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化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則

本文介紹了疏水閥的分類和不同類型疏水閥的優(yōu)缺點(diǎn)，以及選型、安裝過(guò)程中需要遵循的基本原則，并列舉了疏水閥安裝的應(yīng)用實(shí)例，分析了疏水閥設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中的方案優(yōu)化過(guò)程，以期為同類設(shè)計(jì)工作提供借鑒。

化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則

管道特殊件，是指用于連接或裝配成管道的非普通標(biāo)準(zhǔn)組成元件，系按工程設(shè)計(jì)條件特殊制造的管道組成件，包括：膨脹節(jié)、補(bǔ)償器、特殊閥門(mén)、爆破片、阻火器、過(guò)濾器、撓性接頭及軟管等[1]。蒸汽疏水閥(簡(jiǎn)稱疏水閥)作為一種管道特殊閥門(mén)，可以盡快排出蒸汽管道系統(tǒng)內(nèi)的凝結(jié)水、不凝氣，同時(shí)能夠最大限度地阻止蒸汽外泄，因此在蒸汽管道、冷凝水管道及其它需要疏水的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。蒸汽管道中的凝結(jié)水通過(guò)疏水閥及時(shí)排出，可以使蒸汽加熱設(shè)備的給熱更加均勻，使蒸汽潛熱得到充分利用進(jìn)而提高熱效率；同時(shí)可以防止蒸汽管道中發(fā)生震動(dòng)、結(jié)冰脹裂以及水錘等現(xiàn)象，也能夠防止凝結(jié)水帶來(lái)的設(shè)備腐蝕問(wèn)題。

1 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則的分類

疏水閥要實(shí)現(xiàn)阻汽排水的功能，其設(shè)計(jì)基于三個(gè)基本原理，即蒸汽與冷凝水的密度差、溫度差和熱力學(xué)及流體力學(xué)特性。按照這三個(gè)動(dòng)作原理，疏水閥大致可以分為三類：機(jī)械型、熱靜力型和熱動(dòng)力型。各類疏水閥的代表類型及典型特征見(jiàn)。

由表1可知，不同類型的疏水閥有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際選型過(guò)程中，可以根據(jù)工藝專業(yè)計(jì)算的排水量和具體的使用場(chǎng)合、工況等，選擇合適的疏水閥形式。

2化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則的選型

疏水閥選型時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：

(1)應(yīng)選用閥門(mén)代號(hào)S前冠以“C"字代號(hào)的疏水閥。此類型號(hào)的疏水閥符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)質(zhì)節(jié)能，使用壽命≥8000 h，漏氣率≤3%。

(2)根據(jù)凝結(jié)水量、蒸汽溫度和壓力、設(shè)備所需溫度、凝結(jié)水回收系統(tǒng)最高壓力和安裝位置等使用條件，選用最為適宜的疏水閥型號(hào)。

(3)當(dāng)凝結(jié)水的排放負(fù)荷可能低于疏水閥額定最大排水量15%時(shí)，不宜選用脈沖式疏水閥，以防止新鮮蒸汽在低負(fù)荷下產(chǎn)生泄漏。

(4)對(duì)于凝結(jié)水需要即時(shí)排放的工況，宜選用圓盤(pán)式疏水閥、可調(diào)恒溫疏水閥或浮球式疏水閥等，需要一定過(guò)冷度(約17～5℃)的脈沖式或波紋管式疏水閥不宜用于這種工況。

(5)對(duì)于蒸汽泵、透平機(jī)外殼和帶分水器的蒸汽主管等工作場(chǎng)合，宜選用浮球式疏水閥，必要時(shí)可選用熱動(dòng)力型疏水閥，不可選用脈沖式和恒溫型疏水閥。

(6)對(duì)于易發(fā)生蒸汽汽鎖的蒸汽使用設(shè)備，優(yōu)先選用倒吊桶式疏水閥或安裝與解鎖閥并用的浮球式疏水閥。

(7)疏水閥安裝位置低于加熱設(shè)備時(shí)，可選用任何型式的疏水閥；高于加熱設(shè)備時(shí)，不可選用浮筒式，可選用雙金屬式疏水閥；與加熱設(shè)備一致時(shí)，可選用機(jī)械型、熱動(dòng)力式和雙金屬式疏水器。

3 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則的安裝

3.1 疏水閥的典型安裝

疏水閥的場(chǎng)合是蒸汽管道的低點(diǎn)及蒸汽冷凝水管道，其它安裝地點(diǎn)參照相關(guān)規(guī)范的要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況考慮增加。疏水閥的典型安裝方法如圖1所示。

