蒸汽管道閥門布置選型管道材質
蒸汽系統的管道通常采用無縫鋼管，冷凝水管道也可使用相同材質的管道，常見的包括碳鋼和不銹鋼兩種。個別行業也會使用銅管。對于高溫的過熱蒸汽主管，為了增強管道在高溫下的應力和柔性強度，可能會選用一些合金管道，如增加鉻和鉬的含量。
二、蒸汽管道閥門布置選型管道口徑計算
這里僅介紹流速法 一般來說，飽和蒸汽在管道中的流速在15至40m/s。若超過40m/s，將發生嚴重的噪聲和沖蝕情況，因為大多數情況都是濕蒸汽。若是非常干燥的蒸汽，且保溫很好，輸送距離較短，則水平的直管道，允許流量適當增大，但*大不應超過76m/s，這種情況蒸汽到達用汽點時能保證其所需的壓力。
如果僅僅考慮壓降，是允許更高的蒸汽流速的；但對于長距離的輸送管道，為了避免產生較高的壓降，通常把流速限制在15-20m/s以內。
已知蒸汽壓力、流速和流量這些參數可選擇相應的管道口徑。也可通過算數計算選擇管道口徑。
體積流量 (Q m3/s)= 流速 (w)* 流道截面積(S)， 流道截面積(S)= π* D 2/4
體積流量 (Q m3/h)= 質量流量(G)*比容(v)*1000
因此，質量流量(G)*比容(v)*1000= 3600*流速 (w)* π* D 2/4
D =(4000*G* v /3.14*3600* w)∧1/2=0.5945(G* v/ w)∧1/2 (米)
我們把直徑D轉化為Dn管徑，以mm為單位，對于蒸汽、給水、工業水等單相流體的管道，根據選定的介質允許流速，就得出如下簡化公式：
式中：Dn——管道內徑（mm）
G——介質質量流量（t/h）
Q——介質體積流量（m3/h）
v——介質比容（m3/kg）--根據蒸汽壓力查蒸汽表可得
w——介質流速（m/s）
*終選定管道直徑，一般應根據運行中介質*大流量和*大流速來計算，選*大流速則要考慮管道允許的*大壓力損失。由于管徑和管壁厚度的偏差，計算時應考慮10%的裕量，并圓整為標準的管徑。
舉例說明：
蒸汽流量2t/h，進口壓力 = 5 barg，*大流速 =30m/s，計算應該選用多大的管道？
解：查蒸汽表，查出5 barg壓力時，比容v=0.321345 m3/kg
Dn=594.5*（2*0.321345/30）∧1/2=87mm
放大10%余量并圓整，應該選用*接近的管徑100mm，即我們常說的DN100。
利用以上公式，可以把經常用到的各種流速下不同管徑對應的流量計算出來，并整理成表格，方便大家查閱，詳見《8.2蒸汽管道選型表》
三、蒸汽管道閥門布置選型蒸汽管道選型錯誤的危害
1、蒸汽管道選型過大會造成：
A、管道、閥門、接頭等費用增加。
B、安裝費用更高，包括支撐工作、保溫等。
C、由于散熱快，熱損失增加，蒸汽管道內形成的冷凝水量增加，降低了蒸汽品質，降低了熱效率，還可能形成水錘破壞閥門管道和設備。
據經驗，一般80mm口徑蒸汽管道的安裝費用比50mm口徑蒸汽管道的安裝費用高出44%，
由于更多的傳熱面積，80mm絕熱管的熱損失比50mm絕熱管的損失多21%；80mm非絕熱管的熱損失比50mm非絕熱管的熱損失多50%。
2、蒸汽管道選型過小會造成：管道選型過小，會導致蒸汽流速增大。
A、高的蒸汽流速會產生高的蒸汽壓力降，到達用汽點時壓力過低，從而降低用汽設備的性能。
B、用汽點沒有足夠的蒸汽量。
