泰浦达热能中国企业实现未来蒸汽工业革命（第二版）

第一次工业革命（蒸汽时代）：1765年中国还是农耕社会，瓦特改进纽科门蒸汽机大幅度的提高了蒸汽机动力，以蒸汽机作为动力被广泛应用，人类进入“蒸汽时代”。

第二次工业革命（电气时代）：19世纪60年代后期（1860年~1869年）西方国家内燃机的使用人类进入了“电气时代”生产力飞跃发展。

第三次工业革命（信息时代）：1950年开始人类进入了航天技术和信息技术革命，以原子能、芯片技术等为代表将科学技术转化为生产力，中华人民共和国建国初期，百废待兴，没有工业基础。

第四次工业革命（绿色工业革命）：是以人工智能、机器人、清洁能源等技术突破口的工业革命，以提高资源生产率，减少污染排放，此时的中国与发达国家站在同一梯队。

近两百年来，世界工业化 、现代化进程中，出现了三次工业革命的机遇 。在前两次工业革命中国一直处于边缘地位，失去了工业革命机遇，经济急剧衰退，在上世纪80年代中国侥幸上了第三次工业革命末班车，进入了信息时代，如今中国成为世界最大ICT（信息通信技术）生产国、消费国、出口国，正在成为领先者。进入21世纪，中国第一次与美国、欧盟、日本等发达国家站在同一起跑线上，在加速信息工业革命的同时，正式发动和创新第四次绿色工业革命，第四次工业工业点亮了“中国智造”。

每次的工业革命都使生产力的迅速提高，泰浦达致力于帮助中国企业实现未来蒸汽工业革命，开启绿色智慧蒸汽时代，这是一体化的蒸汽解决方案（从智慧设备到智能应用），从科技创新到业务模式创新的模式。

泰浦达热能的模块化蒸汽锅炉以低水容积（水量低于30L） 、减少占地面积、快速启动、按需供汽等特点，将一台锅炉分解成数个模块再集成的蒸汽系统，带来低氮排放（Nox）、智慧变频供汽、可扩展性（根据企业将来发展易于增容）等众多优势，泰浦达把一个100年里变化很小的技术颠覆性革命并加以不计其数的实践论证，建立一个低含水量、按需供汽、高压蒸汽锅炉系统（有炉无锅的设计也可以称为蒸汽炉）。

根据国家市场监督管理总局2020年10月29日颁布《锅炉安全技术规程-TSG特种装备安全技术规范》规定，水容积小于30L不属于特种装备，安装前无需报审、安装后无需政府相关机构年检。含水量低的蒸汽锅炉优势不只是繁琐审批与年检，结构的革命让蒸汽锅炉模块化，减少了占地面积，快速启动，根据泰浦达用户数据多年积累以及长期各项数据跟踪，一台低含水量的蒸汽锅炉按需供汽后，不会产生爆炸风险与机会，会非常安全，免去持证司炉工（减少人工）。可能有些监管薄弱区域使用热水锅炉、蒸汽锅炉以及用于加热的低压蒸汽锅炉在没有任何类型的许可监督下运行以及没有持证司炉工管理，但安全隐患不可忽视。

如传统结构锅炉，一台200马力（国际单位）的小型锅炉，工作压力在1mpa,其运行过程中包含3785kg的水，以潜热的形式储存的能量超过700万btu（国际热量单位）。如果一个压力容器破裂，613kg的水突然扩张到1600倍的体积，相当于981178kg水，这大约是一个奥林匹大小的游泳池容积的40%，这是比锅炉房的容积还要大很多，至于结果：只要百度下“锅炉爆炸”就能明白危险性。

当水在远高于大气压的压力下处于饱和状态是，存在固有的危险，危险的大小有两项：1.存在饱和水的体积。2.该体积在大气压以上的增加。那么如何让蒸汽锅炉更安全呢？ 总的来说，传统结构蒸汽锅炉行业并无法从根本上解决这个问题。而是通过“自动安全装置”“特种装备压力容器生产许可”以及每年的特种装备年检规避风险。经过严格落实后，锅炉爆炸事故也越来越少，但时不时的还会有相关锅炉爆炸的新闻报告。就如汽车工业的发展安全从安全气囊、ABS、在到前后摄像头等等，科技一直在革新进步。如今，每个企业都在寻找更安全、更节能、维护更少的能量传递方法来完全取代蒸汽，在目前市场下，热水发生器和工业热流体加热器取代了以前由蒸汽提供的服务系统。怎么建立一个安全的蒸汽系统？首先要做的是降低水容量，也是最直接有效的降低爆炸风险。如果没有水，就不会产生蒸汽。在传统锅炉结构中，在需要的温度和压力下，压力容器中必须由足够的水产生足够量的蒸汽（蒸发量越高，水容积越大，而爆炸的破坏性也越大），怎么设计一款锅炉能够保证足量的蒸发量以、需的蒸汽压力，还不需要那么大的水容积保证安全呢，这是泰浦达一直研究的课题？