1)疏水閥須安裝在冷凝水管道上，對(duì)于蒸汽管道的疏水，應(yīng)在管道底部設(shè)置一集液包，由集液包引出一條冷凝水管道安裝疏水閥。

2)疏水閥前通常設(shè)一個(gè)切斷閥，方便疏水閥檢修。

3)為防止蒸汽管道中的雜質(zhì)進(jìn)入疏水閥，須在疏水閥前的切斷閥后設(shè)置一過(guò)濾器。

4)疏水閥前凝結(jié)水管道的點(diǎn)應(yīng)設(shè)置一個(gè)排污閥。

5)當(dāng)凝結(jié)水需要回收時(shí)，疏水閥后應(yīng)設(shè)置切斷閥、檢查閥(或視鏡)。

6)疏水閥出口管道應(yīng)盡量減少?gòu)澢拖蛏系牧⒐?，?dāng)出口有向上立管時(shí)，需要在疏水閥后設(shè)置止回閥。

3.2 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則的安裝注意事項(xiàng)

疏水閥安裝時(shí)，還應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：

1)疏水閥不允許串聯(lián)使用，必要時(shí)可以并聯(lián)使用。

2)多臺(tái)用汽設(shè)備不能共用一只疏水閥，以防短路。

3)疏水閥安裝在室外時(shí)，應(yīng)考慮防凍措施。

4)疏水閥組一般不設(shè)置旁通。工藝要求必須設(shè)置旁通管時(shí)，旁通管可與疏水閥平行布置或布置在疏水閥上方，并預(yù)留足夠的檢修空間。

5)疏水閥組管道應(yīng)該設(shè)置保溫，有特殊要求的疏水閥除外。

6)采用螺紋連接的疏水閥，應(yīng)安裝活接頭。

7)蒸汽管道、蒸汽凝水管道均應(yīng)考慮熱應(yīng)力和補(bǔ)償。

8)疏水閥的入口管道為水平敷設(shè)時(shí)，應(yīng)坡向疏水閥，坡度在1/200以下。

9)疏水閥本體帶過(guò)濾器時(shí)，疏水閥和閥前切斷閥之間可不安裝 Y 型過(guò)濾器。

10)不同蒸汽壓力系統(tǒng)的疏水閥排出的冷凝水應(yīng)分別接至各自的凝水總管，凝水支管進(jìn)凝水總管上方設(shè)止回閥，并應(yīng)在凝水總管的上方順流向呈 45°斜接(見(jiàn)圖1)。

11)疏水閥出口管直接插入水箱水面以下時(shí)，應(yīng)在出口管彎頭處下方開(kāi)一個(gè)Φ6 mm破真空的小孔。

12)當(dāng)冷凝水直接排放時(shí)，疏水閥應(yīng)安裝在冷凝水出口處。

13)蒸汽往復(fù)泵排出口的蒸汽容易帶油，其凝結(jié)水不宜直接排入凝結(jié)水回收系統(tǒng)，以免污染凝結(jié)水回水。

4 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則的應(yīng)用舉例

4.1 蒸汽管道

在某煙氣凈化處理項(xiàng)目中，1100℃的煙氣首先經(jīng)過(guò)余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收生產(chǎn)194℃、1.25 MPa的飽和蒸汽，之后煙氣經(jīng)過(guò)急冷、除塵、兩級(jí)脫酸等處理過(guò)程脫除污染物，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)的煙氣已被降溫至60℃左右，直接排放會(huì)形成大量煙羽。因此，使用余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽在煙氣再熱器中對(duì)出口煙氣進(jìn)行加熱，使煙氣溫度升高至150℃左右，從而達(dá)到煙氣脫白的目的。

余熱鍋爐至煙氣再熱器的蒸汽主管上安裝有調(diào)節(jié)閥組，按照設(shè)計(jì)規(guī)范，調(diào)節(jié)閥組前已設(shè)置疏水閥SV-01(見(jiàn)圖2)，SV-01通過(guò)集液包接出，冷凝水匯總至煙氣再熱器出口的冷凝水回收總管。但是由于煙氣再熱器入口蒸汽管道在管廊上布置，且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了增加管道柔性，管道專業(yè)在配管時(shí)在管廊上設(shè)置了兩個(gè)補(bǔ)償彎，導(dǎo)致管廊上的蒸汽主管存在兩個(gè)液袋(見(jiàn)圖3)。為了保證開(kāi)工及正常運(yùn)行過(guò)程中這兩處蒸汽管道內(nèi)冷凝水的正常排出，因此這兩處各增加了一個(gè)疏水閥SV-02和SV-03。由于管廊施工已經(jīng)完成，并且這兩處液袋長(zhǎng)度相對(duì)較短，增加的兩個(gè)疏水閥采用直接排放的形式，以減少施工量，降低成本。

4.2 冷凝水管道

圖2中，煙氣再熱器的出口冷凝水管道上設(shè)置了疏水閥SV-04，蒸汽冷凝水排放至冷凝水回收總管，由于管廊位置較高，故SV-04出口冷凝水管道上增加了止回閥。根據(jù)煙氣再熱器的技術(shù)資料，煙氣再熱器加熱盤(pán)管內(nèi)的壓降很小，因此將煙氣再熱器入口蒸汽管道上安裝的疏水閥SV-01出口冷凝水管道就近在止回閥前匯入，與煙氣再熱器出口的蒸汽冷凝水一同匯入冷凝水回收總管。煙氣再熱出口冷凝水管道配管見(jiàn)圖4。

