操作与维护流程设计

蒸汽网络

自工业革命以来,蒸汽一直是一种流行的能源输送方式。蒸汽网络用于发电,用于制糖、造纸、化肥、炼油厂、石化、化工、食品、合成纤维和纺织品等加工工业。蒸汽的以下特点使它在行业中如此受欢迎和有用:

  • 高比热和潜热
  • 高传热系数
  • 易于控制和分发
  • 廉价和惰性

蒸汽的属性

水可以以固体、液体和气体的形式分别以冰、水和蒸汽的形式存在。如果把热能加到水里,它的温度就会上升,直到达到某个值,水就不再以液体的形式存在了。我们称之为“饱和点”或泡点如果再增加一些能量,一些水就会蒸发成蒸汽。这种蒸发需要相对大量的能量,而当它被添加时,水和蒸汽释放的温度都是相同的。同样地,如果水蒸气释放出蒸发它所需要的能量,那么水蒸气就会凝结,就会形成温度相同的水。

不同的蒸汽物理性质如密度、比热、焓、熵等都是由温度和压力条件决定的。你们可以快速查阅蒸汽表通过查阅给定温度和压力下的蒸汽表来获得这种性质。

不同应用场合的蒸汽温度和压力条件

在蒸汽系统中将要产生的蒸汽的压力和温度受到许多因素的影响,如:

  • 流程需求
  • 设备成本
  • 分销管道成本
  • 锅炉给水处理费用
  • 汽轮机驱动成本

设备和管道的结构材料受系统的设计压力和温度的影响。在650 psig, 750°F以下,碳钢可以用于管道,油管,汽轮机外壳等。在此温度和压力以上,必须使用Cr-Mo合金,相应增加设备成本。

如果蒸汽被用来发电,较高的压力和过热温度是可取的,因为汽轮机在这种温度和压力下效率更高。涡轮进口的更高压力和温度也有助于防止湿涡轮排气条件,这可能导致涡轮叶片的严重侵蚀。冷凝涡轮排气中水分含量小于8 - 9%通常是由制造商规定的。

如果蒸汽仅用于工艺加热,则不需要过热。过热蒸汽是不可取的,因为它导致较低的传热系数。与从饱和蒸汽(即凝结)中去除潜热相关的传热系数相比,去除显热的传热系数要小得多。

一般来说,在装置中产生尽可能高水平的蒸汽是一种良好的做法,因为它提供了灵活性,既可以满足某些高水平蒸汽工艺要求,也可以通过控制站放气或背压涡轮机满足某些低水平蒸汽工艺要求。

在一个典型的酸厂蒸汽系统中,通常会有三个不同水平的蒸汽分配压力;高,中,低。高压蒸汽一般在600psig以上,最大压力为900psig。中压蒸汽将介于150至250 psig之间。低压蒸汽大约为50 psig。

用于蒸汽系统的管线尺寸调整

锅炉中产生的蒸汽以所要求的压力到达最终用户是很重要的。蒸汽管道的尺寸应确保蒸汽管线的摩擦损失不过度。速度也不应该太高,因为这会导致产生过多的噪音。下列标准可用于确定主蒸汽管线的通径。

  • 高压:2到3 psig/100英尺
  • 中压:1psig /100英尺
  • 低压:0.5 psig/100英尺

你也可以使用这个计算器用于计算过热蒸汽管线的尺寸。如果你的线路有冷凝水,使用这个计算器适用于两相流的管道

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