蒸汽蓄热器

全面概述特定行业中蒸汽储存以满足峰值负荷需求的必要性，包括蒸汽蓄热器的设计、制造和运行，以及相关计算。

蒸汽蓄热器的目的是在需求大于锅炉的瞬时供应能力时释放蒸汽，在需求较低时接收蒸汽。蒸汽蓄热器有时被认为是”蒸汽时代”的遗留物，在现代工业中应用很少。

锅炉设计

当代锅炉比仅30年前的同类产品要小得多。锅炉尺寸的缩小是由用户需求推动的，他们要求锅炉：

在燃料输入到蒸汽输出方面更高效。
对需求变化的响应更快。
更小，占用更少的地面空间。
购买和安装更便宜。这些目标在一定程度上通过当今更精密的控制/燃烧器得以实现，它们比过去的产品更快、更准确地响应需求变化。然而，锅炉对需求变化的响应也受自然规律的影响，例如：需要加热多少水，以及从燃烧器火焰向水传递热量的可用传热面积。通过在任何给定出力下物理缩小锅炉外部尺寸，以及在内部密集排列管子以增加传热面积，响应时间得到了改善。这意味着现代锅炉的存水量更少，而每千克水的传热面积更大。考虑当今的情况：

工厂的蒸汽需求增加，锅炉内的压力降至燃烧器控制设定点。
燃烧控制器吹扫燃烧室，然后点燃燃烧器。
大传热面积和较低水质量共同作用，快速蒸发锅炉中的水以满足蒸汽需求。正如模块3.7”锅炉附件和安装件”中所述，储存在锅炉中的能量包含在处于饱和温度的水中。锅炉内的水量越大，可用于应对需求/负荷变化的储存能量就越多。表3.22.1比较了20世纪50年代的旧兰开夏锅炉和现代快装锅炉。注意现代快装锅炉仅含有同等额定出力兰开夏锅炉20%的水量。由此可知，现代快装锅炉中的能量储备仅为兰开夏锅炉的20%。这表明现代快装锅炉无法像旧兰开夏锅炉那样应对峰值需求。还应注意表3.22.1中，现代快装锅炉内水面的”蒸汽释放速率”增加了2.7倍。这意味着蒸汽仅有兰开夏锅炉中1/2.7（40%）的时间从水中分离。在峰值需求期间，这可能意味着现代快装锅炉输出湿蒸汽，且可能低于其设计运行压力——在模块3.12”控制锅炉水中的TDS”中有详细介绍。随蒸汽携带的水将是脏的（约3000 ppm TDS），会污染控制阀和传热表面。它甚至可能堵塞压力传感设备、疏水阀等中的较小孔口。注：编制表3.22.1的信息由Thermsave提供。表中也显示了英制单位，以提供对过去锅炉设计中所采用因素的了解。

峰值需求

任何工艺设备上的蒸汽需求很少是稳定的，但波动的大小和类型取决于应用和行业。峰值可能每周一次甚至每天一次，出现在启动期间。峰值需求造成的最大问题通常与间歇加工行业相关：