4．3 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則系統(tǒng)確定

4．3．1 凝結(jié)水回收系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：     

1 開(kāi)式重力凝結(jié)水回收系統(tǒng)宜用于凝結(jié)水箱位置較低的小型蒸汽系統(tǒng)。     

2 閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)宜用于凝結(jié)水管道采用架空或地下敷設(shè)的中小型蒸汽系統(tǒng)。     

3 采用閉式背壓方式回收系統(tǒng)時(shí)應(yīng)符合下列要求：         

1)凝結(jié)水管道的管徑計(jì)算，應(yīng)綜合考慮凝結(jié)水汽水混合兩相流狀態(tài)；         

2)蒸汽疏水閥后凝結(jié)水的壓力，應(yīng)大于蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)的阻力與終點(diǎn)系統(tǒng)壓力之和；         

3)壓力等級(jí)相差較大的凝結(jié)水應(yīng)盡量避免合流，若必須合流時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施，使其均能回到凝結(jié)水箱。     

4 閉式滿管凝結(jié)水回收系統(tǒng)宜用于二次蒸汽能就近利用的中小型蒸汽系統(tǒng)。    

 5 閉式加壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)宜用于凝結(jié)水管道采用架空或地下敷設(shè)的大中型蒸汽系統(tǒng)。

 4．3．2 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則凝結(jié)水處理系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：     

1 當(dāng)回收的凝結(jié)水中含有機(jī)械雜質(zhì)時(shí)，凝結(jié)水處理系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置除鐵過(guò)濾器并且其進(jìn)水含鐵量應(yīng)控制在300μg/L以下。若系統(tǒng)經(jīng)常啟停，系統(tǒng)啟停時(shí)含鐵量大于300μg/L，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后設(shè)置除鐵過(guò)濾器啟動(dòng)濾芯或采取措施進(jìn)行排放。當(dāng)汽水系統(tǒng)運(yùn)行正常，凝結(jié)水處理系統(tǒng)進(jìn)水含鐵量小于用水設(shè)備對(duì)鐵含量的要求時(shí)，除鐵過(guò)濾系統(tǒng)可設(shè)置旁路。     

2 當(dāng)回收的凝結(jié)水可能溶入鐵、微量溶解鹽類時(shí)，凝結(jié)水處理系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置除鐵、除鹽凝結(jié)水處理系統(tǒng)。     

3 當(dāng)回收的凝結(jié)水含有鐵、微量溶解鹽類并存在油滲漏或泄漏的情況時(shí)，凝結(jié)水處理系統(tǒng)應(yīng)采用除鐵、除油、除鹽組合式凝結(jié)水處理系統(tǒng)，即除了應(yīng)具備除鐵、除鹽功能外，還應(yīng)設(shè)置必要的除油設(shè)施。進(jìn)入除油設(shè)施的凝結(jié)水含油量不應(yīng)大于10mg/L。當(dāng)凝結(jié)水含油量經(jīng)常性大于10mg/L時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定是否設(shè)置油水分離設(shè)施或采取措施進(jìn)行排放。凝結(jié)水處理系統(tǒng)的除油設(shè)備，應(yīng)能將凝結(jié)水中含油量處理至鍋爐或工藝裝置用水需要的指標(biāo)。    

 4 當(dāng)工業(yè)透平產(chǎn)生的凝結(jié)水水質(zhì)指標(biāo)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》GB/T 12145或《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》GB/T 1576的相應(yīng)等級(jí)要求時(shí)，可直接回收利用該部分凝結(jié)水。     5 凝結(jié)水處理系統(tǒng)宜設(shè)置獨(dú)立的凝結(jié)水回收水箱。     

6 當(dāng)生產(chǎn)裝置可能存在有機(jī)物泄漏的情況時(shí)，凝結(jié)水處理系統(tǒng)宜設(shè)置保安過(guò)濾器。     

7 蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)所采用的離子交換樹(shù)脂應(yīng)為凝結(jié)水精處理專用型樹(shù)脂，凝結(jié)水處理系統(tǒng)運(yùn)行溫度應(yīng)控制在凝結(jié)水精處理專用型樹(shù)脂規(guī)定使用溫度范圍內(nèi)。當(dāng)進(jìn)入離子交換器的凝結(jié)水水溫超過(guò)樹(shù)脂允許的操作溫度，應(yīng)考慮凝結(jié)水熱量的利用，并將凝結(jié)水水溫降至允許范圍。

5 化工園區(qū)蒸汽疏水閥選型安裝原則結(jié)論

疏水閥在蒸汽系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，可以根據(jù)具體的工藝條件和使用場(chǎng)合，選擇合適的疏水閥形式，在保證疏水性能的同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化管道設(shè)計(jì)，節(jié)省安裝空間、減少施工量、降低施工成本。所列舉的疏水閥應(yīng)用案例，是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的工程問(wèn)題提出的解決方案，可為同類設(shè)計(jì)提供參考。