線圖。

2.2管道布局

管道布局的主要目的是便于去除凝結水，避免生成水錘。安裝主管道，建議順汽流方向要有不小于1%的斜度，這樣，重力和汽流可以幫助凝結水向排水點移動。排水點之間的距離應為30～50m管長，用一套收集裝置去除排水點收集的凝結水（圖2）。

如果一段主管道不能按要求（順流方向1:100斜度）安置，或必須跨越一個高起來的地方，必須將凝結水逆蒸汽流方向往下坡方向引流。這種情況下建議：（1）取大一些的管徑以降低蒸汽流速，使之不超過15m/s；（2）上坡管線安置的斜度不小于1:40斜度； （3）這一段管道設置的排水點間隔不超過15m。

濾水點設置

支管應連接在主管道的上方，這樣可以讓蒸汽而不是凝結水導入支管。支管接在主管側面是不正確的，接在主管道下方更糟，這樣會讓凝結水和固體顆粒（如果有的話）帶進支管。如果需要縮小蒸汽管口徑，接頭斷面應當不是同心圓，應是平的一面朝下的偏心圓。

3 阻汽排水閥

阻汽排水閥是蒸汽系統(tǒng)的重要部件。阻汽排水閥將凝結水清除到凝結水回流管（如未受污染可返回到鍋爐），但將蒸汽留在蒸汽中。通過阻汽排水閥空氣也被清除。美國一些飼料廠有時把阻汽排水閥不精確地叫作截止閥，可能部分是由于該閥的這種開-合功能。凡有凝結水出現(xiàn)之處都

要求安裝阻汽排水閥，包括主管道的排水點、蒸汽分離器、減壓閥、蒸汽流控制閥等。阻汽排水閥有多種類型，按其作用機理分為3個基本類型：

（1）恒溫阻汽排水閥�？恳后w溫度變化工作，凝結水在剛凝結時的溫度與蒸汽溫度是一樣的，但進一步損失熱量溫度就會下降，阻汽排水閥會感知這較低的溫度而讓凝結物通過。蒸汽到達阻汽排水閥時，溫度提高而讓閥門關閉。

（2）機械阻汽排水閥�？恳后w密度變化工作，例如，浮球式閥（機械阻汽排水閥的一種）在有凝結水時浮球升起，閥門打開讓密度較大的凝結水通過，密度較低的蒸汽一到閥門就關閉。