酿造。
纺织。
干洗。
罐头制造。
轻质混凝土砌块制造商。
钢铁行业的专业领域。
拥有大型高压釜的橡胶行业。对于这些工艺，峰值可能是沉重且长期的，以小时的几分之一来衡量。或者，负荷周期可以由短期频繁但持续时间短、瞬时流量非常高的峰值组成：
针织品整理。
橡胶。
塑料和聚苯乙烯模塑。
蒸汽剥皮。
医院和工业灭菌。图3.22.1显示，在每种情况下需求几乎是瞬时的，峰值远高于平均负荷。对锅炉设备的突然需求会导致锅炉内压力下降，因为锅炉及其相关燃烧设备无法以蒸汽被抽出的速率产生蒸汽。峰值需求和随后的压力下降可能对工厂生产产生相当严重的后果。最坏的结果是锅炉”锁定”，这是由于快速沸腾导致水位升高，随后又崩溃。这被液位控制系统视为低水位报警。最好的情况是产生的蒸汽是湿的且受到污染。这加上压力降低，可能导致：
工艺时间增加。
产品质量下降甚至产品损坏或损失。
蒸汽主管中的水锤造成管路和附件损坏，并可能危及人员安全。对于锅炉设备，峰值需求导致：
更高的维护水平。
锅炉寿命缩短。
燃料效率降低。这是因为燃烧设备持续在低火和高火之间循环，甚至在极低需求期间关闭，几分钟后又重新点火，伴随着所有前后吹扫的冷却效应。可能使用多台或过大容量的锅炉来应对峰值需求（以及随后的需求下降），这不可避免地导致低效率。为了说明这一点，可以假设：
对于平均蒸汽锅炉，不到1%的损失来自锅炉壳体的辐射热（例如：锅炉最大连续出力（MCR）的1%）。
如果锅炉正以其MCR的50%运行，则相对于其生产率，辐射损失为2%。
如果锅炉以其MCR的25%运行，则损失为其生产率的4%。依此类推，直到锅炉仅维持压力而不向工厂输出任何蒸汽。此时，相对于其蒸汽生产率，1%的MCR就是100%的损失。如果锅炉设备按峰值负荷确定规模，则相对于平均需求会出现过大的问题。实际上，锅炉可能在低需求期间关闭。如果随后出现需求突然激增而锅炉未在运行，可能会出现报警情况。报警将响起，锅炉可能锁定，蒸汽恢复将缓慢而困难。简而言之，峰值导致：
生产损失。
产品质量下降。
生产时间增加。
锅炉输出低质量蒸汽。
燃料效率低。
维护成本高。
锅炉寿命缩短。

负荷均衡技术

现代锅炉在适当负荷下非常高效，并在锅炉运行的情况下能快速响应负荷增加。然而，传统壳管式锅炉通常无法以令人满意的方式满足大的峰值需求，应保护其免受大波动负荷的影响。使用各种方法来尝试创建稳定的负荷模式，以保护锅炉设备免受大波动负荷的影响。

工程方法：

压力维持阀（也称为溢流阀）可作为负荷削减装置，通过隔离设备的非必要部分，从而优先保证关键设备的运行，典型配置如图3.22.2所示。该方法的成功再次取决于峰值的严重程度以及锅炉在峰值出现时正在运行的假设。溢流阀也可以直接安装在锅炉上或通往工厂的蒸汽主管上，如图3.22.3所示。设定压力应：

低于”高火”控制压力，以防止溢流控制对燃烧器控制的任何干扰。
足够高以维持锅炉内安全水平的压力。在溢流阀选型方面，要求是最小压力降。作为一般指示，应考虑管道尺寸的阀门。双元件或三元件水位控制。只要峰值不过于剧烈且锅炉在峰值出现时正在运行，这些方法就能成功；锅炉还必须有足够的容量。双元件控制使用来自锅炉水位控制和蒸汽流量的输入来定位给水控制阀。三元件控制使用上述两个元件加上来自给水流量测量装置的输入来控制进入的给水流量，而不仅仅是给水控制阀的位置。（第三个元件仅适用于在具有给水环形母管的锅炉房中使用调节式液位控制的锅炉。） 示例3.22.1 一台锅炉额定出力为5000 kg/h（“从和在”条件下）高/低火压力设定分别为11.3/12.0 bar g（12.3/13.0 bar a）。溢流阀设定为11.0 bar g（12.0 bar a）。

基于约25 m/s的速度，选择DN100蒸汽主管。
标准DN100溢流控制阀的Kvs为160 m³/h
使用以下饱和蒸汽质量流量方程可以计算溢流阀下游压力（P2）：在此示例中，低火时锅炉压力为12 bar g（13 bar a）。根据公式3.21.2可以计算出完全开启的溢流阀后的压力为11.89 bar g（12.89 bar a）。因此，压力降很小（0.11 bar），在正常运行中不会产生显著影响。然而，如果压力降至11.0 bar g，溢流阀将开始关闭以维持上游压力。控制器上的比例带应设置得尽可能窄，但不能使阀门在设定点附近”振荡”。两种应用压力维持阀的方法都可以为锅炉设备提供保护，但它们无法克服工艺需要更多蒸汽的根本需求。