工业革命中，蒸汽刚开始应用，大多数锅炉是手动供煤的，将燃煤铲到炉子里，水位控制与给水传输也非常原始，然而蒸汽出口，蒸汽流量和压力会随着供热或生产工艺需求的变化而变化。这些蒸汽需求变化波动非常频繁，司炉工调整热量输入或水位以跟上这些变化。

事实上，控制热量输入以及水位和流量仍然是低含水量、模块锅炉的最大挑战。模块蒸汽锅炉设计中取消了水量缓冲、储水压力容器，必须设计成能够对蒸汽需求变化做出瞬间反应的燃烧器和水位控制，并且协调一致，在传统结构锅炉中的蓄能器特性已经不存在了，当蒸汽需求突然上升时蓄能器突然补偿蒸汽，而泰浦达的模块锅炉立即从低火转换到高火补偿，这也意味着如果蒸汽需求突然消失，模块锅炉将会自动停火供汽，如果一味降低锅炉水容积也是非常危险的，企业的工况变化迅速，会造成“热冲击”的风险。这时需要增加缓冲，从设计角度来看，为了满足企业不同工况所需的蒸汽快速变化，传统结构锅炉则没有这个风险，泰浦达利用“浮动集管”设计，即水管上方的压力容器部分有这些水管支撑，并允许他们在膨胀收缩时自由浮动以缓冲。在某些情况下，例如燃烧器的控制，快速响应的要求，要求瞬间做出决策，如果调节太慢，不能使锅炉从低火状态达到满负荷输出，这时需要控制系统有卓越的感应与相操作相应逻辑。

从维护角度来看，有两个输出级，没有固定水位线，通过液体体积控制的一系列探针和控制逻辑维持每个级别的水位，无论低火还是高火。虽然机械上简单没有移动部件，但复杂的地方在于锅炉“大脑”编写的控制逻辑。简单说来，控制逻辑从典型的垂直多级给水泵输送给水，或者不停止输送，时序逻辑确保给水流量以适当的流速和压力输送，这种off/on流量设置，提供了可靠的水位控制，并在出现非正常时及时停止工作，例如：出现故障，锅炉将迅速离线，并发出警报，要求操作人员物理检测后物理复位。

控制系统是低含水量的蒸汽锅炉按需运行能力的核心“大脑”，开启了模块化结构（多锅炉系统运行），这让每个模块内含水量都非常低，保持安全，模块化架构系统成功运行的管件是主控制器和其中包含的逻辑智能算法俗称“智能变频”，它能自动启动、停止，改变燃烧状态，并调整不同模块燃烧，以匹配实际应用中的蒸汽需求，由主蒸汽管压力监测。

内容说明：

（1）我们要知道一个常识（水与蒸汽的体积比例大约是1：1600，就是说：1公斤蒸汽的体积是1公斤水的1600倍），所以锅炉水容积越大，爆炸的威力也越大。

（2）将水转化为蒸汽所需的能量，则是锅炉行业常说的术语“潜热”，我们在曾在学校物理课上试验，观察水加热到沸腾时的温度变化，水的温度上升到100℃开始沸腾，持续数分钟后蒸汽产生了，其实我们没有停止向水中增加热能，为什么保持100℃会产生蒸汽? 因为我们增加了“潜热”，潜热就是储存在饱和水蒸气中的热能。

（3）压力和温度对水的物理状态的影响至关重要，当我们在曾经的物理课上的“大气条件”下烧水，大气条件随着海拔高度变化而变化，比如我们高原地区水沸腾温度往往比平原地区温度低。同样，当压力增加到大气压以上时，沸点会高于100℃。事实上，水沸腾的温度和水的压力有直接关系，我们将这种现象成为饱和条件。例如：在2个大气压的压力下，水大概在121℃左右才会沸腾。反之，有压力我们进入了闪蒸气。如果在121℃左右和15psi的饱和条件下加压水的压力突然降到0个大气压，存在的潜在能量将导致一部分水立即闪蒸成蒸汽。

（4）关于闪蒸蒸汽，随着与大气条件的压差增强，瞬间闪蒸成蒸汽的加压水量比例增加。比如前面所述，为了将压力15psi降到0psi闪蒸出3.79kg100℃的加压水，需要存94.7kg，因为由该降压产生的闪蒸蒸汽的百分比大约在4%，如果出现对应于60psi的饱和条件下，该百分比将跃升到10%，在对应于250psi的饱和条件下，闪蒸蒸汽的百分比约为可用加压水量的20%。

参考资料：

《世界近代现代史》

《半月谈》1950年的中国：那么艰难，那么勇敢

《掌控第四次工业革命再次点亮“中国智造》