Q：なぜ蒸気発生器の圧力を制御するのですか？

A：蒸気圧力は蒸気の品質、蒸気温度、そして蒸気の伝熱能力に影響を与えるため、蒸気システムの設計においては、蒸気圧力の適切な制御が非常に重要です。また、蒸気圧力は凝縮水の排出や二次蒸気の生成にも影響を与えます。

ボイラー設備サプライヤーにとって、ボイラーの容積を減らし、ボイラー設備のコストを削減するために、蒸気ボイラーは通常、高圧下で動作するように設計されます。
ボイラー運転時の実際の作動圧力は、設計作動圧力よりも低い場合が多くあります。性能上は低圧運転ですが、ボイラー効率はそれに応じて向上します。しかし、低圧運転時には出力が低下し、蒸気が「水蒸気を運ぶ」状態になります。蒸気キャリーオーバーは蒸気ろ過効率の重要な側面であり、この損失の検出と測定はしばしば困難です。
そのため、ボイラーは一般的に高圧で蒸気を生成し、つまりボイラーの設計圧力に近い圧力で運転します。高圧蒸気は密度が高く、蒸気貯蔵空間のガス貯蔵容量も増加します。

高圧蒸気は密度が高く、同じ直径の配管を通過する蒸気量は低圧蒸気よりも多くなります。そのため、ほとんどの蒸気供給システムでは、配管サイズを縮小するために高圧蒸気が使用されています。
使用地点における凝縮水圧力を下げ、エネルギーを節約します。圧力を下げることで、下流配管の温度が下がり、定常損失が低減するだけでなく、トラップから凝縮水回収タンクへ排出されるフラッシュ蒸気の損失も低減します。
凝縮水が連続的に排出され、低圧で排出される場合、汚染によるエネルギー損失が減少することは注目に値します。
蒸気圧と温度は相互に関連しているため、一部の加熱プロセスでは圧力を制御することで温度を制御できます。
この応用は滅菌器やオートクレーブに見られ、紙や段ボールの乾燥に用いられる接触式乾燥機の表面温度制御にも同様の原理が用いられています。様々な接触式回転式乾燥機において、運転圧力は乾燥機の回転速度と熱出力に密接に関係しています。
圧力制御は熱交換器の温度制御の基礎でもあります。
同じ熱負荷の場合、低圧蒸気で動作する熱交換器の容積は、高圧蒸気で動作する熱交換器の容積よりも大きくなります。低圧熱交換器は設計要件が低いため、高圧熱交換器よりもコストが低くなります。
工場の構造上、各機器には最大許容作動圧力（MAWP）が定められています。この圧力が供給蒸気の最大許容圧力よりも低い場合は、下流システムの圧力が最大安全作動圧力を超えないように、蒸気を減圧する必要があります。
多くの装置では、異なる圧力の蒸気を使用する必要があります。特定のシステムでは、高圧の凝縮水を低圧のフラッシュ蒸気に変換し、他の加熱プロセスアプリケーションに供給することで省エネを実現します。
フラッシュ蒸気の発生量が不足する場合は、安定した低圧蒸気の連続供給を維持する必要があります。このとき、需要を満たすために減圧弁が必要となります。
蒸気圧力の制御は、蒸気発生、輸送、分配、熱交換、凝縮水、フラッシュ蒸気といった一連の流れに反映されます。蒸気システムの圧力、熱、流量をどのように調整するかが、蒸気システム設計の鍵となります。