管理方法

这些方法包括，例如，错开工艺启动时间以尽可能降低峰值负荷。这种削峰方法对锅炉设备有益，但可能对生产有害并产生限制，其效果与压力维持阀类似。然而，仅靠管理方法不可能消除短期峰值。在一个有许多独立工艺产生此类峰值的工厂中，这可能对负荷产生均衡效应，但同样，许多独立工艺也可能同时达到峰值，产生灾难性后果。如果上述方法不能提供所需的需求稳定性，也许是时候考虑蒸汽储存手段了。

蒸汽蓄热器

瞬时提供清洁干燥蒸汽以满足峰值需求的最合适方法是使用蒸汽储存方式，以便在需要时”释放”。由于在正常锅炉压力下需要巨大的储存体积，将蒸汽作为加压气体储存是不切实际的。这最好用一个例子来说明：在本模块后面使用的示例中，使用了一个容积为52.4 m³的容器。

充气压力为10 bar g（比容 = 0.177 m³/kg）。
排放压力为5 bar g（比容 = 0.315 m³/kg）。基于这些参数，存储并准备即时释放到工厂的能量包含在130 kg蒸汽中。与充满水的蓄热器相比，这仅相当于储存并可用能量的5.2%。实际上有两种方式产生蒸汽：
通过向沸腾的水添加热量，通过燃烧管和燃烧器间接加热，如传统锅炉。
通过降低处于饱和温度的储存水的压力。这导致水中能量过剩，使一部分水变成蒸汽。这种现象称为”闪蒸”，用于储存加压水的设备称为蒸汽蓄热器。原则上，有两种蒸汽储存系统可用：压降式蓄热器和恒压式蓄热器。本模块仅讨论前者。蒸汽蓄热器本质上是锅炉储存能力的延伸。当工厂的蒸汽需求较低且锅炉能够产生超过所需的蒸汽时，多余的蒸汽被注入到处于压力下的水体中。经过一段时间，储存水的温度和压力将升高，直到最终达到锅炉运行压力下的饱和温度。在以下情况下需求将超过锅炉的能力：
负荷施加速率超过锅炉的响应能力——例如，燃烧器可能已熄灭，必须完成吹扫循环才能安全点燃燃烧器。这可能需要5分钟，而且吹扫循环实际上会对锅炉中的水产生轻微的冷却效果，而不是向锅炉添加热量。加上锅炉水闪蒸导致水位下降的因素，锅炉液位控制系统将自动补偿，例如引入90°C的给水。这将对已经处于饱和温度的水产生淬火效应，并加剧情况。
在超过正常时间的时段内出现大负荷需求。无论哪种情况，结果都是蒸汽蓄热器内部压力下降，由此部分热水将闪蒸为蒸汽。水闪蒸为蒸汽的速率是储存压力和系统所需蒸汽速率的函数。充气压降式蒸汽蓄热器由一个部分充水的圆柱形压力容器组成，根据应用不同，水位在50%至90%之间。蒸汽通过安装有系列蒸汽注入器的分配母管注入水面以下，直到整个水体达到所需压力和温度。水位在充放气过程中自然会升降。如果蒸汽蓄热器使用饱和（或湿）蒸汽充气，由于容器的辐射损失，水量可能会略有增加。通常，排出的蒸汽质量略多于进入的蒸汽质量。在工作液位处安装一个疏水阀（浮球式），作为液位限制器，将少量多余水排放到冷凝水回流系统。然而，如果蒸汽蓄热器使用过热蒸汽充气，或者辐射损失非常小，则会由于蒸发而逐渐损失水量，需要液位探头控制下的给水阀或泵来补充差额。放气当储存水处于饱和温度的蒸汽蓄热器发生压力下降时，闪蒸蒸汽将以任何超过锅炉容量的负荷所要求的速率产生；因此超负荷情况将得到满足。当超负荷之后出现低于锅炉容量的需求时，蒸汽蓄热器使用锅炉的多余蒸汽充气。这种充放气循环解释了”蒸汽蓄热器”的名称，并持续允许锅炉以其最大连续出力运行。 充放气循环 蓄热器需要在放气期开始时完全充气，才能正确运行。为此，必须满足两个主要条件：

