熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽疏水閥選型

熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽疏水閥選型 熱電聯(lián)產(chǎn)疏水閥選型 熱電蒸汽疏水閥選型 電站蒸汽疏水閥選型

之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽疏水閥選型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱已成為*的節(jié)能減排技術(shù)。文章分析了影響供熱蒸汽管道溫降的主要因素，對(duì)蒸汽溫降過(guò)大而導(dǎo)致用戶端溫度過(guò)低的問(wèn)題提出了解決方法。

熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽疏水閥選型關(guān)鍵詞：蒸汽管道；溫降；影響因素

為了滿足周邊企業(yè)不斷增長(zhǎng)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(zhǎng)約5 km。蒸汽正常初始參數(shù)為1.3 MPa，310℃。4月份投運(yùn)后，業(yè)主向設(shè)計(jì)單位反映，蒸汽溫降過(guò)大，輸送到用戶時(shí)，已經(jīng)為濕飽和狀態(tài)，不能滿足用戶需求。電廠供汽參數(shù)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(shè)，個(gè)別段采用地埋管道。保溫采用硅酸鹽材料，管道原設(shè)計(jì)保溫層厚度為150 mm，后來(lái)施工時(shí)，業(yè)主將保溫厚度加到200 mm，保溫層結(jié)構(gòu)外表面溫度下降大約5℃。為了檢查保溫材料安裝情況，業(yè)主沿途撕開了幾處保溫結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)保溫厚度基本達(dá)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(wèn)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(jié)水排量等應(yīng)符合蒸汽管網(wǎng)的工況條件。選用蒸汽疏水閥還應(yīng)考慮“疏水閥的額定排水量等于蒸汽使用設(shè)備的凝結(jié)水產(chǎn)生量乘以選用倍率”。
1、根據(jù)實(shí)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(jù)工藝條件確定在正常工作時(shí)可能產(chǎn)生的凝結(jié)水量，乘以修正系數(shù)，對(duì)照疏水閥的排水量選擇某一型號(hào)的疏水閥。
3、疏水閥種類多，其結(jié)構(gòu)原理不同，所以應(yīng)根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選用不同的結(jié)構(gòu)形式。
需要立即排除凝結(jié)水的場(chǎng)合，如蒸汽透平、蒸汽泵、蒸汽主管線等，不宜采用有過(guò)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(jié)水低于額定大排水量15%時(shí)，不應(yīng)選用脈沖式疏水閥，因?yàn)樵谶@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(jì)算過(guò)程分析
管道保溫結(jié)構(gòu)外表面散熱是引起管道內(nèi)蒸汽溫度下降的原因，單位質(zhì)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(diǎn)溫度的關(guān)鍵因素。
計(jì)算分析過(guò)程如下：首先計(jì)算保溫結(jié)構(gòu)外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，保溫結(jié)構(gòu)外表面的傳熱系數(shù)為保護(hù)層輻射傳熱系數(shù)與對(duì)流傳熱系數(shù)之和。
式中：a為保溫結(jié)構(gòu)外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/m2·K；ac為輻射傳熱系數(shù)，W/m2·K；an為對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2·K；w為室外風(fēng)速，廣州年平均風(fēng)速度2.2 m/s；南沙區(qū)可取2.4 m/s；D1為保溫層外徑，1 026 mm；ε為保護(hù)層材料黑度，鍍鋅鐵皮可取0.25；ts為保護(hù)層外表面溫度，40℃；ta為室外環(huán)境溫度，20℃。
計(jì)算出傳熱系數(shù)后，就可以計(jì)算出管道上的散熱量，根據(jù)蒸汽流量，可以計(jì)算出單位蒸汽的焓降，其計(jì)算關(guān)系如下：
式中：Q為管道保溫結(jié)構(gòu)外表面散熱量，W；L為管道長(zhǎng)度，3 000 m；△h為蒸汽焓降，kj/kg；q為蒸汽流量，kg/s。
蒸汽終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算如下：
h1=h0—△h（6）
P1=P0—△P（7）
式中：h1為蒸汽終點(diǎn)焓值，kj/kg；h0為蒸汽初始焓值，kj/kg；P1為蒸汽終點(diǎn)壓力，MPa；P0為蒸汽初始?jí)毫?，MPa。
供熱蒸汽管道一般在設(shè)計(jì)流量下壓降大約
0.1 MPa/km，管道較長(zhǎng)時(shí)可取低，本文中的計(jì)算流量低于設(shè)計(jì)流量，為了簡(jiǎn)化分析，壓降取0.05 MPa/km。

計(jì)算蒸汽疏水閥每小時(shí)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(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)消耗企業(yè)的資金，提高企業(yè)的運(yùn)行成本，進(jìn)而影響企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
在10bar g的壓力下，一個(gè)3mm的小孔每小時(shí)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(shí)，首先應(yīng)選其特性能滿足蒸汽加熱設(shè)備的運(yùn)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(jié)水為寶貴的軟水，回收率可達(dá)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(chǎn)用水，同時(shí)也減少了污水的排放量。

