蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)八大問(wèn)題
蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果既影響著項(xiàng)目投資額，也制約著生產(chǎn)運(yùn)行能源利用效率，還關(guān)系到生產(chǎn)安全性、產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)效率、系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠性、系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行成本等等。
這些年，盡管我國(guó)在蒸汽應(yīng)用技術(shù)方面有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但我們?cè)趶V泛的市場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題令人觸目驚心！絕大多數(shù)企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，而且85%以上的蒸汽用戶存在很嚴(yán)重問(wèn)題。這些項(xiàng)目從設(shè)計(jì)之初就注定了熱能浪費(fèi)和效率偏低的必然性。
孚雷德根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研了解到的情況，整理出蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見的八個(gè)方面的問(wèn)題，與大家分享如下：
管道口徑 蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)涉及供汽總管、車間分管道、生產(chǎn)單元支管、用汽設(shè)備供汽管以及疏水管道和冷凝水回收管等。這些布置于室內(nèi)外的管道蜿蜒曲折，縱橫交錯(cuò)，總長(zhǎng)度少則上千米，多則數(shù)萬(wàn)米。如此龐大的管網(wǎng)系統(tǒng)形成了一個(gè)散熱面積巨大的散熱器，其熱能散失于周圍環(huán)境。更嚴(yán)重的是，絕大部分管徑都偏大，而且多數(shù)大過(guò)兩個(gè)等級(jí)，讓本來(lái)就很大的“散熱器”面積又增加很多。比如，DN150管道比DN100的散熱面積增加了50%左右。
蒸汽分配 蒸汽分配涉及總汽源到各用汽車間、車間分管到各生產(chǎn)單元以及用汽設(shè)備供汽管等各部分蒸汽分配和輸送、管道布局和走向、取汽點(diǎn)位置以及管道連接方式等。如何在滿足用汽要求的前提下，縮短管道總長(zhǎng)度，降低管道壓損，減少管網(wǎng)熱損，實(shí)現(xiàn)蒸汽高效輸送和分配，為用汽設(shè)備提供高品質(zhì)蒸汽，是對(duì)蒸汽分配環(huán)節(jié)的要求。而現(xiàn)實(shí)情況是，蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，蒸汽分配混亂，管道重復(fù)冗余，管道走向不合理，取汽方式不正確，等等，問(wèn)題普遍而嚴(yán)重。
蒸汽壓力 蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的蒸汽壓力問(wèn)題主要有幾個(gè)。第一，汽源過(guò)早減壓后長(zhǎng)距離低壓送汽。這不僅對(duì)管道口徑要求提高，而且降低了供汽側(cè)的壓力穩(wěn)定性；第二，一種壓力貫到底。這種總減壓后以同一壓力向設(shè)備終端供汽的方式，會(huì)導(dǎo)致有些設(shè)備存在高能低用而有些設(shè)備卻有時(shí)因供汽壓力不足影響生產(chǎn)的問(wèn)題；第三，壓力設(shè)定不合理。即使對(duì)設(shè)備用汽壓力進(jìn)行分組或單獨(dú)設(shè)定，若壓力設(shè)定值普遍偏高，也會(huì)影響熱能利用效率。
蒸汽減溫 對(duì)于汽源為過(guò)熱蒸汽的場(chǎng)合，為了提高用汽設(shè)備效率和提升系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)設(shè)備壽命，有必要對(duì)過(guò)熱蒸汽進(jìn)行減溫。在什么位置減溫以及減溫到什么溫度，這是個(gè)容易被忽視卻又很重要的問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，減溫器的位置選擇不合理，導(dǎo)致用汽端蒸汽品質(zhì)較差。而且，減溫系統(tǒng)出口溫度設(shè)定不正確也是常見現(xiàn)象，這又會(huì)使得問(wèn)題更加嚴(yán)重，造成用汽點(diǎn)蒸汽壓力波動(dòng)大和含水多等問(wèn)題。
閥門口徑 如上所述，蒸汽管道口徑偏大的問(wèn)題非常普遍，由此必然引發(fā)蒸汽閥門口徑偏大的后果。閥門口徑大，往往價(jià)格就高，而且閥門口徑越大時(shí)對(duì)密封、關(guān)緊力和操作力度的要求都會(huì)更高，這些都必然反映到用戶購(gòu)買成本的增加。此外，管道和閥門口徑的偏大又會(huì)驅(qū)使企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)對(duì)閥門進(jìn)行部分開啟，如此做法又會(huì)加劇閥芯和閥座局部磨損，造成閥門壽命縮短。對(duì)于自動(dòng)控制閥，口徑偏大產(chǎn)生的后果比起手動(dòng)閥會(huì)更加嚴(yán)重。
梯級(jí)用能 欲提高蒸汽系統(tǒng)的熱能利用效率，需要高能高用、溫度對(duì)口、低能低用，必要時(shí)高帶低融合使用。在設(shè)計(jì)中，最常見的高能低用現(xiàn)象就是高壓蒸汽用于低壓即可滿足的設(shè)備上，這不僅造成熱能浪費(fèi)，也因提高了設(shè)備、管道的耐壓耐溫要求而增加投資；對(duì)于低品質(zhì)的熱能，比如低壓閃蒸汽、工藝二次汽和低溫水，直接用于加熱溫度要求較低的設(shè)備上是最佳選擇。只有當(dāng)?shù)推焚|(zhì)的蒸汽無(wú)法滿足要求，才需考慮高帶低的蒸汽提壓。
凝水回收 在冷凝水回收環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，常見的問(wèn)題包括疏水管口徑和疏水閥選型錯(cuò)誤、冷凝水支管和回收總管口徑選擇問(wèn)題、管道走向不合理、凝水匯入點(diǎn)連接方式錯(cuò)誤以及冷凝水回收方式不當(dāng)?shù)鹊?。在?shí)際設(shè)計(jì)中，疏水閥出口管道走向和布局問(wèn)題比較嚴(yán)重，通常會(huì)造成疏水背壓過(guò)大和水錘發(fā)生。此外，冷凝水直接匯集到開式水箱/槽是一種慣常設(shè)計(jì)方法，然而這種情形會(huì)有白汽外冒，既不利于節(jié)能降耗，又影響廠區(qū)環(huán)境。
余熱利用 余熱利用環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)需要解決余熱怎樣收集、用在哪、怎么用和如何高效用等幾方面問(wèn)題。蒸汽系統(tǒng)余熱主要包括低壓閃蒸汽、工藝二次汽、蒸汽凝結(jié)水等。目前，浪費(fèi)比較大的是低壓閃蒸汽和工藝二次汽的外排。有些企業(yè)，將閃蒸汽冷凝成熱水后回收到循環(huán)水系統(tǒng)，此舉不僅浪費(fèi)熱能，而且增大了循環(huán)冷卻系統(tǒng)負(fù)載，造成二次浪費(fèi)；大多數(shù)情況下，凝結(jié)水的回收利用往往限于對(duì)水的利用，而熱能大部分損失了。
設(shè)計(jì)工作是蒸汽系統(tǒng)建造的前提和基礎(chǔ)。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案不僅能為企業(yè)大幅降低建造投入，更是企業(yè)長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行中提質(zhì)增效、節(jié)能減排的必要條件。所以，很大程度上，效益是設(shè)計(jì)出來(lái)的。反之，低水平的設(shè)計(jì)不啻會(huì)增加企業(yè)短期投資，而且會(huì)導(dǎo)致企業(yè)長(zhǎng)期的能源浪費(fèi)和生產(chǎn)效率低下。因此，可以講，浪費(fèi)始于設(shè)計(jì)。