从一个超负荷期结束到下一个超负荷期开始之间必须有足够的时间来重新充蓄热器中储存的水。
平均无负荷蒸汽需求必须低于锅炉容量（最大连续出力或MCR），以确保在非高峰时段有足够的剩余锅炉容量来重新充蓄热器中储存的水。其他标准对于确保蓄热器有足够的容量也很重要，这些标准必须通过设计来满足：
必须储存足够的水以在放气期提供所需量的闪蒸蒸汽。这可以通过确保蓄热器容积足够大来满足。
较高的蒸汽释放速率将产生湿蒸汽。闪蒸蒸汽从水面释放的速度和流量必须低于预定值。这可以通过确保水面积足够大来满足，而这又取决于蓄热器的大小。
蒸发能力必须足够。这取决于完全充气时水的储存压力（锅炉压力）和蓄热器在放气期结束时运行的最低压力（蓄热器设计压力）。这两个压力之间的差值越大，产生的闪蒸蒸汽越多。
蓄热器设计压力必须高于下游分配压力。这需要在下游减压阀（PRV）上产生压差，以允许所需的流量从蓄热器流向工厂。蓄热器压力越接近分配压力，蓄热器越小，但这也会使PRV上的压差变小。这需要更大的PRV；大到足以在蓄热器处于设计压力（放气期结束时蓄热器中的最低压力）时通过最高超负荷需求。

蒸汽蓄热器的选型

蒸汽系统中的蒸汽蓄热器增加了储存容量。蒸汽蓄热器的正确设计确保可以满足任何流量。蒸汽蓄热器的大小在理论上没有限制，但当然实际考虑会施加限制。实际上，蒸汽蓄热器容积基于满足峰值需求所需的储存量，同时允许适当的压力降，同时仍以合适的蒸汽释放速度从水面提供清洁干燥的蒸汽。下面的示例3.22.2用于计算卧式蒸汽蓄热器中蒸汽容量的潜力。 示例3.22.2 锅炉： 最大连续出力 = 5000 kg/h 正常工作压力 = 10 bar g（hf = 781 kJ/kg，来自蒸汽表）燃烧器切换差值 = 1 bar（10 bar g两侧各0.5 bar） 工厂需求： 最大瞬时超负荷 = 12000 kg/h 分配压力 = 5 bar g 虽然最大瞬时超负荷为12000 kg/h，但应使用超负荷的平均值来确定蓄热器的大小。这可以防止蓄热器不必要的过大。同样，在选型计算中需要确定并使用平均”非高峰”负荷。非高峰负荷是低于锅炉MCR的任何负荷。 确定超负荷和非高峰负荷的平均值 对于现有锅炉设备，有三种可能的方法来确定平均负荷：

基于经验进行估算。
查询现有锅炉蒸汽输出图表，以确定平均负荷及其发生的时间段。
编程蒸汽流量计的计算机，对超负荷和非高峰负荷期间的蒸汽负荷进行积分。方法1可能相当冒失，如果昂贵的蓄热器最终太小的话。

