蒸汽母管和支管取汽

本教程介绍蒸汽母管布置及其他设计考虑因素，这些对于从锅炉房实现有效的暖管、良好的蒸汽质量和适当的蒸汽分配是必要的。

蒸汽母管和支管取汽

壳管式锅炉的容量可达约27000 kg/h蒸汽。当需要超过此值的负荷时，两台或多台锅炉并联连接，安装四台或更多锅炉的情况并不少见。互连蒸汽母管的设计至关重要。图3.8.1展示了一种连接四台锅炉的常见方法：这种方法经常是问题的根源。参考图3.8.1，在所有锅炉运行压力相同的情况下，A点的压力必须低于B点的压力，蒸汽才能从B点流向工厂。因此，4号锅炉与A点之间的压降必须大于3号锅炉与B点之间的压降，而这两个压降之间的差值发生在A和B之间。

流量取决于压降，因此4号锅炉将向公共母管排出比3号锅炉更多的蒸汽。同样，3号锅炉将排出比2号锅炉更多的蒸汽，依此类推。净效应是，如果1号锅炉满负荷运行，其他锅炉将逐渐超负荷，越靠近最终取汽点效果越严重。

可以证明，通常如果1号锅炉满负荷运行，2号锅炉约超负荷1%，3号锅炉约超负荷6%，4号锅炉约超负荷15%。虽然壳管式锅炉能够应对偶尔5%的超负荷工况，但15%的超负荷是不可取的。

锅炉增加的蒸汽出口速度产生极其不稳定的水面，液位控制系统可能无法控制。

在高负荷下，在此示例中4号锅炉将锁定，将已经不稳定的系统抛给其余三台锅炉，它们也将很快锁定。

主要观察是，这种分配母管设计不允许锅炉之间均衡分担负荷。

目标应该是每台锅炉出口与工厂母管取汽点之间的压降在0.1 bar以内。这将最大限度地减少夹带并帮助防止锅炉超负荷和锁定。

图3.8.2所示的布局展示了新母管的改进设计。母管设计为从中心排出，而不是从一端排出。这样，只要母管管路正确选型，任何锅炉的超负荷不会超过1%。

图3.8.3展示了四台或更多锅炉安装的更好布置，类似于家谱，每台锅炉的负荷均匀分配。这种布置推荐用于重负荷锅炉，采用顺序控制，其中一台或多台定期离线。

必须强调，正确的母管设计将在后期节省大量麻烦和费用。多台锅炉应用中正确的锅炉母管设计将始终导致均衡的运行。

蒸汽支管取汽

在考虑了蒸汽母管的一般布置后，需要确保以下条件：

干燥蒸汽被输送到工厂。
暖管操作受到适当控制。
蒸汽被适当地分配到工厂。
一台锅炉不能意外地向另一台锅炉加压。

水夹带

当设计良好的锅炉在稳定负荷条件下产生蒸汽时，蒸汽的干度分数较高，约为96%至99%。比锅炉响应更快的负荷变化将对干度分数产生不利影响。锅炉水TDS控制不当或锅炉给水污染将导致锅炉排出湿蒸汽。与此相关的一些问题：

蒸汽管道中的水滴倾向于侵蚀管道内部以及任何其他附件和阀门，特别是在高速情况下。
蒸汽系统中的水存在产生危险水锤的可能性。
蒸汽中的水不包含工厂设计使用的蒸发焓，因此将其输送到工厂是低效的。
从锅炉随蒸汽夹带的水将不可避免地含有溶解和悬浮固体，会污染控制设备、传热表面、疏水阀和产品。由于这些原因，建议在锅炉附近安装汽水分离器。汽水分离器通过迫使蒸汽快速改变方向来工作。这导致密度更大的水颗粒由于惯性从蒸汽中分离，然后在重力作用下汇集到分离器底部，通过疏水阀排出。

暖管

当锅炉投入运行时，必须以缓慢、安全和受控的方式进行，以避免：

水锤——大量冷凝水存在于管道内，然后以蒸汽速度被推过管道。当水与管道中的障碍物（例如控制阀）碰撞时，可能导致损坏。
热冲击——管路加热速度过快导致膨胀不受控制，在管路中产生应力并在管支架上引起大的位移。
汽水共腾——大负荷突然施加导致蒸汽压力突然下降，可能导致锅炉水被吸入管路。这不仅对设备运行不利，锅炉还经常”锁定”，需要一些时间才能使锅炉恢复运行状态。排出的水也可能在管路中引起水锤。每个设备的暖管期都不同，取决于许多因素。例如，在紧凑型设备如洗衣房中的小型低压锅炉可在不到15分钟内达到工作压力。大型工业综合体可能需要数小时。安全地将小型锅炉投入运行的起点是主截止阀，应缓慢打开。

