1蒸汽管理

蒸汽是轮胎及化工企业主要的生产介质和载热体，被广泛应用在原材料脱水、设备及工艺加热、轮胎硫化及采暖和生活等方面，其压力一般在2.0MPa以内，属于低压蒸汽的范围。蒸汽在轮胎及化工企业的动力成本中所占比例较高，因此，如何以最低的成本生产蒸汽、以最佳的效果使用蒸汽、以最科学的方法管理蒸汽就显得尤其重要。本文从低压蒸汽的生产、使用和管理过程中应该注意的问题加以分析，供同行参考。

2蒸汽的生产

轮胎及化工企业所用的低压蒸汽一般来自热电厂或者是自备蒸汽锅炉。热电厂的锅炉吨位大、热效率高、蒸汽的压力较高，通常是通过汽轮机做功发电后再分流至需要蒸汽的地方。现在许多新建轮胎及化工企业都有自己的热电厂以供应蒸汽，其综合效益比较明显。热力发电是一个专门的学科，在此不做探讨。对于不具备热电供汽的企业，特别是一些老企业，还是利用自备蒸汽锅炉生产蒸汽。这些自备蒸汽锅炉的蒸发量一般在10～35t之间，以带炉排的燃煤蒸汽锅炉居多，且同时配置两台或多台。要保证锅炉正常运行，降低蒸汽生产成本，应注意下列几点。

2.1严格控制燃煤指标

在燃煤蒸汽锅炉运行过程中，燃烧是基础，产生蒸汽是目的，而燃烧的效果直接取决于煤的种类和指标。每种锅炉都有适用的煤种，必须对炉选煤，否则就会对锅炉产生不良影响。当燃用发热值偏低的煤时，发热量的降低会使锅炉的效率和出力都下降。因为发热值低的煤一般是水分大或灰分大或两者的含量都大，致使炉膛内燃烧温度低，炉拱温度和辐射的热量都低，使着火困难。要使炉膛内燃烧温度达到使用要求，必须加快炉排的运行速度或提高煤层的厚度，有利于煤的充分燃烧。

2.2保持锅炉的完好

蒸汽锅炉是利用煤（或其他燃料）燃烧释放的热能加热给水，以获得规定参数和品质的蒸汽的设备，具有高温带压力的特点，必须保持锅炉的完好，才能确保安全经济运行。首先要保持锅炉主体各部位完好。完好的蒸汽过热器可以在一定压力下，将饱和蒸汽加热到规定的温度。省煤器能利用排烟余热来提高给水温度，从而节约燃煤。空气预热器将冷空气预热成一定温度的热空气，再送入炉内供燃料燃烧，提高锅炉的效率。确保炉排、传动装置及相关部件达到锅炉的完好标准。其次要确保锅炉自动控制系统灵敏。锅炉的自动控制是依靠工业自动化仪表作为工具来实现的，在锅炉运行中起着监视、控制和调节的作用，使锅炉在最安全、经济的条件下运行。工业自动化仪表的原理是基于平衡原理，按其功能分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行器四类。同时要保证锅炉的安全装置及附件完好可靠。安全装置及附件包括安全阀、压力表、水位表、高低水位报警器、排污装置及相关的阀门及仪表等。

2.3科学合理地运行锅炉

合理调节锅炉鼓、引风机。在保证炉膛一定负压的前提下，尽量延长高温烟气在炉膛中停留的时间，降低排烟温度。根据炉膛燃煤预热干燥区、挥发物析出区、燃烧区、灰渣形成区等不同区域合理送风。根据锅炉运行及燃煤情况定期清理、疏通省煤器和空气预热器，及时清理锅炉引风机风轮上的积灰，保证引风量。根据不同的煤质和用汽量的大小调节煤层厚度和炉排转速，使煤充分燃烧，降低灰渣中可燃物的含量。确保锅炉补充水水质达到《工业锅炉水质标准》，保证锅炉除氧加热器软化水的除氧效果，并使水温控制在95～102℃之间。杜绝锅炉长期满负荷或超负荷运行。一般情况下，新锅炉的出力率在80%～95%时，生产单位蒸汽的用煤量最少、运行成本最低，而小于80%或大于95%时，用煤量会相应增加；新度系数偏低的锅炉，出力率在70%～85%时，用煤量会相对减少，超出此范围的用煤量会相应增加。因为当锅炉满负荷或超负荷运行时，为达到炉膛温度和出汽量，炉排的运行速度加快，煤燃烧不充分，炉渣排放时的温度高，浪费的热量较大；而锅炉在负荷相对有余量运行时，炉膛内的空间相对增大，炉排的运行速度慢，延长了煤的燃烧时间，使煤得到充分燃烧，炉渣的余热被炉膛充分吸收，炉渣排出时温度较低，用煤总量就相对减少。

3蒸汽的使用和管理

蒸汽从自备锅炉或者热电厂出来后，通常采用管道高压输送到热动力站，然后根据需要进行降压分流，以满足不同的要求。如果蒸汽在输送、管道配置安装、保温、冷凝水回收等使用和管理环节不同，最终效果会有较大差别。