然而，如果锅炉设备仍处于设计阶段，有根据的猜测将是唯一的选择。根据设计者对安装的了解，应该能够合理估计最大工厂负荷、负荷多样性及其发生时间。

方法2相当容易执行，应该能给出相当准确的结果。

方法3将提供最准确的结果，蒸汽流量计的成本相对于整个蓄热器项目的总成本来说很小。

以下程序展示了如何从记录负荷模式的现有图表中确定平均蒸汽负荷。该程序基于图3.22.4，该图显示了示例3.22.2的流量模式。

蒸汽蓄热器的控制和附件

以下是对蒸汽蓄热器安装所需设备的回顾，以及关于适当设备选型和选择的一些指导。使用示例3.22.2中的数据： 锅炉： 最大连续出力 = 5000 kg/h 正常工作压力 = 10 bar g 蓄热器： 蒸汽储存所需水量 = 65920 kg（完全充气且占容器容积的90%） P1（锅炉压力）= 10 bar g（完全充气） P2（排放压力）= 6 bar g（完全放气） 工厂需求： 压力 = 5 bar g 最大平均超负荷 = 10300 kg/h，每95分钟30分钟，其中5000 kg/h由锅炉供应。根据这些数据可以推断，65920 kg水必须在95分钟内从6 bar g的饱和温度加热到10 bar g的饱和温度。管路锅炉和蒸汽蓄热器之间的管路应按常规做法，以25至30 m/s的蒸汽速度和锅炉最大输出来确定尺寸。在示例3.22.2的情况下，这将需要从锅炉到蓄热器的DN100管路，以输送锅炉最大连续出力（MCR）5000 kg/h @ 10 bar g。从蓄热器到下游PRV的管路应基于最大瞬时超负荷和不超过20 m/s的速度来确定尺寸。在本例中，蓄热器设计压力为6 bar g时，将需要DN250公称口径管道。 截止阀 除锅炉顶阀外，还需要一个管道尺寸的截止阀。适当压力等级的截止阀，最好是铸钢材质，将是合适的选择。 止回阀 需要一个管道尺寸的止回阀，以防止在锅炉有意关闭或锅炉锁定的情况下蒸汽回流到锅炉。盘式止回阀将是合适的选择。 溢流阀 溢流阀对于确保从锅炉到蓄热器的蒸汽流量在锅炉能力范围内至关重要。示例3.22.1展示了如何确定阀门的尺寸。先导式自力溢流阀可用于较小的安装，前提是窄的（且不可调节的）比例带是可以接受的。气动控制器和控制阀更适合较大的安装，并提供可调节比例带的优势。对于此应用，将选择具有适当操作和关闭能力的DN100气动控制阀。

蒸汽注入设备

正确尺寸的蒸汽入口管必须延伸到水面以下足够深处，并连接到蒸汽分配母管/集管系统，如图3.22.6所示。蒸汽被注入水中。重要的是要记住，注入器的容量将随着容器内压力的增加而降低，因为注入蒸汽与容器压力之间的差压减小。在极低流量下，蒸汽倾向于从最接近蒸汽入口管的注入器流出。入口管和集管系统的设计，以及注入器的布置，必须在无论实际蒸汽流量如何，都能在整个蓄热器长度范围内提供均匀的蒸汽注入。注入器的排放将是过热水和蒸汽，可能含有一些凝结的蒸汽气泡，以极高速度流出，在水体中促进湍流和混合。它们不应直接排放到或接近容器壁。因此建议倾斜安装。理想情况下，它们还应朝不同方向倾斜以帮助更均匀分布。图3.22.6显示了一个标称布置。在非常长的容器中，如果使用两根或更多入口管，可以实现更均匀的分布。在这种情况下，非常重要的是入口管从供给主管仔细地汇集在一起。所有注入器应尽可能安装在蓄热器的最低位置，以确保其上方可能的最大液位。还可能需要将注入器略微倾斜安装以避免对容器的侵蚀。制造商的选型表将给出蒸汽注入器的Kvs值（见表3.22.2）使用表3.22.2中的数据并参考图3.22.8（饱和蒸汽选型图3.22.9的摘录）：

从’x’轴11 bar a（10 bar g）处向右水平画线，直到与临界压降线相交于点（A）。
从点（A）向下垂直画线，直到与注入器的Kvs值相交于点（B），（例如IM25M注入器的Kvs为5.8）。
向左水平画线，直到与’y’轴相交于点（C）。显示的值将是注入器的容量。（本例中约为760 kg/h）。

注入器的选型和数量确定

上述练习给出了一个注入器760 kg/h的容量；但这仅适用于充气期开始时，此时容器压力最低，注入器容量最大。必须记住，随着更多蒸汽注入容器，容器压力将升高，有效降低了注入器的容量，直到容器压力最终可能与锅炉压力相等，无法再进行流动。因此，使用单个（最高）流量760 kg/h是不切实际的。相反，需要找到充气期间的平均注入速率。这可以使用公式3.21.2计算不同容器压力下的流量来完成。在此示例中，容器压力将在6 bar g和10 bar g之间变化。取的压力点越多，精度越高，但一般来说，以锅炉和蓄热器压力差的10%为增量即可给出可靠的平均值。表3.22.3显示了IN25注入器（1”）Kv为5.8的计算结果。总流量6076 kg/h除以条目数。必须记住包括零条目；因此共有十一个条目需要考虑。可以看出，553 kg/h的平均流量远低于759 kg/h的最大容量。如果使用最大容量来确定注入器数量，则选择的注入器将不够。所需注入器数量可通过蒸汽流量除以单个注入器可供应的量来确定。注：多个较小的注入器优于一个大注入器，以确保蒸汽蓄热器内的适当混合。此选型图为经验性数据，不应用于关键应用

