蒸汽技术发展
能源是国家的命脉，也是经济法杖的原动力，有效的使用能源，减少无谓的浪费，不但可以提高产品的竞争能力，降低生产成本，还可以降低通货膨胀及减轻环境污染。
我国工业界所耗能源占全国能源总消耗量的三分之二以上，要提高生产力，增强竞争力，在目前大概没有比节约能源更易着手，更易见效者。然而长期以来，工业界能源节约之效果不彰，整个而言也是说的多，做得少。虽有若干成功之实例，但只能算少数中的少数。如走进使用蒸汽之工厂大门，常能见到处烟雾弥漫，站在许多加热设备旁边，便觉酷热难当，这些都是很明显的浪费能源的现象，对于大部分厂家而言，倘若先不考虑改变整个制程条件，而仅是先着手余热回收、保温加强、或者是管路改善。相信不但做起来不难，投资不大，而且能源开支也能节省达百分之二十。
任何一种工业都必须要有可靠的来源，供应充足的原料，才能在工业界立足。比如建筑也需要砖、石灰、钢架和水泥，酿造业则需要谷物，纺织业若没有羊毛、棉花，或人造沙即无法生产，造纸业用的纸，则由木材制成的。
事实上不论任何生产事业成功或者失败的关键，一定是在能否最有效运用生产原料。虽然每种工业的经理及工程师都知道在生产过程中如果有50%原料够浪费掉了，在市场上是无法具有竞争力的，但很多工厂生产线上的工程师，仍然忽略掉了一种最珍贵的能源，而任其浪费掉，此种珍贵的能源就是蒸汽。
在这一高度科技和微电脑处理运用的时代，蒸汽在工业界所扮演的角色应为太平常，却往往被人遗忘。以我们日常生活为例，我们所穿的衣服，所吃的食物，所喝的饮料，以及汽车所用的钢铁。、轮胎、燃料等，还有家里的家具、报纸、药品、油漆、化学品、玻璃、塑料、电源等，都是利用蒸汽所生产出来的，因为蒸汽具有以下几点特性：
蒸汽冷凝成水，水蒸发成蒸汽，水、汽可以循环使用。
很多工厂的蒸汽系统由于不完善的设计、装置和使用，而无形中被大量且惊人的浪费。提高蒸汽使用效率及减少蒸汽使用量，在节约能源的呼声中，所以引起人们的重视与关切，是因为蒸汽是直接由燃料油燃烧所生成的，燃料油通常指的是石油。而石油可说是目前地球上最贵，而且是最快被用尽的能源。所以充分认识蒸汽，并好好利用蒸汽，即工厂不仅能够提供机器的效率，降低生产成本，而且因为燃油消耗量的减少，工厂能源开支降低，企业的利用自然能够提高，节约蒸汽能源可谓是利己利国的大事。
一、蒸汽发生
零排污蒸汽发生技术是工业锅炉成套节水技术，也是一种新的锅炉水处理技术。锅炉是工业生产和人类生活的热能动力之源，在国民经济中占有重要地位，被誉为工业的心脏是当之无愧的。锅炉的工作介质是水，锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要环节。锅炉是一种热交换设备，把外部能源（煤、油和天然气）燃烧所产生的能量传递到工作介质，使水变成蒸汽。不良的水质中含有较多的有害杂质，如果这种水不经任何处理就进入锅炉，那么水中的杂质会在锅炉中形成水垢或水渣，水垢的形成会大大降低锅炉的导热能力，锅炉结垢将导致炉管过热损坏、燃料消耗量增加、出力降低、缩短锅炉使用寿命，甚至出现事故。因此对锅炉给水的处理十分重要。
1.传统工业锅炉运行模式
传统工业锅炉运行特点：
（1）采用离子交换设备对原水进行软化处理，防止锅炉结垢。
在锅炉给水处理环节，离子交换法在我国锅炉房的普及已达90%以上。当原水经过钠离子交换树脂床时，水中的钙、镁离子与树脂上的无害离子交换，从而把钙、镁离子从原水中去掉，其残余硬度可降至0.05mol/L以下。对于碱度较高的原水，还需要采用软化一降碱处理。采用离子交换法进行水处理，必须排放再生废液，其再生废盐水可导致淡水咸化，在这一环节，排放的废水约占原水的5－15%。
