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、蒸気の熱伝達能力に影響を与えるため、蒸気システムの設計では蒸気圧力を正しく制御することがしばしば重要です。蒸気圧力は凝縮水の排出と二次蒸気の生成にも影響します。
ボイラー装置のサプライヤーにとって、ボイラーの容積を減らし、ボイラー装置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ています。
ボイラーの運転中、実際の作動圧力は設計作動圧力よりも低くなることがよくあります。性能は低圧運転ですが、ボイラー効率は適度に向上します。ただし、低圧で作業すると出力が低下し、蒸気が「水を運ぶ」ことになります。蒸気キャリーオーバーは蒸気濾過効率の重要な側面ですが、この損失の検出と測定は多くの場合困難です。
したがって、ボイラーは一般に高圧で蒸気を生成します。つまり、ボイラーの設計圧力に近い圧力で動作します。高圧蒸気の密度が高く、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量が低圧蒸気に比べて多くなります。したがって、ほとんどの蒸気供給システムは高圧蒸気を使用して供給配管のサイズを縮小しています。
使用時の凝縮水圧力を低減してエネルギーを節約します。圧力を下げると、下流配管内の温度が下がり、定常損失が減少し、トラップから凝縮水収集タンクに排出される際のフラッシュ蒸気損失も減少します。
凝縮水が継続的に排出され、凝縮水が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係しているため、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。
この用途は滅菌器やオートクレーブに見られ、紙や段ボール用途の接触乾燥機の表面温度制御にも同じ原理が使用されます。さまざまな接触回転式乾燥機の場合、作動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。
同じ熱負荷の下では、低圧蒸気で動作する熱交換器の体積は、高圧蒸気で動作する熱交換器の体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。
ワークショップの構造により、各機器の最大許容作動圧力 (MAWP) が決まります。この圧力が供給される蒸気の最大可能圧力よりも低い場合は、下流システム内の圧力が最大安全作動圧力を超えないようにするために蒸気を減圧する必要があります。
多くの装置では、さまざまな圧力で蒸気を使用する必要があります。特定のシステムは、高圧凝縮水を低圧フラッシュ蒸気にフラッシュして他の加熱プロセス用途に供給し、エネルギー節約の目的を達成します。
フラッシュ蒸気の発生量が不足する場合には、低圧蒸気を安定して継続的に供給し続ける必要があります。このとき、必要に応じて減圧弁が必要となります。
蒸気圧力の制御は、蒸気の生成、輸送、分配、熱交換、凝縮水、フラッシュ蒸気のレバーリンクに反映されます。蒸気システムの圧力、熱、流量をどのように調整するかが、蒸気システムの設計の鍵となります。