计算重新充气容器所需的时间

从图3.22.4所示的负荷模式可知，充气周期之间的最短时间为95分钟。现在需要检查容器是否可以在此时间内重新充气。已知放气期间使用的蒸汽量为2650 kg。从图3.22.4计算出充气期间可用的平均剩余蒸汽流量为2916 kg/h。重新充气所需时间与放气期间使用的蒸汽质量与非高峰期间剩余蒸汽流入速率的比值成正比：由于所需的重新充气时间短于最短超负荷周期的95分钟，蓄热器可以满足超负荷时间和重新充气时间之间的平衡。

因此，长7米、直径4米的蓄热器尺寸为本特定示例提供了足够的容量。

压力表

需要一个适当量程的压力表来显示蒸汽蓄热器内的压力。理想情况下，它应标示：

最低压力（工厂蒸汽压力）。
最高压力（锅炉蒸汽压力）。
容器最大工作压力。

安全阀

如果蓄热器的最大工作压力等于或大于锅炉，则可能不需要安全阀。然而，用户可能担心其他不太明显的情况。例如，在工厂发生火灾的情况下，如果蓄热器完全充气且所有进出口关闭，蓄热器内的压力可能升高。在做出决定之前，与保险检查员讨论是必不可少的。与所有安全阀安装一样，排放应通过适当尺寸且正确疏水的排气管排放到安全区域。

排气阀和真空破坏阀

当蒸汽蓄热器从冷态启动时，蒸汽空间充满空气。这些空气没有热值，实际上会对蒸汽设备性能产生不利影响（如道尔顿定律所示），并具有覆盖传热表面的效果。空气还会在冷凝水系统中引起腐蚀。空气可以使用简单的旋塞阀排放，通常保持开启直到蒸汽蓄热器加压到约0.5 bar。旋塞阀的替代品是平衡压力排气阀，它不仅免除锅炉设备操作员手动排放空气的任务（从而确保确实完成），而且在排放使用期间在容器中积累的其他气体方面更可靠。相反，当蒸汽蓄热器停机时，蒸汽空间中的蒸汽凝结并产生真空。此真空导致容器从外部受到压力，可能导致空气通过检修门泄漏。真空破坏阀可以避免这种情况。

排水旋塞阀

此阀用于排放容器中的水以便进行维护和检修工作。 DN40阀门适合示例3.22.2中蓄热器的尺寸。

溢流口

必须安装带内置恒温排气阀的浮球式疏水阀，如图3.22.10所示。按图示安装时，蓄热器内的水位不会超过此点，因为疏水阀将作为自动溢流阀运行。当水位下降时，即蒸汽的抽出速率快于补充速率时，疏水阀将自动关闭以防止蒸汽逸出。使用带内置恒温胶囊的浮球式疏水阀作为液位限制装置，提供了额外的排气优势。疏水阀应安装在液位计附近。疏水阀的排放应引回锅炉给水箱，注意避免过度背压或提升。浮球/恒温式疏水阀的尺寸将根据蓄热器的大小而变化，对于示例3.22.2，通常为DN32或DN40。

水位计

蒸汽蓄热器内的水位变化不会很大，因为仅有约5%的水质量会闪蒸为蒸汽，然而，某种查看水位的手段是必不可少的。显然，水位计应适用于蒸汽蓄热器的最大工作压力。然而，从库存持有和设备标准化的角度来看，使用与锅炉相同的水位计有一定优势。仅需一个液位计。

减压站

减压站安装在排放口。当减压阀开启以维持下游压力时，蒸汽蓄热器内发生压力下降，导致部分水闪蒸为蒸汽。减压阀应基于以下数据确定尺寸： P1 = 蓄热器压力（本例中为6 bar g） P2 = 工厂压力（本例中为5 bar g） ΔP = 6 - 5 = 1 bar 流量 = 最大超负荷流量（本例中为12000 kg/h）现在可以从制造商的选型表或使用图3.22.9所示的饱和蒸汽选型图选择适当的阀门。对于DN80以下的尺寸，先导式自力阀将是合适的，而气动控制阀适用于较大的尺寸。