（2）采用热力除氧器除氧，防止锅炉氧腐蚀。
（3）在工业锅炉运行过程中，由于水的高倍浓缩，水中的溶解固形物及悬浮物增加，为了保证蒸汽品质，确保锅炉安全，锅炉要进行必要的连续排污和定期排污。这一环节的排污量约占锅炉补水量的5－10%。
（4）在蒸汽应用环节，传统运行方式只注重热能的利用，而忽视了含能介质的回收。蒸汽做功冷凝后变为热水，这些含有高热值的凝结水，其品质远远高于软化水，接近纯水。但由于凝结水在回收过程中会对钢质管道产生严重腐蚀，铁等腐蚀产物对水质造成严重污染。未经处理的凝结水作为锅炉补充水时，水中所含大量铁离子会在锅炉传热面发生二次结垢及垢下腐蚀，造成更大的危害，使得蒸汽凝结水的回收利用有一定的难度。以前，有很多工业锅炉在系统和用汽装置设计、安装时就没有考虑凝结水的回收利用，将蒸汽凝结水排至地沟而白白浪费。有些用户虽然将凝结水回收作锅炉给水，但由于缺乏有效的管道防腐措施和凝结水处理技术，凝结水回收管道腐蚀严重，凝结水中铁离子含量较高，直接影响锅炉的安全运行。目前，工业锅炉凝结水达标回收利用率不到20%。
2、工业锅炉零排污蒸汽发生技术
零排污蒸汽发生技术是工业蒸汽锅炉节水成套技术。该技术利用化学方法，采用系统综合处理的设计，从蒸汽发生的源头上杜绝污染，消除或减少离子交换再生废盐水、溶盐废水、反洗水、冲洗水、连续排污水、定期排污水和污染凝结水等的排放：抑制凝结水回收系统管道金属腐蚀，消除铁离子对凝结水的污染，实现高热值、高品质的凝结水能够回收至锅炉作为锅炉的补水，可明显减少锅炉燃料消耗，减少软化水用量，降低蒸汽生产成本，改善锅炉水质状况。由于锅炉水质状况的改善，还可以大大减少锅炉排污及排污造成的热能损失，提高锅炉效率，使锅炉运行更加安全。
零排污蒸汽发生技术使锅炉蒸汽发生系统运行方式由大量排污情况下运行（开环运行）改为封闭循环（闭环）运行。该技术改变了锅炉必须在大量排污工况下运行的传统模式，是锅炉水处理技术的重大突破。
零排污蒸汽发生技术的基本工艺流程是：
（1）凝结水处理：在蒸汽管道加入BF－31T高效缓蚀剂，防止蒸汽凝结水对管道的腐蚀，最大限度地回收凝结水。
（2）在凝结水回收率≥70%的情况下，去掉离子交换器（或者尽量减少离子交换器的使用），以尽量减少离子交换剂的再生废水排放；
（3）加入对锅炉运行和停用都起保护作用的BF－30a高效防腐阻垢剂，以防止锅炉本体的腐蚀和结垢；
（4）水质自动监测控制系统。对锅炉水质和蒸汽凝结水质指标的实时检测并自动投加保护剂，使水质指标控制在最佳范围内，使保护剂的各项技术在系统中得到充分发挥。
3、零排污蒸汽发生技术的关键技术
（1）BF－31T凝结水保护剂
BF－31T具有成膜，中和功能，并有合理的汽液相分配比。BF－31T中的成膜剂在金属表面形成单分子层的具有吸附和憎水作用的保护膜，由于成膜剂分子间的空隙比CO2，O2的截面小，从而防止了CO2，O2对金属的腐蚀。中和剂为碱性，既中和了水中的碳酸又为在线检测冷凝水中的保护剂浓度提供依据，合理的汽液相分配比可有效保护金属管道中气相空间，防止了凝结水管道的金属腐蚀及腐蚀产物对凝结水的污染。
（2）BF－30a高效防腐阻垢剂
BF－30a具有使锅炉本体金属处于钝化状态和抑制金属腐蚀过程中阴极反应的双重保护功能，有效地防止了金属本体在运行状态和停炉状态下的氧腐蚀；同时由于BF－30a具有强力螯合作用，加入锅炉水中后，与水中的硬度离子形成稳定的水溶性螯合物，增加了硬度离子在水中的溶解度，大大抑制水垢的形成，同时可以产生缓慢溶解原有水垢的效果；由于BF－30a具有较强的晶格畸变作用、分散作用，晶格畸变功能使碳酸钙晶体在生长过程中破碎，形成外观不规则的小晶体，分散剂吸附在小晶体及金属表面形成双电层，在静电作用下，小晶体之间及小晶体与锅炉金属表面之间互相排斥，避免了在较高硬度水中锅炉金属表面沉积生成水垢。
