蒸汽系統(tǒng)硬件設(shè)施的選擇和正確安置
這一節(jié)著重于硬件設(shè)施中有關(guān)保證蒸汽質(zhì)量以成功地進(jìn)行調(diào)制作業(yè)的一些要點(diǎn)。筆者無意于討論硬件方面的問題，也不涉及這個(gè)高度專業(yè)化工程領(lǐng)域的細(xì)節(jié)。僅意圖提供一些基本信息，以幫助飼料廠的生產(chǎn)-技術(shù)管理人員去審視-考察他們現(xiàn)有的蒸汽系統(tǒng)和/或?yàn)樾陆暳蠌S設(shè)置新的系統(tǒng)。特別建議飼料廠管理人員在作最后決定時(shí)，向夠格的蒸汽工程師咨詢，或（如果本人具備良好的工程學(xué)基礎(chǔ)）求教于有關(guān)的蒸汽工程書籍手冊。
1 鍋爐
鍋爐是用來將水加熱并產(chǎn)生蒸汽的。高壓蒸汽鍋爐是制粒中蒸汽調(diào)制使用的鍋爐，設(shè)計(jì)的蒸汽壓應(yīng)是10kg/cm2 或更高。鍋爐按不同的燃料設(shè)計(jì)可分為煤氣鍋爐（用天然氣或液化石油氣作燃料）、燃油鍋爐（用輕油或重油作燃料）、及煤炭鍋爐。天然氣是最清潔的燃料，燒煤污染空氣最為嚴(yán)重。發(fā)達(dá)國家以煤氣鍋爐和燃油鍋爐為主。煤炭鍋爐雖然最便宜，但出于環(huán)�？紤]，在中國正被煤氣鍋爐和燃油鍋爐取代。另一方面，污染的程度還取決于鍋爐設(shè)計(jì)制造的好壞，有些新設(shè)計(jì)的鍋爐可防止90%的SO2 釋放到大氣中。稻殼、鋸末之類的生物材料已經(jīng)在煤炭鍋爐中使用，或叫作生物-煤炭聯(lián)用鍋爐。作為一種新能源，這種鍋爐已成為鍋爐研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)。
1.1 鍋爐大小
確定鍋爐大小很重要的一點(diǎn)是要留有足夠的余地，因?yàn)橐紤]飼料廠發(fā)展中還可能要擴(kuò)大產(chǎn)量。天然氣或燃油鍋爐通常推薦乘2倍系數(shù)，煤炭鍋爐乘4倍。舉例說，一個(gè)最大產(chǎn)量為20t/h的制粒廠，估計(jì)的蒸汽用量為1t/h（最大產(chǎn)量的5%），增加10%用來補(bǔ)償蒸汽到達(dá)調(diào)制器之前的凝結(jié)損失，蒸汽產(chǎn)量應(yīng)為1.1t/h。對燃油鍋爐或天然氣鍋爐的推薦產(chǎn)量是2.2t/h（1.2×2）或 2～2.5t/h，對煤炭鍋爐推薦4～5t/h。
1.2 鍋爐安全
（1）鍋爐銘牌：每臺鍋爐都必須經(jīng)過專業(yè)測試，出廠前應(yīng)附上一塊鍋爐銘牌，標(biāo)明系列號碼、型號、蒸汽產(chǎn)量、設(shè)計(jì)壓力、最大工作壓力、液壓測試壓力、測試日期、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、制造廠家等。
（2）所有安全設(shè)備必須符合行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)并妥善安裝，包括安全閥 （保護(hù)鍋爐外殼過度受壓）、鍋爐斷流閥（將蒸汽鍋爐及其壓力與作業(yè)場所隔離）、注入水截止閥（防止鍋爐沒有壓力時(shí)泛水）、水質(zhì)控制設(shè)備（例如TDS控制系統(tǒng)，可控制溶解固體總量）、鍋爐水面控制器、爐底排污系統(tǒng)（清除鍋爐底部沉積物）、閥門壓力表（顯示鍋爐當(dāng)前蒸汽壓、連同標(biāo)注的正常工作壓和最大允許工作壓）等。
（3）嚴(yán)格遵守鍋爐保養(yǎng)規(guī)程。
1.3 鍋爐位置
為了避免過多的水凝結(jié)以節(jié)省能耗和安裝費(fèi)用，最好將鍋爐安放在盡量靠近作業(yè)場所（顆粒機(jī)）的位置。美國的一些飼料廠將鍋爐設(shè)在飼料廠內(nèi)，單設(shè)一個(gè)有牢固水泥墻的房間。
2 管道
2.1 管道尺寸
蒸汽管道，特別是主管道，必須大小合適。管道太大意味著管道、閥門和相關(guān)設(shè)施更貴，安裝費(fèi)更高，蒸汽凝結(jié)更多，熱量損失更大，隨之則需要更多的疏水裝置或加大凝結(jié)水排除能力。管道太小則會使蒸汽壓下降幅度過大，蒸汽流量不足的危險(xiǎn)性更大，蒸汽流速也更大。加快蒸汽流速會帶來更大噪聲，發(fā)生腐蝕和水錘的危險(xiǎn)性更大，對系統(tǒng)的硬件設(shè)施可能造成更多損害。
