熱電聯產蒸汽疏水閥選型

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之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹熱電聯產蒸汽疏水閥選型熱電聯產集中供熱已成為*的節能減排技術。文章分析了影響供熱蒸汽管道溫降的主要因素，對蒸汽溫降過大而導致用戶端溫度過低的問題提出了解決方法。

熱電聯產蒸汽疏水閥選型關鍵詞：蒸汽管道；溫降；影響因素

為了滿足周邊企業不斷增長的熱需求，廣州南沙某熱電廠新建了2×DN600的供熱管道，主管長約5 km。蒸汽正常初始參數為1.3 MPa，310℃。4月份投運后，業主向設計單位反映，蒸汽溫降過大，輸送到用戶時，已經為濕飽和狀態，不能滿足用戶需求。電廠供汽參數約為1.3 MPa，310℃，流量20～30 t/h，用戶暫只有1家，輸送距離約3 km，其余熱用戶還未接通。管道采用低架空敷設，個別段采用地埋管道。保溫采用硅酸鹽材料，管道原設計保溫層厚度為150 mm，后來施工時，業主將保溫厚度加到200 mm，保溫層結構外表面溫度下降大約5℃。為了檢查保溫材料安裝情況，業主沿途撕開了幾處保溫結構，發現保溫厚度基本達到要求，鍍鋅鐵皮外表面溫度大約40℃。
選擇疏水閥前要考慮哪些問題？
疏水閥的公稱壓力、公稱通徑、高允許壓力、高允許溫度、高工作壓力、高工作壓力、低工作壓力、高背壓率、凝結水排量等應符合蒸汽管網的工況條件。選用蒸汽疏水閥還應考慮“疏水閥的額定排水量等于蒸汽使用設備的凝結水產生量乘以選用倍率”。
1、根據實際使用工況確定蒸汽疏水閥入口與出口的壓差。蒸汽疏水閥的入口壓力是指閥入口處的低工作壓力；疏水閥出口壓力是閥后可能的高工作背壓。
2、根據工藝條件確定在正常工作時可能產生的凝結水量，乘以修正系數，對照疏水閥的排水量選擇某一型號的疏水閥。
3、疏水閥種類多，其結構原理不同，所以應根據不同的使用場合選用不同的結構形式。
需要立即排除凝結水的場合，如蒸汽透平、蒸汽泵、蒸汽主管線等，不宜采用有過冷度的疏水閥，如脈沖式疏水閥和恒溫型波紋管式疏水閥。
凝結水低于額定大排水量15%時，不應選用脈沖式疏水閥，因為在這種條件下，新鮮蒸汽容易從排泄孔流失。

浮球式疏水閥工作圖
疏水閥
1 計算過程分析
管道保溫結構外表面散熱是引起管道內蒸汽溫度下降的原因，單位質量蒸汽的散熱量直接決定了蒸汽的溫降量，而在流量一定的情況下，初始溫度又是決定終點溫度的關鍵因素。
計算分析過程如下：首先計算保溫結構外表面傳熱系數，保溫結構外表面的傳熱系數為保護層輻射傳熱系數與對流傳熱系數之和。
式中：a為保溫結構外表面傳熱系數，W/m2·K；ac為輻射傳熱系數，W/m2·K；an為對流傳熱系數，W/m2·K；w為室外風速，廣州年平均風速度2.2 m/s；南沙區可取2.4 m/s；D1為保溫層外徑，1 026 mm；ε為保護層材料黑度，鍍鋅鐵皮可取0.25；ts為保護層外表面溫度，40℃；ta為室外環境溫度，20℃。
計算出傳熱系數后，就可以計算出管道上的散熱量，根據蒸汽流量，可以計算出單位蒸汽的焓降，其計算關系如下：
式中：Q為管道保溫結構外表面散熱量，W；L為管道長度，3 000 m；△h為蒸汽焓降，kj/kg；q為蒸汽流量，kg/s。
蒸汽終點參數計算如下：
h1=h0—△h（6）
P1=P0—△P（7）
式中：h1為蒸汽終點焓值，kj/kg；h0為蒸汽初始焓值，kj/kg；P1為蒸汽終點壓力，MPa；P0為蒸汽初始壓力，MPa。
供熱蒸汽管道一般在設計流量下壓降大約
0.1 MPa/km，管道較長時可取低，本文中的計算流量低于設計流量，為了簡化分析，壓降取0.05 MPa/km。

計算蒸汽疏水閥每小時泄露的蒸汽量
任何形式的蒸汽泄漏都意味著大量的能源浪費和環境污染，同時消耗企業的資金，提高企業的運行成本，進而影響企業的競爭力。
在10bar g的壓力下，一個3mm的小孔每小時可以泄漏約26kg的蒸汽。
疏水閥的品種很多，各有不同的性能。選用疏水閥時，首先應選其特性能滿足蒸汽加熱設備的運行，然后才考慮其他客觀條件，這樣選擇你所需要的疏水閥才是正確和有效的。
回收的高溫凝結水為寶貴的軟水，回收率可達95％以上，疏水閥不但含有大量可利用的“顯熱”，而且也可大幅減少鍋爐用水和生產用水，同時也減少了污水的排放量。