（3）水质自动监测控制系统
要充分发挥BF－30a防腐阻垢药剂和BF－31T凝结水保护剂的功效，必须保证锅炉水系统中BF－30a和凝结水系统中BF－31T的浓度在一定的范围内。水质自动监测控制系统由检测单元、显示控制单元和投药单元组成。检测单元在线动态检测水质（炉水和凝结水，下同）的PH值和人为的设定值进行比较：将其比较结果经过数据处理后控制投药计量泵的投药量；药剂投加量的变化引起水质PH值的变化；检测探头从采样单元中检测到水质PH值的变化；新的检测结果再和设定值进行比较，改变药剂投加量。这样，就形成了闭环调节控制系统，从而达到较佳的水质控制效果。
二、蒸汽品质优化
1、保持蒸汽的干燥
饱和蒸汽总认为是干饱和蒸汽，这是不太确切的。因为锅炉输送的蒸汽一般都是湿的。在多数框架式锅炉中，特别是那些最新设计的，因为要节约空间，努力做到小型化，因而它更容易产生湿蒸汽。究竟多湿，它决定于许多因素：汽包水位距离排汽口的高低；峰值负荷的大小；锅炉负荷的波动；水表面的压力和水的含盐量。任何其中的一项或几项的综合作用就会使水进入蒸汽中去。
实际上，一个简单的、普通的原因是锅炉水处理不良。一个有趣的试验：锅炉运行炉水含盐量为百万分之二千时，蒸汽带水是5%。如果过量加入水处理化合物，水含盐量增加到百万分之三千时，蒸汽湿度升高到35%。
2、汽水分离
当利用蒸汽作为热载介质时，大多数热交换器的蒸汽侧表面都覆盖着一层水膜（见下图），这是因为蒸汽放出潜热就凝结成水。在任何正确设计的设备中，这种水膜总是不断地往下流，而新到的蒸汽又在表面上凝结。对于同样的厚度，水膜的传热阻力比组成受热面的钢或铁要大60或70倍，比铜要大500到600倍。这样的水膜,尤其当水膜变厚时，会严重影响热量从蒸汽传给被加热的介质，如在空气加热器组中，对用作空间加热或干燥过程的空气或者对任何一些被加热的介质。
3、过热蒸汽
过热蒸汽主要用于动力驱动，一般工艺和加热过程不用过热蒸汽，因为过热蒸汽的温度不能控制，同时它释放热量要比饱和蒸汽慢得多。在输送阶段可以使用过热蒸汽，和饱和蒸汽的主管比，它的凝结水量较少。但仍要考虑排水设备，过热蒸汽系统的排水应和饱和蒸汽排水方法相同。工艺和加热真正需要的是干饱和蒸汽。最理想的情况是从锅炉房得到稍带过热的蒸汽，经过沿途散热损失后，到达用时已经失去过热变成干饱和蒸汽。但这是不切实际的。因为管长有很大的不同，周围气温也总在变化，所以不可能每个用户在所有时间都得到理想的干饱和蒸汽。在运行时，大部分过热蒸汽早就变成了湿饱和蒸汽。
4、减压使用蒸汽
生产蒸汽的压力由企业需要的最高压力来决定，锅炉运行压力不应低于5、6、10巴。当压力低时，锅炉水表面会产生更多的自由水滴，所以输送湿蒸汽的可能性更大。一般要求生产蒸汽的压力要比工艺车间要求的最大压力更高一些。通常的做法是：在较高的压力下发生、传输和分配蒸汽，到蒸汽用户处再减压使用。
这样，锅炉可通过较小管径的主管输送较干的蒸汽，所以它的投资小。到用户处再减压可针对车间工艺的要求提供更为精确的温度控制。使用比工艺过程要求更高压力的蒸汽是没有意义的，而且会造成损耗。
所以，有时必须利用减压阀来将蒸汽减压。使压力降到工艺要求的临界温度所对应的压力。
如果进入减压阀的蒸汽完全是干的（实际上很少是这样），那么离开减压阀的蒸汽将是过热的。在讨论蒸汽品质中我们已经指出，商业用蒸汽总有不同程度的湿度。这时用减压阀就能起到干燥作用。