在美國飽和蒸汽的允許流速是27～30m/s；在英國是25～40m/s。在確定管道尺寸，特別是長管道（例如超過50m）或主管道時(shí)，不宜采用最大蒸汽流速數(shù)值。這是為了防止發(fā)生過大的蒸汽壓力下降，也是為以后的設(shè)計(jì)變化留有余地。不管蒸汽管道安裝得多好，蒸汽管道沿線總會因蒸汽與管壁的摩擦而產(chǎn)生壓降。蒸汽壓降是管道長度和蒸汽流速二者的函數(shù)。確定管道大小時(shí)，考慮的因素包括蒸汽流量、蒸汽初壓（出鍋爐時(shí)的蒸汽壓）、蒸汽壓降和蒸汽流速。蒸汽流量（kg/h）是使用時(shí)（指調(diào)制作業(yè)）要求的流量加上預(yù)留量，即因主管道熱損失造成的蒸汽凝結(jié)。如前面所提到的，粗略估計(jì)所給的預(yù)留量是10%；更仔細(xì)計(jì)算，隔熱良好的主管道每100m有效管長再加3.5%蒸汽流量。有效管長是實(shí)際管長加上為彎道和其他管道附件所設(shè)的10%預(yù)留。例如，主管道是150m，則有效管長是165m（150+150×0.1）。鍋爐蒸汽負(fù)載的預(yù)留量則是：（165/100）×3.5%=5.8%。如果調(diào)制器要求的蒸汽流量是1 000 kg/h，確定管道大小時(shí)采用的鍋爐負(fù)載或蒸汽流量應(yīng)是1 058kg/h（1 000+1 000×5.8%）。蒸汽流量和蒸汽初壓確定后，管道的內(nèi)徑可以按蒸汽壓降來決定（壓降法），也可以按蒸汽流速來決定（流速法）。實(shí)際操作中，確定管道尺寸是兼顧管道大小和蒸汽流速或蒸汽壓降而考慮的。在相關(guān)的工程書籍和/或手冊中可以找到確定管道尺寸詳細(xì)的計(jì)算、表格和線圖。
2.2管道布局
管道布局的主要目的是便于去除凝結(jié)水，避免生成水錘。安裝主管道，建議順汽流方向要有不小于1%的斜度，這樣，重力和汽流可以幫助凝結(jié)水向排水點(diǎn)移動。排水點(diǎn)之間的距離應(yīng)為30～50m管長，用一套收集裝置去除排水點(diǎn)收集的凝結(jié)水（圖2）。
如果一段主管道不能按要求（順流方向1:100斜度）安置，或必須跨越一個(gè)高起來的地方，必須將凝結(jié)水逆蒸汽流方向往下坡方向引流。這種情況下建議：（1）取大一些的管徑以降低蒸汽流速，使之不超過15m/s；（2）上坡管線安置的斜度不小于1:40斜度； （3）這一段管道設(shè)置的排水點(diǎn)間隔不超過15m。
濾水點(diǎn)設(shè)置
支管應(yīng)連接在主管道的上方，這樣可以讓蒸汽而不是凝結(jié)水導(dǎo)入支管。支管接在主管側(cè)面是不正確的，接在主管道下方更糟，這樣會讓凝結(jié)水和固體顆粒（如果有的話）帶進(jìn)支管。如果需要縮小蒸汽管口徑，接頭斷面應(yīng)當(dāng)不是同心圓，應(yīng)是平的一面朝下的偏心圓。
3 阻汽排水閥
阻汽排水閥是蒸汽系統(tǒng)的重要部件。阻汽排水閥將凝結(jié)水清除到凝結(jié)水回流管（如未受污染可返回到鍋爐），但將蒸汽留在蒸汽中。通過阻汽排水閥空氣也被清除。美國一些飼料廠有時(shí)把阻汽排水閥不精確地叫作截止閥，可能部分是由于該閥的這種開-合功能。凡有凝結(jié)水出現(xiàn)之處都
要求安裝阻汽排水閥，包括主管道的排水點(diǎn)、蒸汽分離器、減壓閥、蒸汽流控制閥等。阻汽排水閥有多種類型，按其作用機(jī)理分為3個(gè)基本類型：
（1）恒溫阻汽排水閥。靠液體溫度變化工作，凝結(jié)水在剛凝結(jié)時(shí)的溫度與蒸汽溫度是一樣的，但進(jìn)一步損失熱量溫度就會下降，阻汽排水閥會感知這較低的溫度而讓凝結(jié)物通過。蒸汽到達(dá)阻汽排水閥時(shí)，溫度提高而讓閥門關(guān)閉。
（2）機(jī)械阻汽排水閥。靠液體密度變化工作，例如，浮球式閥（機(jī)械阻汽排水閥的一種）在有凝結(jié)水時(shí)浮球升起，閥門打開讓密度較大的凝結(jié)水通過，密度較低的蒸汽一到閥門就關(guān)閉。