3.1正确选择、安装管道

在输送管道安装前，应根据蒸汽需求量正确选择管道直径。如果管径过大，投资增多，热损失加大，形成的冷凝水也相应地增加；如果管径过小，蒸汽使用点压力会下降，没有足够的蒸汽量，容易产生水锤和冲蚀。因此，要根据实际需要的流量、压力、流速来选择合适的管径。管道安装时，如果管道布局总体向下，要有一定的坡度，坡度以1/250为宜；在30～50m之间加一个冷凝水排放点；重新布置至高点时，最好增加汽水分离器或疏水器。如果管道布局总体向上，要逐步增大管径，且每15m增加一个疏水点。布置疏水点时，一定要有25～30mm的集水槽，否则疏水点就不起作用。管道要尽量减少缩口、变径、弯道和支管，以减少产生水锤的机会。蒸汽特别是饱和蒸汽通过管道输送时，不可避免的会向周围散热，部分蒸汽会冷却成小水滴。蒸汽中的水分不仅使热能减少，且影响换热效果。而布置在管路上的疏水点只能捕捉管路底部的冷凝水，但对管路中央的小液滴却无能为力。增加汽水分离器不但能排除管路底部的冷凝水，还可以有效排除蒸汽中的小液滴，甚至可以聚集空气，从而可以有效提高管道输送蒸汽的质量。

3.2高压输送、低压使用

要达到高效输送和使用的目的，应遵循高压输送、低压使用的原则。高压输送蒸汽主要有以下优点：（1）蒸汽管道口径小，热损失少；（2）管道费用低；（3）管道的隔热保温费用低；（4）蒸汽的运行效率高、品质好；（5）在高压时，锅炉更容易达到最佳运行状态，运行效率高；（6）锅炉的储热能力增加，容易处理负荷的变化，减少汽水共腾和携带水的可能性。低压使用蒸汽有以下优点：（1）压力降低，可以提供蒸汽中更大比例的潜热；（2）减少冷凝水所含热量，减少热量损失；（3）减压后，在使用点蒸汽具有更高的干燥度；（4）中间设备减少。在选择减压阀时，其通径要比管径小。在减压阀前一定要安装过滤器和汽水分离器，过滤器要比正常装的倾斜90°。减压阀后的压力表要装在截止阀之前，以方便压力调节。减压阀一般都加旁通，可用旁通通过一部分蒸汽，余下部分用减压阀调节。减压阀调节的比值为10:1，超出此范围可用二次减压，以提高减压精度。

3.3安装蓄热器

为减少蒸汽在输送和使用过程中的压力波动，在进入热动力站前的主管路上可以安装一台容积适当的蒸汽蓄热器，可以保证蒸汽在输送和使用过程中压力平稳；并且在锅炉供汽出现短期故障时，压力不会降低的太快，从而可以提供紧急处理的时间，减少损失。蒸汽蓄热器的工作原理是在充热器和导流筒之间通过水、汽的热交换，完成蒸汽的蓄热或水的汽化。当系统用汽量小时（此时蒸汽的压力高），多余蒸汽的热能便蓄存在充热器的水中；当系统用汽量增大时（此时蒸汽的压力低），蓄存在充热器水中的热能迅速汽化为蒸汽，满足用汽量的需求，并能使系统的蒸汽压力保持平稳。当用汽量最小、供汽量最大时，蓄热器的蓄热量最大；反之用汽量最大、供汽量最小时，蓄热器的蓄热量最小。

3.4合理保温

在轮胎及化工企业，需要保温的主要是温度高于环境温度的蒸汽或热水管道及设备。保温的目的是减少热损失，提高热效率，节约能源。例如，温度是350℃的蒸汽在Φ159×4.5的无缝钢管内流动，裸露时管外壁温度会达到330℃左右，此时可看作是通过圆筒壁的定态导热过程，这时单位管长的热损失将达到58kW/m，单位面积的热损失为117kW/m2（11.7w/cm2）。以此推算，一只裸露的蒸汽阀门的热损失将是十分惊人的。因此保温效果的好坏将直接影响到蒸汽的品质和成本的高低。需要保温的部位按形状区分，主要有平面（或近似平面）和圆形两类，像直径较大的容器外表面都可以看作近似平面。对平面部位的保温，主要侧重保温材料和保温方式的选择。保温材料和保温方式不同，对平面部位的保温效果会有较大的差别。一般情况下，随着保温层厚度的加大，保温效果提高，热损失就减少。但是对直径较小的管道保温，像蒸汽支管及机台管必须做到保温层厚度合适，否则效果会适得其反。在此，就有必要了解保温层临界厚度的作用。在保温层的临界厚度内，保温层不但起不到保温作用，反而起到加快热量散失的作用；只有当保温层的厚度大于临界厚度时，热损失才随着保温层厚度的增加而减少，这时保温层才真正起到保温的效果。当然，无论在保温层的临界厚度之内还是之外，随着保温层厚度的增大，保温层外表面的温度始终是降低的。