C、蒸汽流速加快，容易產生沖蝕、水錘現象和噪聲污染。
一、蒸汽管道配送系統應滿足如下要求：
1、確保從鍋爐出來后盡量保證飽和蒸汽的干度；
2、要正確布置
3、要選擇正確的管道口徑；
4、要保溫；
5、要合理布置膨脹節；
6、蒸汽配送主管上要有足夠的疏水點；
7、用汽點能得到高品質的干飽和蒸汽；
8、要滿足“高壓輸送、低壓使用”的原則，設置減壓站；
9、要避免水錘；
二、蒸汽管道布管規則：
1、從鍋爐出來后的蒸汽管道應略微向下傾斜，在盡可能的情況下，要保證傾斜度1:100~200，該坡度將確保冷凝水在重力和蒸汽流動的作用下流向排放點，當然排放點一定要設置合理的疏水閥。
2.長距離管道布置：所有低點和每隔30-50米要安裝一個疏水閥。
3.蒸汽管道向上布置。
4.應采用偏心變徑，而不應該用同心變徑，會產生水錘。
5.從主管道上取汽，應該從主管頂部接分支管，這樣可以得到*干燥的蒸汽；若從底部取汽，冷凝水和雜質全部跟隨蒸汽往下游輸送，影響設備有效運行。
6.垂直安裝的蒸汽管道應該比水平安裝的口徑選大一點，因為垂直管的蒸汽流速會加快。
7.過濾器Y型盡量與管道處于同一水平面上，即側裝；Y型若在下部，會造成水錘。（下圖：不建議）
一般來說，在每個疏水閥、流量計、減壓閥、調節閥和關健設備之前要安裝與管道同徑的過濾器。
8、排除空氣和不凝性氣體，末端要加裝排空閥。
9、 應在任何關鍵的用汽設備前和減壓閥前，應該安裝汽水分離器，以便使用干燥的蒸汽。
三、蒸汽管道閥門布置選型疏水點設置
1、 蒸汽管道應每隔30~50 m布置一個疏水點；
2、 在任何的管道低處也應布置疏水點；
3、 在主管和分支管末端應布置疏水點；
4、 在減壓閥或氣動控制閥前3米以內應布置疏水點。
5、 布置疏水管道時，應在蒸汽主管下方設置一個大口徑的集水槽以收集冷凝水。
一、冷凝水積存的原因：
1、疏水閥排量選小了，來不及排放，導致冷凝水積存；
2、疏水閥被堵住了；
3、高速流動的蒸汽管道內未能排除冷凝水。
4、有溫度控制的應用中，冷凝水被提升至回收管，或是回收至有壓力的系統中。
5、由于公共回收管口徑偏小造成滿溢或是節流及閃蒸蒸汽作用，冷凝水無法進入或無法在回收管道內運動。
6、設備停機后，系統沒有進行排水，導致大量冷凝水積存。
二、冷凝水積存的危害
冷凝水主要積存于疏水閥前的管道和設備底部，但系統停機后，所有管線均有可能積水。
1、若疏水閥排量不夠或部分堵水，導致物料升溫緩慢，無法達到工藝要求的溫度，影響制品的質量。
2、因積存的冷凝水在盤管外形成一層水膜，阻止蒸汽加熱，導致換熱效率降低；
若冷凝水積存過多，占據了設備內的越多空間，蒸汽就越是不能進入盤管內進行換熱，這樣效率幾乎為零，完全無法進行生產。
3、高溫冷凝水積存于管道和設備底部，導致設備內表面上產生拉應力,使設備底部出現令人擔憂的應力裂縫腐蝕,造成設備的迅速損壞,甚至發生災難性的后果一設備可能爆裂。
4、因冷凝水的高溫腐蝕性，導致設備和管道很容易被腐蝕，使用壽命縮短；
5、冷凝水積存，可能產生水錘，從而導致加熱器管道穿孔，排水管道也可能穿孔，壽命大大縮短，同時還會因其嚴重的振動。