   
從以上分析的節能、節水效益可以看出，以前被很多企業所忽視的節汽和高溫凝結水回收利用問題上，疏水閥是大有文章可做，是大有潛力可挖的。對高溫凝結水無泵背壓自動提升技術的開發和應用，為企業開辟了又一條節能、節水之路，疏水閥效益是看得出、摸得著，是實實在在的“純利潤”。
工廠的蒸汽系統由一定數量的管道、法蘭、閥門、接頭、儀表、彎頭、容器等組成，任何微小的小孔，會造成看似微小的泄漏。當這些泄漏(有些容易看見，有些不容易發現)加在一起，在乘以運行的時間，那會是一個非常可觀的數字。經驗表明，僅僅是采用合適的疏水，及時檢查、維護，就可以幫助工廠節約10-30%的燃料費用。

從圖中可知，一個10mm的小孔在1barg的操作壓力下，每小時泄漏的蒸汽量為55kg/h。
一天24小時，一周七個工作日，一年50個工作周=8400小時，則每年浪費60噸煤。
沒有*直通的失效疏水閥泄漏損失為理論值的20%~50%，那么保守的計算，每年也將浪費12~30噸煤。
其實我們可以通過一個簡單的公式將以計算蒸汽泄漏量 Q (kg/h) = A2 x B x C
A = 小孔直徑 (mm)
B = 4 (常數)
C = 蒸汽壓力(P1+0.1)(MPaG)
蒸汽水疏水閥蒸汽泄漏量以及耗費成本

2 影響因素分析
從計算過程可以看出，影響終點溫度的參數有保護層材料黑度、保溫層厚度、室外環境、管道長度、初始參數等。保護層材料黑度的影響比較明顯，即黑度越大，散熱量越大，終點溫度越低。
本文擬從蒸汽流量、保溫層厚度、初始溫度及室外風速等4個方面對此問題進行分析。
蒸汽疏水閥是否應該采用保溫措施？ 某些類型蒸汽疏水閥是以溫差為其工作原理，故這些類型的疏水閥不能采取保溫措施。機械式疏水閥（浮球式和倒吊桶式）可以采用保溫措施。對于熱靜力式疏水閥,如果采取了保溫措施將不能確保其正常工作。對于熱動力式疏水閥，采取保溫措施只是出于防雨的考慮。 疏水閥出口管浸沒在水中是否可行？ 
        
疏水閥的出口一般不應浸沒在水中。如果浸沒在水中，當設備關閉時，在疏水閥內部或疏水閥入口管處會產生真空，導致水被倒吸回設備。而且不僅是水會被倒吸回設備的問題，甚至某些雜質或沙粒也被吸回，進而產生諸多問題。假如因為某些特殊原因出口管一定要被浸沒在水中，應在管道上設一小孔，防止產生真空。 在疏水閥的出口處設置提升管是否合適？ 如果冷凝水被加壓，那么這個壓力（自身壓力）會使冷凝水在豎直的管道內向上流動。比如，0.1MPaG的冷凝水，理論上會在豎直方向上可上升大概10m。 
        
當然不僅局限于疏水閥出口采用提升管，如果疏水閥背壓增加，也會導致以下問題的產生：疏水閥前后的壓差減小會導致冷凝水的排放量的減少。背壓過高會導致某些疏水閥無法正常運行（比如熱動力疏水閥）此外，當設備關機時，冷凝水會在垂直管道中積存，假如不希望出現這種情況，應在垂直管道的底部安裝排水裝置。 如何考慮疏水閥選型時的安全系數？ 不同類型的疏水閥其運行機制也不同，某些類型的疏水閥響應速度很快，而某些疏水閥則很慢。的安全系數取決于疏水閥的不同類型。安全系數選擇的另一個需要考慮的要素是系統啟動所需的時間長短，如果所需時間較短，應選擇較大的安全系數。