3.5正确使用疏水阀

蒸汽疏水阀的作用是从蒸汽系统中有效排除冷凝水和不凝性气体，从而增加系统的热效率和可靠性。蒸汽疏水阀主要有三种类型：热静力型疏水阀，利用温度差操作，主要用于保温；机械型疏水阀，利用浮球或浮筒操作，主要用于换热设备；热动力型疏水阀，结构简单、工况稳定，但必须有压力才能操作。其他种类的疏水阀都是在这三种基础上改进的。选用蒸汽疏水阀主要根据蒸汽的用途、系统压力、背压、温度、压差、最大负荷、最小负荷、安全系数、温度控制、环境温度、振动及冷凝水是否回收等因素来确定。要正确使用疏水阀，避免产生水垢或在蒸汽中混入杂物，堵塞疏水阀，使疏水阀无法打开或产生空气闭锁，造成积水或温度控制不稳定甚至发生水锤等危害。若疏水阀无法关闭，则会造成蒸汽浪费。如果蒸汽进入冷凝水管道，冷凝水管被加压，就无法维持恒定的压力和温度。

3.6二次蒸汽的再利用

不同的设备和工艺需要不同参数的蒸汽。蒸汽在使用过程中，主要利用其携带的热量和压力。在完成热交换后，蒸汽的温度和压力都会降低。这部分压力和温度降低的蒸汽，经过简单的处理（要求低的可不做处理），还可以作为二次蒸汽继续使用。甚至二次使用后的蒸汽，如果压力和温度能满足某种使用要求，还可以作为三次蒸汽继续使用，充分利用其余热和余压，最后变成冷凝水。从热电厂出来的蒸汽大部分就是汽轮机的二次蒸汽，只有很少一部分是从锅炉分汽缸直供的。为满足要求，可根据二次蒸汽的需求参数（包括用量、压力、温度等），在输送管道上安装汽水分离器或疏水器等辅助设施，以保证二次蒸汽的品质。在轮胎生产过程中，有几个工序需要蒸汽传热和保温，其中以硫化工序的硫化蒸汽、炼胶工序烘胶房及硫化工序烘胎房的采暖使用量最大。这部分蒸汽在完成热交换后，温度和压力虽然有所降低，但是可以收集起来，冬季用于成型车间的采暖、其他季节用于加热洗澡水。这部分二次蒸汽完成热交换后，蒸汽中的热值得到充分利用，基本变成温度较高的冷凝水。再将这部分冷凝水回收到集水罐，用泵加压后，冬季用于办公区域的采暖，其他季节在进行杂质过滤后直接输送到锅炉除氧器。蒸汽经过这几次热交换后，所含有的热值得到最大限度的利用。另外，锅炉排污膨胀扩容器内的蒸汽也要充分利用，不要直接排掉。这部分蒸汽由连续排污、定期排污两部分组成，其中的水分因卤根高、碱性大，利用价值不高；但排污蒸汽的热值较高，如果直接排掉，热量得不到充分利用则造成浪费。为此，可将锅炉排污蒸汽在冬季用于采暖，夏季可通过制作套管式换热装置加热锅炉除氧器的供水。充分利用好二次蒸汽，可以节约大量的一次蒸汽，对能源的综合利用大有裨益。

3.7冷凝水的回收

蒸汽完成热交换后，最终会变成冷凝水。因此水是蒸汽中热量的载体，形成蒸汽前是软化水，蒸汽的热量散失后就会变成冷凝水。冷凝水要尽可能地回收。目的之一是节约软化水，软化水是地下水或自来水经过处理后形成的，成本较高，回收冷凝水不但节约水源、减少排污，更降低了水处理的费用；另外，冷凝水的硬度为0，碱度、氯根含量低，因此品质更优良，对锅炉运行更为有利。目的之二是节省能量，蒸汽变成冷凝水后，并不是全部的热量都散失，冷凝水中还存在一部分热量，可以用于采暖或输送到锅炉除氧加热器，在锅炉中再产生蒸汽。

4结束语

能源的综合利用不但对降低企业的生产成本有利，在能源日益紧张的今天更能产生广泛的社会效益。由于蒸汽固有的特点，在我们的日常生产和管理中还存在或多或少的问题，而且有些问题像锅炉的配置与运行、管道及附件的正确安装、管道保温层的临界厚度及冷凝水的回收等，还没有引起我们足够的了解和重视。因此，作为轮胎及化工企业重要的生产介质和动力，如何以最低的成本生产蒸汽、以最佳的效果使用蒸汽、以最科学的方法管理蒸汽就是我们时刻关注和控制的问题。这些问题解决的好，企业就相当于拥有了一个聚宝盆，在无形中就会积累或节省大量的资金；相反，这些问题不被重视或处理的不好，就像给企业的生产成本捅了一个无底洞，在不经意间就会使成本上升许多。所以在蒸汽的生产、使用和管理上，必须不停地探索最好的方式，才能取得最佳的效益。