水錘發生時，高速流動的冷凝水碰撞管道安裝件、閥門或設備，壓力可能為正常壓力的好多倍，使管壁材料承受很大應力；壓力的反復變化，會引起管道和設備的振動和巨大噪音，嚴重時會造成管道、管道附件及設備的損壞，并伴以幾乎爆炸的效果。當壓強過高時，將引起管子的破裂，反之，壓強過低又會導致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件。
1、空氣導致的升溫問題
生產中我們有時會發現，蒸汽壓力和流量都足夠，而產品的溫度卻始終達不到要求，這可能是因為系統中混入了空氣所致�？諝獗徽羝�一起攜帶到換熱表面，當蒸汽冷凝后，空氣會殘留積聚在換熱表面形成絕熱層，阻止蒸汽傳熱，導致產品溫度不達標。
空氣的導熱系數為0.025W/(m·℃)，而水的導熱系數為0.6W/(m·℃)，鐵的導熱系數為75W/(m·℃)，
銅的導熱系數為390W/(m·℃)。所以說按導熱系數來看，1mm的空氣膜相當于15m的銅墻。
空氣的傳熱熱阻是鋼的1500~3000倍，是銅的8000~16000倍，這表示0.025 mm厚的空氣層相當于400 mm厚銅壁產生的熱阻。
A、蒸汽和空氣混合物
對于蒸汽和空氣混合物，由于空氣的存在會使蒸汽的溫度比實際的飽和溫度低�；旌蠚怏w的總壓力是各混合氣體的分壓力之和，這就是道爾頓分壓定理。分壓力為每個組分充滿整個混合氣體空間所產生的壓力。
這種現象對加熱器和殺菌設備都影響很大。例如，殺菌罐或殺菌釜，為了殺死細菌，必須保證*低的滅菌溫度，如果有空氣存在，蒸汽就無法保證這個滅菌溫度，需要再次滅菌，降低了生產效率，但是也可能造成產品報廢。
B、蒸汽和冷凝水系統的其它空氣來源
空氣也可能溶解在鍋爐補給水和冷凝水（暴露在空氣中吸收空氣中的氮氣、氧氣和二氧化碳等）中而進入系統。當水在鍋爐中被加熱，這些氣體會釋放出來并隨蒸汽進入分配系統。
總之，系統中的空氣會導致以下問題：
設備升溫變慢、冷凝水中出現氣泡、對管道設備的腐蝕。
2、排除空氣
空氣的平均摩爾質量是29, 蒸汽（水）的摩爾質量是18，因此一般認為空氣比蒸汽重一些，但是，因為蒸汽和空氣的密度與壓力、溫度、空氣在蒸汽中占的比例有很大關系，所以在某些條件下，空氣可能比蒸汽輕，因此，在哪個位置安裝排氣裝置，要仔細分析工況，可能在低點裝，也可能在高點裝。
自動排空氣閥是利用熱靜力原理工作，安裝在蒸汽和空氣能到達的地方。如果排氣閥直接裝在加熱器上，且在接近蒸汽飽和溫度下工作，換熱器傳遞的熱量可能會使排氣閥關閉，或者至少排氣速度減慢。因此排空氣閥和其相連的管道不要保溫，且*好在排空氣閥前加裝300mm的短管，這樣既可以積聚空氣又可以使得排氣閥的溫度低于加熱器蒸汽空間的溫度，以確保排空氣閥正常工作。
當排空氣閥排氣時，不可避免地會排出一些蒸汽和空氣的混合氣體，這經常被誤認為是泄漏蒸汽，其實是正常的現象。如果工作正常，我們發現排氣閥排放程度逐漸減少直至停止，這說明排氣閥工作正常。如果排氣閥長時間排放且沒有關閉跡象，則說明發生了故障，應該檢查修理了。
3、哪些工況需要安裝排氣閥？
A、蒸汽主管的末端：空氣一直被推到末端積聚，因此要安裝排氣閥，且排氣閥應裝在管道的頂部，或至少裝在可能出現的冷凝水面之上，這樣將會排出大部分空氣。
B、夾套鍋
鍋中的物料加熱時，溶解在其中的空氣就會冒出，氣泡出現在鍋的內壁上，而有一部分冷區內壁會缺少氣泡，說明與之相鄰的夾層有空氣積聚，如果疏水閥沒有自帶排空裝置，又沒有裝排氣閥，氣泡將*后出現在夾層鍋的底部，靠近冷凝水出口處，以及頂部蒸汽進口的另一側。