管路

在此阶段检查蒸汽蓄热器减压站与工厂之间的管路是否足够尺寸是适当的。此管路应按常规做法以25至30 m/s的蒸汽速度确定尺寸，但使用工厂压力下蒸汽蓄热器的峰值流量，在本例中为5 bar g。

蒸汽蓄热器的典型布置：

图3.22.11显示锅炉设备产生的所有蒸汽通过蒸汽蓄热器。这是更现代的、普遍优选的布置。图3.22.12所示的布置在过去更为常用，当蒸汽蓄热器必须安装在距蒸汽主管一定距离时仍然有用。然而，止回阀应定期检查，因为”卡滞”和”泄漏”阀门的组合可能导致蒸汽在水面以上充入蒸汽蓄热器，这不会带来任何好处。图3.22.13显示了一种需要锅炉压力蒸汽以及较低压力蒸汽的布置。某些工艺应用不能容忍低压蒸汽，并且可能始终需要锅炉压力的蒸汽（通常用于干燥工艺）。如果峰值负荷由高压用户引起，图3.22.13中的压力维持阀将感应到压力下降，并向其阀座方向调节，从而为高压用户保留高压蒸汽，让蒸汽蓄热器在此期间供应低压需求。通过这种方式，系统通过蒸汽蓄热器供应低压波动负荷，并通过压力维持阀的作用确保高压负荷的最大可能流量。在图3.22.14中，锅炉以其正常设计压力（例如10 bar）产生蒸汽，蒸汽通过变负荷用户，这些用户需要不超过例如5 bar的压力。减压阀A在锅炉母管与工厂分配母管之间减压，响应5 bar管线中感应的压力。如果蒸汽需求超过此锅炉供给的能力，低压母管中的压力降至例如4.8 bar以下，阀门B将开始开启并补充供给。这从蒸汽蓄热器中抽出蒸汽，在持续期间蓄热器压力将下降。阀门B响应分配母管中的下游压力，因此也起到减压阀的作用。其容量应匹配蒸汽蓄热器允许的排放速率，并且将小于减压阀A。阀门C是压力维持阀，响应锅炉压力。如果由于工厂需求减少而压力升高，压力维持阀C开启。蒸汽随后被允许进入蒸汽蓄热器，蓄热器向其最大压力（略低于锅炉压力）重新充气。此时减压阀B将关闭，因为工厂通过（部分关闭的）减压阀A获得足够的蒸汽。

蒸汽蓄热器的实用考虑

旁通在任何设备中，工程经理必须努力在蒸汽蓄热器及其相关设备需要维护或发生故障时提供至少最低限度的服务。这将包括使用阀门对蓄热器进行充分和安全隔离，以及在无法避免大负荷变化时保护锅炉免受超负荷的某些手段。这里最明显的解决方案是备用压力维持阀。

结论

蒸汽蓄热器并非过去的过时遗留物。事实上，远非如此。蒸汽蓄热器已安装在现代工业的各个领域，包括生物技术、医院和工业灭菌、产品测试台、印刷和食品制造，以及更传统的行业如酿造厂和印染厂。现代锅炉已经变小，同时小型水管锅炉、盘管锅炉和环形锅炉的使用也在增加，这些锅炉都很高效，但降低了系统的热容量，使其容易受到峰值负荷问题的影响。蒸汽蓄热器还有许多更多的应用。对于锅炉设备最终必须处理的长期峰值，蒸汽蓄热器可用于储存例如5分钟的峰值流量，为锅炉设备安全达到适当输出争取时间。蒸汽蓄热器还可与电极式或浸入式加热器锅炉配合使用，以便在非高峰时段产生蒸汽、储存并在高峰时段使用。可能性是无穷无尽的。总而言之，蒸汽蓄热器是一种高效的工具，因为它很可能提供了向间歇工艺供应蒸汽的最具成本效益的方式。致谢 Spirax Sarco感谢以下机构提供的帮助和信息： Wilson Steam Storage Ltd., Chesterfield, Derbyshire, S41 8NG