疏水閥的使用壓力是什么？
每個疏水閥都有其大的使用壓力，當實際壓力超過這個值時疏水閥就停止工作了。 根據大工作壓力的不同可以選擇不同型號的機械式疏水閥。所有自由浮球疏水閥在所標注型號的末尾處都標有大的使用壓力(單位：bar)。如果實際壓力超過這個大壓力，疏水閥閉閥作用力大于啟閥作用力，導致疏水閥無法
2.1 蒸汽流量對溫降的影響
計算分別取流量為20 t/h、40 t/h、60 t/h、80 t/h進行計算，得到圖1。從圖中可以看出，當蒸汽流量為20 t/h時，距離2.5～3 km段有近似水平線，這是因為此段出現飽和蒸汽。
2.2 保溫厚度對溫降的影響
為了分析對比下保溫效果，我們取60 t/h時，保溫層加厚前后的溫降關系。計算過程同上，得到圖2。從圖中可以看出，保溫厚度增加后，用戶點蒸汽溫度有提升，但不大。這是因為保溫層厚度增加后，雖然保溫結構外表面溫度下降，但散熱面積增加。
2.3 初始溫度對溫降的影響
提高蒸汽溫度，其保溫結構外表面溫度也提高了，散熱量增加。那么，提高了初始溫度，其溫降情況怎樣呢。假設初始溫度提高到350℃，其余情況仍不變，取蒸汽流量為60 t/h，計算過程同上，得到圖3。從圖可以看出，溫降線大體平行，這意味著起點溫度對溫降影響很小。這是因為保溫層厚度足夠，散熱量的增加而導致的溫降的增大量，遠小于蒸汽溫度的增加量。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥常規的工業管道有不銹鋼無縫管及閥門流體設備構成，那么蒸汽疏水閥在工業管道中扮演什么角色.蒸汽疏水閥是一款自動排放冷凝水和不凝性氣體而阻斷蒸汽泄漏的閥門。在工業行業中，蒸汽常被用于加熱產品或作為機械設備動力。而在這種情況下，就需要使用蒸汽疏水閥以確保蒸汽無泄漏。
蒸汽是水受熱蒸發后形成的氣體。為了形成蒸發的這個過程，水分子就必須吸收足夠的能量，這時分子（氫鍵，等）間會產生破裂。這種由液體變為氣體的能量轉換被稱之為“潛熱”。
蒸汽基礎
換熱器利用蒸汽的潛熱把熱能轉換到產品上，但當蒸汽完成了加熱任務（也就是失去了潛熱），蒸汽就會冷凝形成冷凝水。換而言之，冷凝水沒有像蒸汽那樣加熱物體的能力。換熱效率將受到影響，因此不論在蒸汽輸送不銹鋼無縫管道還是熱交換器中，冷凝水必須被迅速排出的。
安裝蒸汽疏水閥必要性的原因（以反應釜為例）
當蒸汽進入，反應釜內的產品被加熱。
當蒸汽工作的時候，會冷凝成冷凝水。
當冷凝水形成的時候，熱交換表面面積逐漸減小，所以必須排除冷凝水。
只是用一個普通閥門排放冷凝水的同時也會拍放掉水蒸氣（蒸汽泄漏）。
蒸汽疏水閥只排放冷凝水，保證蒸汽不會泄漏。

2.4 室外風速度對溫降的影響
環境溫度影響保溫結構散熱，夏季散熱量低，冬季散熱量大。但從保溫結構的外表面傳熱系數計算式知，室外風速也是對散熱量有影響的。取蒸汽流量為60 t/h，室外風速度分別為1 m/s、1.7 m/s、2.4 m/s，計算過程不變，得到圖4。從圖中可以看出，隨著風速的增加，溫降也依次增大。
蒸汽主管的末段需要加蒸汽疏水閥嗎？
在做原油卸車設計時遇到一個問題：原油卸車（汽車）臺一共設置了4個卸油口，考慮到原油粘度較大，設置了蒸汽吹掃管線。一條蒸汽主管在卸油口頂部以上3.7米，每個卸油口頂部分別引一條蒸汽支管。那么，蒸汽主管的末段是否需要加蒸汽疏水閥?

1、如果有伴熱，用末端蒸汽給管線伴熱，如不需要伴熱，在末端加一個三通，分別用閥門連接。其中一個接主汽，一端接疏水器，另一端閥正常處于關閉狀態，使用時再打開。
2、主管必須加的，蒸汽和疏水就像兄弟一直在一起的。再就是我沒看懂你的問題，你可以從蒸汽主管下來一個蒸汽分液泡，然后接四跟支管伴熱吹掃都可以。分液泡上每個管下加疏水器就可以。
3、按蒸發器一樣配置，配個汽液分離器，再加疏水閥，疏水閥為蒸汽而生，起的作用是排水阻汽，提高蒸汽利用率。
4、這個也要看使用頻次，用的多的就考慮末端疏水，不太常用的話就關閉根部引出閥，將支管的蒸汽放空。

3 結 論
①蒸汽流量是影響溫降的主要因素。在設計熱網時，應充分調查分析近期、遠期熱負荷，分期建設熱網，以免熱初期熱負荷小而導致管道低流量運行，出現終端參數不能滿足用戶需求的情況。
②在蒸汽量不能提升的情況下，要滿足用戶的用汽要求，可以適當提高蒸汽初始溫度。
③保溫材料及保溫厚度，應根據當地的環境與輸送距離、用汽的溫度要求進行技術經濟比較。保溫厚度過厚，可能導致建設成本增加，而經濟效果微小。與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求