還有非常多類似的設備，如蒸煮鍋、烤箱、蒸箱、多層加熱器、油預熱器等等。因此，夾套鍋必須選用自帶帶排裝置的浮球式疏水閥（現在大多數疏水閥都有此排氣功能了），疏水閥*好安裝在鍋的底部，使得冷凝水和空氣在重力作用下排出來。排空氣閥*好裝在高處，蒸汽進口的另一側，有經驗的制造商都會在此處安裝排空氣裝置的。
C、干燥滾筒（造紙和印染行業）：在水平滾筒旋轉軸的一側通入蒸汽，物料和滾筒的外表面接觸進行加熱干燥，冷凝水通過虹吸管經過滾筒旋轉軸蒸汽的同一進口側或滾筒的另一側排出。由于滾筒比較大，所以在啟動階段要排除的空氣量也很大，在正常工作情況下，空氣會積聚并引起滾筒外表面出現冷區，導致制程中的物料出現質量問題，所以自動排空氣閥很重要，如果要達到理想效果理應安裝排空氣閥。
這類設備需要選用帶有破蒸汽綁裝置的疏水閥，還需要安裝單獨的排空氣閥排出大量的空氣，這將大大提高的熱效果。
D、群組排氣
蒸汽設備的設計者有時為了節約費用，將兩個或更多的蒸汽空間遠端直接在一起安裝一個排空氣閥，而不是每個蒸汽空間各自安裝�？墒沁@種方式并不成功，如多盤管空氣加熱器，每組盤管都有控制閥控制進汽，當一組盤管的蒸汽到達后，排空氣閥就會關閉，而其它組盤管的空氣就不能排出了，之后排空氣閥內的蒸汽冷凝，新蒸汽又進入，當進入的蒸汽所含的空氣很少時，排空氣閥就會迅速關閉，其它盤管內的空氣和蒸汽的混合氣體就不會到達排空氣閥位置，群組排空氣是不成功的，應當盡量避免，同樣也要盡量避免群組疏水。
E、大型設備
正常排空氣閥的口徑只有DN15，排量也比較小，可是有些場合需要排出的空氣量很大，例如食品行業用的大型滅菌器、蒸餾罐，大型高壓鍋、橡膠硫化機和大型空間加熱器等，需要排出的空氣量很大，這樣就需要并聯安裝大量的排空氣閥。另一個可選擇的方案是使用氣動控制閥或氣動截止閥，依靠感應溫度來排放，設定溫度應該為100℃或稍低幾度。
安裝施工必須小心，切忌撞擊脆性材料制作的閥門。
　　安裝前，應將閥門作一檢查，核對規格型號，鑒定有無損壞，尤其對于閥桿。還要轉動幾下，看是否歪斜，因為運輸過程中，*易撞歪閥桿。還要清除閥內的雜物。
　　閥門起吊時，繩子不要系在手輪或閥桿上，以免損壞這些部件，應該系在法蘭上。
　　對于閥門所連接的管路，一定要清掃干凈�？捎脡嚎s空氣吹去氧化鐵屑、泥砂、焊渣和其他雜物。這些雜物，不但容易擦傷閥門的密封面，其中大顆粒雜物(如焊渣)，還能堵死小閥門，使其失效。 安裝螺口閥門時，應將密封填料(線麻加鋁油或聚四氟乙烯生料帶)，包在管子螺紋上，不要弄到閥門里，以免閥內存積，影響介質流通。
　　安裝法蘭閥門時，要注意對稱均勻地把緊螺栓。閥門法蘭與管子法蘭必須平行，間隙合理，以免閥門產生過大壓力，甚至開裂。對于脆性材料和強度不高的閥門，尤其要注意。須與管子焊接的閥門，應先點焊，再將關閉件全開，然后焊死。
　　(三)保護措施
　　有些閥門還須有外部保護，這就是保溫和保冷。保溫層內有時還要加拌熱蒸汽管線。什么樣的閥門應該保溫或保冷，要根據生產要求而定。
　　原則地說，凡閥內介質降低溫度過多，會影響生產效率或凍壞閥門，就需要保溫，甚至拌熱;凡閥門裸露，對生產不利或引起結霜等不良現象時，就需要保冷。保溫材料有石棉，礦渣棉、玻璃棉、珍珠巖，硅藻土、蛭石等;保冷材料有軟木、珍珠巖、泡沫、塑料等。