然而，在较大的设备上，使用主截止阀很难控制暖管速率。这是因为主截止阀设计用于提供良好的隔离；它具有平面阀座，意味着转动手轮施加的所有力都直接作用在阀座上，从而确保在压力下的良好密封。这也意味着阀门没有特性曲线，在其行程的前10%将通过约80%的容量。

因此，好的做法是在主截止阀之后安装一个控制阀。控制阀具有型面阀芯，这意味着流量增加与阀芯运动之间的关系要缓和得多。因此流量以及暖管速率得到更好的控制。

在锅炉主截止阀之后安装控制阀的示例如图3.8.4所示。

典型的暖管布置可能是控制阀关闭直到需要锅炉。

此时，脉冲定时器在预定时间内缓慢打开控制阀。这种布置还具有在锅炉暖管期间（可能在凌晨时段）不需要人力（除非锅炉从冷态加热）的优势。锅炉投入运行的主题在英国由HSE指南涵盖。在大型分配系统中，管道尺寸的控制阀通常仍然过于粗糙，无法提供所需的缓慢暖管。在这种情况下，可以在隔离阀周围的旁通环路中使用一个小控制阀。这还具有在使用平行闸阀进行隔离的情况下，可以在打开之前平衡阀两侧压力的优势。这将使其更容易打开，并减少磨损。 防止一台锅炉向另一台锅炉加压 根据BS 2790，第8.8.3节。当两台或多台锅炉连接到公共母管时，除锅炉主截止阀外，蒸汽连接中还应设置第二个阀门，该阀门应能够锁定在关闭位置。这为停用锅炉与分配母管隔离时提供了更好的保护。除非在蒸汽连接中安装了单独的止回阀，否则两个截止阀中必须有一个具有止回功能。本英国标准该部分的目标是在锅炉停机维修或检查时提供安全的工作条件。简单的翻板式止回阀不适合此用途，因为锅炉压力的微小变化会导致它们振荡，交替地对一台或另一台锅炉施加过量负荷。在严重情况下，这可能导致锅炉的周期性过载。许多两台锅炉安装的不稳定性就是由此造成的。带有内置止回阀的主截止阀通常较少出现这种现象。或者，弹簧加载的盘式止回阀可以提供阻尼效应，有助于减少振荡引起的问题（图3.8.5）。 BS 2790规定，必须在此管路中安装止回阀以及主截止阀，或者主截止阀必须包含内置止回阀。

锅炉相关标准（英国）

法规文件1989年第2169号（1989年压力系统和可运输气体容器法规）及相关指南和批准的操作规范。 确保适当的蒸汽分配 分配系统的起点是锅炉房，锅炉蒸汽管线通常方便地在此汇合到蒸汽集管，通常称为主分配母管。母管的尺寸取决于锅炉的数量和大小以及分配系统的设计。在大型设备中，最实际的方法是通过厂区高压主管分配蒸汽。高压分配通常是优选的，因为它相对于容量和速度减少了管径。由于整体管径较小，热损失也可能减少。这允许从主管取汽，直接供应给高压用户，或到减压站以降低后的压力向当地用户供汽。锅炉房的蒸汽母管提供了一个有用的集中起点。如果锅炉分离器不堪重负，它提供额外的分离功能，并允许连接的锅炉分担分配系统的负荷。 工作压力 母管应为锅炉工作压力设计并符合压力系统法规。重要的是要记住法兰标准基于温度和压力，允许压力随着工作温度的升高而降低。

例如，PN16等级在120°C时为16 bar，但仅适用于不超过13.8 bar的饱和蒸汽（198°C）。

直径母管直径应按满负荷条件下最大蒸汽速度15 m/s计算。低速度很重要，因为它有助于任何夹带的水分沉降。

支管取汽 这些应始终从分配母管顶部引出。

重力和低速度将确保任何冷凝水沉降并从母管底部排出。这确保只有干燥蒸汽被输出。

疏水冷凝水一形成就从母管中排出非常重要。因此机械式疏水阀，例如浮球式疏水阀，是最佳选择。如果母管是锅炉取汽后的第一个疏水点，冷凝水可能含有夹带颗粒，将此疏水阀排入锅炉排污罐而非锅炉给水箱可能更有用。

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