如何定義高品質蒸汽？

蒸汽是有品質要求的，這點經(jīng)常會被很多人忽視。事實上，提高設備效率的基礎就是提高蒸汽的品質。蒸汽品質不好，可能會造成設備加熱效果下降、產(chǎn)品出現(xiàn)廢品及水錘等問題。


在蒸汽到達用汽點時，應從以下5個方面判定蒸汽的品質是否達標：
正確的蒸汽量
正確的壓力和溫度
空氣和其它不凝性氣體
蒸汽的清潔度
蒸汽的干度


一、正確的蒸汽量
對于任何一個加熱制程必須提供正確的蒸汽量以確保能提供足夠的熱量。同樣，正確的蒸汽量能避免產(chǎn)品損壞或生產(chǎn)率的下降。為了得到所需的蒸汽量，蒸汽負荷必須正確計算、蒸汽管道必須選型正確。
二、正確的壓力和溫度
蒸汽到達用汽點壓力應該達到需要的值，從而為制程提供合適的溫度，否則制程的性能將受到影響。正確選擇管道和附件口徑能確保做到這一點。這里需要提到的是，如果蒸汽中含有空氣或其它不凝性氣體，雖然壓力表顯示了正確的壓力，但壓力所對應的飽和溫度卻無法達到。
三、空氣和其他不凝氣體
蒸汽管道和設備起動時會有空氣，即使在最后時刻系統(tǒng)中充滿了純蒸汽，但系統(tǒng)停機時蒸汽會冷凝，隨之產(chǎn)生的真空會吸入空氣。另外，空氣也可能溶解在鍋爐補給水和冷凝水（暴露在空氣中吸收空氣中的氮氣、氧氣和二氧化碳等）中而進入系統(tǒng)。當水在鍋爐中被加熱，這些氣體會釋放出來并隨蒸汽進入分配系統(tǒng)。

當蒸汽進入系統(tǒng)時，它會推動空氣到達排放點或離蒸汽進口的最遠端。因此在排放點安裝的疏水閥應該具有足夠的排空氣能力，在管道的最遠端應該安裝自動排空氣閥。但是，系統(tǒng)內存在的湍流會混合蒸汽和空氣，空氣被蒸汽一起攜帶到換熱表面。蒸汽冷凝后，空氣會殘留在換熱表面形成絕熱層，成為傳熱的熱阻。


根據(jù)道爾頓分壓定理，對于蒸汽和空氣混合物，由于空氣的存在會使蒸汽的溫度比實際的飽和溫度低?；旌蠚怏w的總壓力是各混合氣體的分壓力之和，分壓力為每個組分充滿整個混合氣體空間所產(chǎn)生的壓力。假定蒸汽和空氣的混合物，蒸汽占總體積的3/4，空氣占1/4，總的壓力為 4 barg。決定混合物溫度的壓力為3/4*4 bar g = 3 bar g。因此，雖然壓力表顯示的壓力為4 bar a而實際蒸汽的有效壓力為3 bar a，混合物的溫度只有134℃，而不是所期望的144℃的飽和溫度。

這種現(xiàn)象不僅對換熱應用（隨溫差的增大換熱率會增大），而且對那些需要保證最低溫度以確保物理或化學變化的制程都很重要。例如，對于殺菌罐為了殺死細菌，必須保證最低的滅菌溫度，如果有空氣存在，蒸汽就無法達到要求的溫度。
四、蒸汽的清潔度
管道上污垢層的形成可能是由于老的蒸汽系統(tǒng)內鐵銹或硬水中的碳酸鹽沉積物而形成。同時，斯派莎克鍋爐水處理或鍋爐運行不當，雜質隨汽水攜帶進入蒸汽系統(tǒng)。當蒸汽冷凝后，換熱器表面可能產(chǎn)生污垢層，引起額外的傳熱熱阻。
蒸汽系統(tǒng)中可能會有其它類型的雜質，例如管道安裝后殘留的焊渣、使用不當或過剩的連接材料。這些雜質將會增加彎管疏水閥及其它閥門的磨損。

基于這個原因，安裝管道過濾器是通常使用的有效方法，如圖三所示。應該在所有的疏水閥、流量計、減壓閥和控制閥的上游安裝。在蒸汽系統(tǒng)中，推薦使用100目過濾器，而且要側裝。這樣可以避免冷凝水的積聚而造成水錘問題，而且可以最大程度的使用過濾網(wǎng)的面積。

上圖： 過濾器
五、蒸汽的干度
不正確的鍋爐水處理和短時間的峰值負荷會引起汽水共騰，鍋爐水會被攜帶進入蒸汽主管，引起化學物質和其它雜質沉積在換熱器表面。隨著時間的推移，沉積物不斷積聚，工廠的效率將逐漸降低。除此以外，蒸汽離開鍋爐，由于管道的散熱損失，部分蒸汽會冷凝。即使管道的保溫再好，該過程也無法完全避免。
基于以上這些原因，蒸汽達到用汽點會相對較濕。 由于蒸汽中水分的存在降低了蒸汽的蒸發(fā)焓，同時也導致在管道和換熱設備表面污垢的形成。蒸汽中包含的水分會增加蒸汽冷凝時形成的冷凝水膜，產(chǎn)生額外的傳熱熱阻。
蒸汽管道的斯派莎克汽水分離器將分離并排除包含在蒸汽中和沉積在管道底部的冷凝水。在圖四中，當蒸汽通過汽水分離器將改變幾次流動方向，擋板對較重的水滴產(chǎn)生阻礙而較輕的蒸汽能自由通過，水分將沿擋板流向汽水分離器底部并通過疏水閥排出。