蒸汽系统硬件设施的选择和正确安置

这一节着重于硬件设施中有关保证蒸汽质量以成功地进行调制作业的一些要点。笔者无意于讨论硬件方面的问题，也不涉及这个高度专业化工程领域的细节。仅意图提供一些基本信息，以帮助饲料厂的生产-技术管理人员去审视-考察他们现有的蒸汽系统和/或为新建饲料厂设置新的系统。特别建议饲料厂管理人员在作最后决定时，向够格的蒸汽工程师咨询，或（如果本人具备良好的工程学基础）求教于有关的蒸汽工程书籍手册。

1 锅炉

锅炉是用来将水加热并产生蒸汽的。高压蒸汽锅炉是制粒中蒸汽调制使用的锅炉，设计的蒸汽压应是10kg/cm2 或更高。锅炉按不同的燃料设计可分为煤气锅炉（用天然气或液化石油气作燃料）、燃油锅炉（用轻油或重油作燃料）、及煤炭锅炉。天然气是最清洁的燃料，烧煤污染空气最为严重。发达国家以煤气锅炉和燃油锅炉为主。煤炭锅炉虽然最便宜，但出于环保考虑，在中国正被煤气锅炉和燃油锅炉取代。另一方面，污染的程度还取决于锅炉设计制造的好坏，有些新设计的锅炉可防止90%的SO2 释放到大气中。稻壳、锯末之类的生物材料已经在煤炭锅炉中使用，或叫作生物-煤炭联用锅炉。作为一种新能源，这种锅炉已成为锅炉研究和产品设计的关注点。

1.1 锅炉大小

确定锅炉大小很重要的一点是要留有足够的余地，因为要考虑饲料厂发展中还可能要扩大产量。天然气或燃油锅炉通常推荐乘2倍系数，煤炭锅炉乘4倍。举例说，一个最大产量为20t/h的制粒厂，估计的蒸汽用量为1t/h（最大产量的5%），增加10%用来补偿蒸汽到达调制器之前的凝结损失，蒸汽产量应为1.1t/h。对燃油锅炉或天然气锅炉的推荐产量是2.2t/h（1.2×2）或 2～2.5t/h，对煤炭锅炉推荐4～5t/h。

1.2 锅炉安全

（1）锅炉铭牌：每台锅炉都必须经过专业测试，出厂前应附上一块锅炉铭牌，标明系列号码、型号、蒸汽产量、设计压力、最大工作压力、液压测试压力、测试日期、检验机构、制造厂家等。

（2）所有安全设备必须符合行业或国家标准并妥善安装，包括安全阀 （保护锅炉外壳过度受压）、锅炉断流阀（将蒸汽锅炉及其压力与作业场所隔离）、注入水截止阀（防止锅炉没有压力时泛水）、水质控制设备（例如TDS控制系统，可控制溶解固体总量）、锅炉水面控制器、炉底排污系统（清除锅炉底部沉积物）、阀门压力表（显示锅炉当前蒸汽压、连同标注的正常工作压和最大允许工作压）等。

（3）严格遵守锅炉保养规程。

1.3 锅炉位置

为了避免过多的水凝结以节省能耗和安装费用，最好将锅炉安放在尽量靠近作业场所（颗粒机）的位置。美国的一些饲料厂将锅炉设在饲料厂内，单设一个有牢固水泥墙的房间。

2 管道

2.1 管道尺寸

蒸汽管道，特别是主管道，必须大小合适。管道太大意味着管道、阀门和相关设施更贵，安装费更高，蒸汽凝结更多，热量损失更大，随之则需要更多的疏水装置或加大凝结水排除能力。管道太小则会使蒸汽压下降幅度过大，蒸汽流量不足的危险性更大，蒸汽流速也更大。加快蒸汽流速会带来更大噪声，发生腐蚀和水锤的危险性更大，对系统的硬件设施可能造成更多损害。