　　(四)旁路和儀表
　　有的閥門，除了必要的保護設施外，還要有旁路和儀表。安裝了旁路。便于疏水閥檢修。其他閥門，也有安裝旁路的。是否安裝旁路，要看閥門狀況，重要性和生產上的要求而定。
　　(五)填料更換：
　　庫存閥門，有的填料已不好使，有的與使用介質不符，這就需要換填料。
　　閥門制作廠無法考慮使用單位千門萬類的不同介質，填料函內總是裝填普通盤根，但使用時，必須讓填料于介質相適應。
　　在更換填料時，要一圈一圈地壓入。每圈接縫以45度為宜，圈與圈接開180度。填料高度要考慮壓蓋繼續壓緊的余地，現時又要讓壓蓋下部壓填料室適當深度，此深度一般可為填料室總深度的10-20%。 對于要求高的閥門，接縫角度為30度。圈與圈之間接縫錯開120度。 除上述填料之外，還可根據具體情況，采用橡膠O形環(天然橡膠耐60攝氏度以下弱堿，丁晴橡膠耐80攝氏度以下油晶，氟橡膠耐150攝氏度以下多種腐蝕介質)三件疊式聚四氟乙烯圈(耐200攝氏度以下強腐蝕介質)尼龍碗狀圈(耐120攝氏度一下氨、堿)等成形填料。在普通石棉盤根外面，包一層聚四氟乙烯生料帶，能提高密封效果，減輕閥桿的電化學腐蝕。
　 在壓緊調料時，要同時轉動閥桿，以保持四周均勻，并防止太死，擰緊壓蓋要用力均勻，不可傾斜。
蒸汽管道閥門布置選型止回閥又稱逆止閥、逆流閥、單向閥，就是防止介質倒流的閥門。那我們為什么需要使用止回閥呢？哪些工況需要使用止回閥呢？
1、在流量計、減壓閥或控制閥等重要閥門后面安裝止回閥，可以保護這些閥門；
2、避免水錘破壞問題，如安裝在疏水閥后，或其他液體介質管道上；
3、在疏水閥后安裝止回閥，防止管道設備內積水；
4、在提升管道前安裝止回閥，防止液體因為重力而倒流的問題；
5、離心泵的出口安裝止回閥，在泵停止后，防止液體回流使泵倒轉，損壞泵，為了防止進一步損壞泵前的儲罐，還應該加裝一個截止閥，，在停泵前用來先排放管內液體。
6、 鍋爐給水管道上安裝止回閥，因為止回閥的一側是水，一側是蒸汽，可以防止鍋爐內蒸汽回流到水箱。
7、把對夾式止回閥倒過來裝，相當于破真空閥。
我們這里著重討論止回閥在冷凝水回收系統上的應用。
1、疏水閥后安裝止回閥
A、 當冷凝水需要集中收集到公共回收管線時，必須在每個疏水閥后加裝止回閥。因為這時高壓的冷凝水會回流到低壓設備處，阻止低壓設備的冷凝水排放，不僅影響到低壓設備的加熱升溫效率，還可能會損壞疏水閥和設備。
B、如果疏水閥對空排放，即疏水閥出口連接單獨的排水管，且向下排放，就不會發生倒流的情況，那就不需要安裝止回閥了。
C、如果疏水閥是對空排放，但是后面冷凝水管道又提升，也需要在疏水閥后加裝止回閥，否則冷凝水也會因為自重而倒流，產生水錘，損壞疏水閥內部件。
2、疏水閥后安裝了止回閥就可以解決水錘嗎？
A、產生水錘的因素有很多，但是，若是因為冷凝水回收管道提升而產生的水錘，則安裝止回閥就確實能解決水錘破壞的問題，其他原因的水錘則需要通過其他方法去解決。
B、若水錘是產生在設備內部，則在疏水閥后安裝止回閥是解決不了水錘的。因為疏水閥選型錯誤或其他各種原因造成疏水閥前管道和設備內積水，或者停機時因為設備內快速冷凝形成真空，造成大量冷凝水積存在設備內，這些情況產生的水錘，與是否在疏水閥后安裝止回閥沒關系。