   
從以上分析的節(jié)能、節(jié)水效益可以看出，以前被很多企業(yè)所忽視的節(jié)汽和高溫凝結(jié)水回收利用問(wèn)題上，疏水閥是大有文章可做，是大有潛力可挖的。對(duì)高溫凝結(jié)水無(wú)泵背壓自動(dòng)提升技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，為企業(yè)開辟了又一條節(jié)能、節(jié)水之路，疏水閥效益是看得出、摸得著，是實(shí)實(shí)在在的“純利潤(rùn)”。
工廠的蒸汽系統(tǒng)由一定數(shù)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(huì)造成看似微小的泄漏。當(dāng)這些泄漏(有些容易看見(jiàn)，有些不容易發(fā)現(xiàn))加在一起，在乘以運(yùn)行的時(shí)間，那會(huì)是一個(gè)非?？捎^的數(shù)字。經(jīng)驗(yàn)表明，僅僅是采用合適的疏水，及時(shí)檢查、維護(hù)，就可以幫助工廠節(jié)約10-30%的燃料費(fèi)用。

從圖中可知，一個(gè)10mm的小孔在1barg的操作壓力下，每小時(shí)泄漏的蒸汽量為55kg/h。
一天24小時(shí)，一周七個(gè)工作日，一年50個(gè)工作周=8400小時(shí)，則每年浪費(fèi)60噸煤。
沒(méi)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(jì)算，每年也將浪費(fèi)12~30噸煤。
其實(shí)我們可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的公式將以計(jì)算蒸汽泄漏量 Q (kg/h) = A2 x B x C
A = 小孔直徑 (mm)
B = 4 (常數(shù))
C = 蒸汽壓力(P1+0.1)(MPaG)
蒸汽水疏水閥蒸汽泄漏量以及耗費(fèi)成本

2 影響因素分析
從計(jì)算過(guò)程可以看出，影響終點(diǎn)溫度的參數(shù)有保護(hù)層材料黑度、保溫層厚度、室外環(huán)境、管道長(zhǎng)度、初始參數(shù)等。保護(hù)層材料黑度的影響比較明顯，即黑度越大，散熱量越大，終點(diǎn)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(fēng)速等4個(gè)方面對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析。
蒸汽疏水閥是否應(yīng)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(jī)械式疏水閥（浮球式和倒吊桶式）可以采用保溫措施。對(duì)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(duì)于熱動(dòng)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(méi)在水中是否可行？ 
        
疏水閥的出口一般不應(yīng)浸沒(méi)在水中。如果浸沒(méi)在水中，當(dāng)設(shè)備關(guān)閉時(shí)，在疏水閥內(nèi)部或疏水閥入口管處會(huì)產(chǎn)生真空，導(dǎo)致水被倒吸回設(shè)備。而且不僅是水會(huì)被倒吸回設(shè)備的問(wèn)題，甚至某些雜質(zhì)或沙粒也被吸回，進(jìn)而產(chǎn)生諸多問(wèn)題。假如因?yàn)槟承┨厥庠虺隹诠芤欢ㄒ唤](méi)在水中，應(yīng)在管道上設(shè)一小孔，防止產(chǎn)生真空。 在疏水閥的出口處設(shè)置提升管是否合適？ 如果冷凝水被加壓，那么這個(gè)壓力（自身壓力）會(huì)使冷凝水在豎直的管道內(nèi)向上流動(dòng)。比如，0.1MPaG的冷凝水，理論上會(huì)在豎直方向上可上升大概10m。 
        
當(dāng)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(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題的產(chǎn)生：疏水閥前后的壓差減小會(huì)導(dǎo)致冷凝水的排放量的減少。背壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致某些疏水閥無(wú)法正常運(yùn)行（比如熱動(dòng)力疏水閥）此外，當(dāng)設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)，冷凝水會(huì)在垂直管道中積存，假如不希望出現(xiàn)這種情況，應(yīng)在垂直管道的底部安裝排水裝置。 如何考慮疏水閥選型時(shí)的安全系數(shù)？ 不同類型的疏水閥其運(yùn)行機(jī)制也不同，某些類型的疏水閥響應(yīng)速度很快，而某些疏水閥則很慢。的安全系數(shù)取決于疏水閥的不同類型。安全系數(shù)選擇的另一個(gè)需要考慮的要素是系統(tǒng)啟動(dòng)所需的時(shí)間長(zhǎng)短，如果所需時(shí)間較短，應(yīng)選擇較大的安全系數(shù)。