例如：我们知道，广义的说蒸汽总热、蒸汽的焓在减压阀的两边是相同的。减压阀入口干饱和蒸汽的压力是7巴(假定不是干的，有5%的湿度，即它的干度是95%)，假定压力减到2巴，由于通过减压阀后的蒸汽所包含的热值不变，减了压的蒸汽的干度就是97%,改善了蒸汽品质。
在减压阀的上游侧装一个汽水分离器总是有利的。尽管没有一种分离器的效率能达到100%，如果能在减压阀之前除去蒸汽中97%的水分，再加上减压阀的干燥作用，就有可能使工艺车间得到干燥蒸汽或相当干燥的蒸汽。
5、从蒸汽中排出空气
有的工厂是连续运行的，但大多数工厂是每天早上启动，或者每周启动等等。当一设备停产后，关闭加热器，剩余空气的体积会收缩，这样一来形成了真空就会把空气引入蒸汽空间。
空气可由疏水阀进入，或者通过阀门密封垫进入，可以通过自动或手动的放气孔进入。于是，设备和管道中将充满空气。
空气（不凝性气体）能进入系统的途径另一途径是通过给水。没有处理过的给水都含有氧，因此，补充锅炉的给水会把氧气涌入给水箱的水中。
如果空气未能及时排出，管道内或设备内将是蒸汽与空气的混合物，首先，空气在热传导表面上形成一个绝热层。空气是一个极差的热导体，利用空气的不良导热体的性质可以阻止管道的热损失，故大多数保温材料就是由无数微孔空气泡构成。那么，理所当然，横在蒸汽和产品面之间的空气膜，同样具有减慢传热的速率的效果。
其次，空气不同于蒸汽，不携带有用的热，因此，如果允许空气混入蒸汽，混合气体的热容量就减少，温度就变得更低。
这点遵循道尔顿（Dalton）分压定律，概括起来说，在混合气体或汽体中，总压为组成混合气体的各个气体或汽体所施加的分压之和。不管在任何的蒸汽空气混合物比例下，总是蒸汽的温度要低，单靠控制压力就不能保证加热设备达到应有的温度。
排出空气是必需的， 可以通过手动或自动排出孔将空气排出。常年运行的系统可以采用手动排气， 不过， 最好的办法显然是自动排气阀。
排出空气越快，空气与蒸汽混合的可能性就越小。但千万不要排向凝结水回水管，这样做限制了空气的自由释放， 还能加重腐蚀。
蒸汽主管线安装自动排空气阀
三、蒸汽回收和利用
由于能源的短缺及油价的高涨，如何有效的追回在能源转换（锅炉）和能源利用所散失的热能，是目前企业最迫切需要做的。为了追回散失的热量和发热，很多企业均设置发热锅炉，用以追回较高温度的气（液）热能。
1、二次蒸汽的再利用
从疏水阀放入凝结水回收主管时， 压力低于该温度的饱和蒸汽压力， 高温水中过剩的热就使一部分水吸收汽化潜热再次蒸发成蒸汽， 这就叫做二次蒸汽或闪蒸汽。 有多少水再次蒸发变成蒸汽决定于凝结水和二次蒸汽两者的压力。凝结水的压力越高， 二次蒸汽压力越低， 生成二次蒸汽的数量就越多。
二次蒸汽常常能在需要低压蒸汽的地方得到好的利用。这时主要维持设计需要的压力。这时可采用控制压力的设备， 即减压阀来调节新的蒸汽压力。下图是典型系统布置。
利用二次蒸汽预热锅炉给水原理简图
2、凝结水的净化再利用
理论上说，凝结水是洁净的，可以直接回用的， 但实际当中， 凝结水往往含有过量的铁离子或者油类污染物。尤其是石化行业的蒸汽设备泄漏问题经常发生， 凝结水含油往往过高， 含油量约8～ 530mg/L、含铁量100～ 500μg/L,不能直接回中压锅炉使用。虽然， 回收了不少凝结水， 但是由于无法将凝结水直接补充锅炉中， 也只好降级使用， 或者易地排放了。这也是许多企业对回收凝结水没有信心的原因之一。有的企业将含油凝结水送入到采暖循环水中， 看上去节约了部分资源和热量， 但长期带油进入管道等于埋伏了安全隐患， 非常不可取。
高温凝结水净化工艺流程简图
净化装置布置图
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