在美国饱和蒸汽的允许流速是27～30m/s；在英国是25～40m/s。在确定管道尺寸，特别是长管道（例如超过50m）或主管道时，不宜采用最大蒸汽流速数值。这是为了防止发生过大的蒸汽压力下降，也是为以后的设计变化留有余地。不管蒸汽管道安装得多好，蒸汽管道沿线总会因蒸汽与管壁的摩擦而产生压降。蒸汽压降是管道长度和蒸汽流速二者的函数。确定管道大小时，考虑的因素包括蒸汽流量、蒸汽初压（出锅炉时的蒸汽压）、蒸汽压降和蒸汽流速。蒸汽流量（kg/h）是使用时（指调制作业）要求的流量加上预留量，即因主管道热损失造成的蒸汽凝结。如前面所提到的，粗略估计所给的预留量是10%；更仔细计算，隔热良好的主管道每100m有效管长再加3.5%蒸汽流量。有效管长是实际管长加上为弯道和其他管道附件所设的10%预留。例如，主管道是150m，则有效管长是165m（150+150×0.1）。锅炉蒸汽负载的预留量则是：（165/100）×3.5%=5.8%。如果调制器要求的蒸汽流量是1 000 kg/h，确定管道大小时采用的锅炉负载或蒸汽流量应是1 058kg/h（1 000+1 000×5.8%）。蒸汽流量和蒸汽初压确定后，管道的内径可以按蒸汽压降来决定（压降法），也可以按蒸汽流速来决定（流速法）。实际操作中，确定管道尺寸是兼顾管道大小和蒸汽流速或蒸汽压降而考虑的。在相关的工程书籍和/或手册中可以找到确定管道尺寸详细的计算、表格和线图。

2.2管道布局

管道布局的主要目的是便于去除凝结水，避免生成水锤。安装主管道，建议顺汽流方向要有不小于1%的斜度，这样，重力和汽流可以帮助凝结水向排水点移动。排水点之间的距离应为30～50m管长，用一套收集装置去除排水点收集的凝结水（图2）。

如果一段主管道不能按要求（顺流方向1:100斜度）安置，或必须跨越一个高起来的地方，必须将凝结水逆蒸汽流方向往下坡方向引流。这种情况下建议：（1）取大一些的管径以降低蒸汽流速，使之不超过15m/s；（2）上坡管线安置的斜度不小于1:40斜度； （3）这一段管道设置的排水点间隔不超过15m。

滤水点设置

支管应连接在主管道的上方，这样可以让蒸汽而不是凝结水导入支管。支管接在主管侧面是不正确的，接在主管道下方更糟，这样会让凝结水和固体颗粒（如果有的话）带进支管。如果需要缩小蒸汽管口径，接头断面应当不是同心圆，应是平的一面朝下的偏心圆。

3 阻汽排水阀

阻汽排水阀是蒸汽系统的重要部件。阻汽排水阀将凝结水清除到凝结水回流管（如未受污染可返回到锅炉），但将蒸汽留在蒸汽中。通过阻汽排水阀空气也被清除。美国一些饲料厂有时把阻汽排水阀不精确地叫作截止阀，可能部分是由于该阀的这种开-合功能。凡有凝结水出现之处都

要求安装阻汽排水阀，包括主管道的排水点、蒸汽分离器、减压阀、蒸汽流控制阀等。阻汽排水阀有多种类型，按其作用机理分为3个基本类型：

（1）恒温阻汽排水阀。靠液体温度变化工作，凝结水在刚凝结时的温度与蒸汽温度是一样的，但进一步损失热量温度就会下降，阻汽排水阀会感知这较低的温度而让凝结物通过。蒸汽到达阻汽排水阀时，温度提高而让阀门关闭。

（2）机械阻汽排水阀。靠液体密度变化工作，例如，浮球式阀（机械阻汽排水阀的一种）在有凝结水时浮球升起，阀门打开让密度较大的凝结水通过，密度较低的蒸汽一到阀门就关闭。