蒸汽锅炉和蒸汽发生器为什么要按照设计压力工作

蒸汽锅炉为什么要按照设计压力工作

高温高压的锅炉水作为能量储存在锅炉中，锅炉越大，储存的能量越多。事实上，能量储存在饱和温度下的水中，而不是蒸汽中。

在锅炉的内部，蒸汽空间与水空间相比相当小。从蒸汽表中也可看到，10bar压力的蒸汽其比容为0.177m3/kg，而水为0.001m3/kg，即密度为177倍。

当锅炉必须供应比它的蒸发量多的蒸汽时，锅炉内的压力将下降。锅炉中的水在高压下的饱和状态，当压力下降时，水中的一部分过剩的能量将使部分锅炉水闪蒸为二次蒸汽。

假定锅炉压力为10bar。锅炉为火管锅炉，蒸发量为5,500kg/h，锅炉内的储存水量约为2,400kg。蒸汽压力下降至9barg时，将产生23kg补充蒸汽，注意这并不是23kg/h的蒸汽，而是23kg的蒸汽。压力由10bar降至9bar的过程可能只有几秒钟。例如，假定压降在10秒钟内完成，则相当于蒸汽流量为8,280kg/h。压力下降，蒸汽体积增大，必须以更高的速度离开锅炉的水面。速度的增大与比容的变化成比例。

压力的变化与比容并非成线性。压力越低，变化越快。例如，压力从10bar变至9bar时，比容变化为11％，但压力从4bar变至3bar时，比容变化为23％。

这一点很重要。随着蒸汽速度越来越高，水滴与蒸汽分离的时间也越少，引起锅炉中出来的蒸汽越湿。最后当到达临界点时，水和蒸汽一起进入蒸汽管道中，这就是汽水共腾，对设备将造成损坏。

• 锅炉厂商在设计锅炉时采用的是同一逻辑，因而很少会有锅炉设计运行在7bar以下。因为在这一压力下，蒸汽的压力与比容曲线变得很陡。但有时，锅炉必须在低压下运行，此时必须意识到两点：

• 锅炉的蒸发量低于额定量

• 必须尽可能避免锅炉负荷的突然变化，因为此时在锅炉的运行压力与汽水共腾点间仅有很小的余地。