疏水閥的使用壓力是什么？
每個(gè)疏水閥都有其大的使用壓力，當(dāng)實(shí)際壓力超過(guò)這個(gè)值時(shí)疏水閥就停止工作了。 根據(jù)大工作壓力的不同可以選擇不同型號(hào)的機(jī)械式疏水閥。所有自由浮球疏水閥在所標(biāo)注型號(hào)的末尾處都標(biāo)有大的使用壓力(單位：bar)。如果實(shí)際壓力超過(guò)這個(gè)大壓力，疏水閥閉閥作用力大于啟閥作用力，導(dǎo)致疏水閥無(wú)法
2.1 蒸汽流量對(duì)溫降的影響
計(jì)算分別取流量為20 t/h、40 t/h、60 t/h、80 t/h進(jìn)行計(jì)算，得到圖1。從圖中可以看出，當(dāng)蒸汽流量為20 t/h時(shí)，距離2.5～3 km段有近似水平線，這是因?yàn)榇硕纬霈F(xiàn)飽和蒸汽。
2.2 保溫厚度對(duì)溫降的影響
為了分析對(duì)比下保溫效果，我們?nèi)?0 t/h時(shí)，保溫層加厚前后的溫降關(guān)系。計(jì)算過(guò)程同上，得到圖2。從圖中可以看出，保溫厚度增加后，用戶點(diǎn)蒸汽溫度有提升，但不大。這是因?yàn)楸貙雍穸仍黾雍?，雖然保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度下降，但散熱面積增加。
2.3 初始溫度對(duì)溫降的影響
提高蒸汽溫度，其保溫結(jié)構(gòu)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(shè)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(jì)算過(guò)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(diǎn)溫度對(duì)溫降影響很小。這是因?yàn)楸貙雍穸茸銐?，散熱量的增加而?dǎo)致的溫降的增大量，遠(yuǎn)小于蒸汽溫度的增加量。
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥常規(guī)的工業(yè)管道有不銹鋼無(wú)縫管及閥門流體設(shè)備構(gòu)成，那么蒸汽疏水閥在工業(yè)管道中扮演什么角色.蒸汽疏水閥是一款自動(dòng)排放冷凝水和不凝性氣體而阻斷蒸汽泄漏的閥門。在工業(yè)行業(yè)中，蒸汽常被用于加熱產(chǎn)品或作為機(jī)械設(shè)備動(dòng)力。而在這種情況下，就需要使用蒸汽疏水閥以確保蒸汽無(wú)泄漏。
蒸汽是水受熱蒸發(fā)后形成的氣體。為了形成蒸發(fā)的這個(gè)過(guò)程，水分子就必須吸收足夠的能量，這時(shí)分子（氫鍵，等）間會(huì)產(chǎn)生破裂。這種由液體變?yōu)闅怏w的能量轉(zhuǎn)換被稱之為“潛熱”。
蒸汽基礎(chǔ)
換熱器利用蒸汽的潛熱把熱能轉(zhuǎn)換到產(chǎn)品上，但當(dāng)蒸汽完成了加熱任務(wù)（也就是失去了潛熱），蒸汽就會(huì)冷凝形成冷凝水。換而言之，冷凝水沒(méi)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(wú)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(yīng)釜為例）
當(dāng)蒸汽進(jìn)入，反應(yīng)釜內(nèi)的產(chǎn)品被加熱。
當(dāng)蒸汽工作的時(shí)候，會(huì)冷凝成冷凝水。
當(dāng)冷凝水形成的時(shí)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(gè)普通閥門排放冷凝水的同時(shí)也會(huì)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(huì)泄漏。

2.4 室外風(fēng)速度對(duì)溫降的影響
環(huán)境溫度影響保溫結(jié)構(gòu)散熱，夏季散熱量低，冬季散熱量大。但從保溫結(jié)構(gòu)的外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式知，室外風(fēng)速也是對(duì)散熱量有影響的。取蒸汽流量為60 t/h，室外風(fēng)速度分別為1 m/s、1.7 m/s、2.4 m/s，計(jì)算過(guò)程不變，得到圖4。從圖中可以看出，隨著風(fēng)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(shè)計(jì)時(shí)遇到一個(gè)問(wèn)題：原油卸車（汽車）臺(tái)一共設(shè)置了4個(gè)卸油口，考慮到原油粘度較大，設(shè)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(gè)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(gè)三通，分別用閥門連接。其中一個(gè)接主汽，一端接疏水器，另一端閥正常處于關(guān)閉狀態(tài)，使用時(shí)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(méi)看懂你的問(wèn)題，你可以從蒸汽主管下來(lái)一個(gè)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(gè)管下加疏水器就可以。
3、按蒸發(fā)器一樣配置，配個(gè)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(gè)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(guān)閉根部引出閥，將支管的蒸汽放空。

3 結(jié) 論
①蒸汽流量是影響溫降的主要因素。在設(shè)計(jì)熱網(wǎng)時(shí)，應(yīng)充分調(diào)查分析近期、遠(yuǎn)期熱負(fù)荷，分期建設(shè)熱網(wǎng)，以免熱初期熱負(fù)荷小而導(dǎo)致管道低流量運(yùn)行，出現(xiàn)終端參數(shù)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(dāng)提高蒸汽初始溫度。
③保溫材料及保溫厚度，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境與輸送距離、用汽的溫度要求進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。保溫厚度過(guò)厚，可能導(dǎo)致建設(shè)成本增加，而經(jīng)濟(jì)效果微小。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求