蒸發(fā)器冷凝水疏水器的選型與使用

黃軍萍，梁立強(qiáng)，王 毅

（中國鋁業(yè)山西分公司，山西 河津 043300）

0 前言

蒸發(fā)器冷凝水的及時(shí)排除是保證蒸發(fā)器機(jī)組連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件之一。冷凝水不及時(shí)排除，在加熱室中積累，占據(jù)加熱空間，不僅使加熱面積縮小降低蒸發(fā)效率，甚至?xí)?dǎo)致汽水沖擊蒸發(fā)器，產(chǎn)生劇烈震動(dòng)現(xiàn)象。而冷凝水排除過快，將導(dǎo)致蒸汽竄出，破壞蒸發(fā)器機(jī)組熱平衡，使蒸發(fā)器在高汽耗狀態(tài)下運(yùn)行。蒸發(fā)器的冷凝水疏水器必須起到阻汽排水的作用。本文介紹了中國鋁業(yè)山西分公司140萬t氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)蒸發(fā)工序幾種疏水器的使用情況，提出了疏水器的選用原則。

1 疏水器的工作原理

1.1 自由浮球式疏水器

自由浮球式蒸汽疏水器是根據(jù)浮力原理使閥體內(nèi)浮球隨水位變化做升降運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到閥門啟閉排水阻汽作用，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。

圖1 自由浮球式疏水閥結(jié)構(gòu)示意圖

啟動(dòng)時(shí)，浮球在重力的作用下，降落至設(shè)備底部，活塞閥關(guān)閉；當(dāng)凝結(jié)水和蒸汽進(jìn)入后，根據(jù)凝結(jié)水量多少和水位變化，浮球自動(dòng)升降調(diào)節(jié)閥座開度，連續(xù)排放凝結(jié)水。當(dāng)凝結(jié)水停止進(jìn)入時(shí)，浮球靠自重下沉，封閉座孔。由于閥座孔總是在凝結(jié)水位以下，形成水密封，所以極少漏蒸汽，起到排水阻汽作用。

1.2 平衡切變式疏水器

平衡切變式疏水器由進(jìn)水口、防沖網(wǎng)板、出水口、殼體、水箱、滑閥組件、排污口和底座等部分組成，如圖2所示。

圖2 平衡切變式疏水器結(jié)構(gòu)示意圖

含有蒸汽的冷凝水進(jìn)入疏水器后，經(jīng)過起防止沖擊滑閥組件及過濾固體顆粒作用的網(wǎng)板小孔進(jìn)入水箱。當(dāng)水位升高到空心浮筒時(shí)，空心浮筒所受的浮力使旋轉(zhuǎn)連桿產(chǎn)生力矩，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑片旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)滑片上的小孔與固定滑片小孔重合。不含蒸汽的冷凝水從滑閥組件下部2個(gè)平衡進(jìn)水口進(jìn)入滑閥筒，通過旋轉(zhuǎn)滑片與固定滑片上的小孔，然后由出水口排出，達(dá)到阻汽排水的目的。

1.3 液柱自壓式疏水裝置

自壓式疏水裝置由U型管、冷凝水罐、氣壓平衡管、冷凝水液位計(jì)、出水調(diào)節(jié)閥和液位與出水調(diào)節(jié)閥連鎖系統(tǒng)組成，見圖3。

圖3 自壓式疏水裝置結(jié)構(gòu)示意圖

啟動(dòng)時(shí)，由于冷凝水罐液位是“0”，所以出水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，通過U型管與冷凝水同時(shí)進(jìn)入冷凝水罐的蒸汽從氣壓平衡管返回蒸發(fā)器汽室，只有當(dāng)冷凝水罐達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，出水調(diào)節(jié)閥開始向外排水。由于冷凝水罐和蒸發(fā)器的汽室是通過氣壓平衡管連通的，所以冷凝水罐里的汽壓與蒸發(fā)器汽室內(nèi)的是相等的,只有U型管中的水位高于冷凝水罐水位時(shí)，冷凝水才能在靜壓能的作用下，克服彎道阻力自壓流入冷凝水罐中，從而起到阻汽排水的作用。

2 疏水器的使用及優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 疏水器的使用

自由浮球式疏水器、平衡切變式疏水器、液柱自壓疏水裝置在山西分公司140萬t氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)蒸發(fā)工序的不同蒸發(fā)站都有應(yīng)用。

1998年第五蒸發(fā)站建設(shè)時(shí)采用了液柱自壓式疏水裝置，1～6效都安裝了該裝置，阻汽效果好，自動(dòng)化程度高，但蒸發(fā)器和冷凝水罐的安裝必須有一定的高度差，所以該裝置只適用于新建蒸發(fā)機(jī)組。另外，其采用的自動(dòng)化系統(tǒng)液位和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥價(jià)格較高，一般一套的費(fèi)用為15萬元左右。

2003年為了降低第四蒸發(fā)站蒸汽消耗，在第四蒸發(fā)站I組1效安裝了一臺(tái)自由浮球式疏水器，安裝完成后冷凝水溫度從138℃降低到125℃。投用初期存在振動(dòng)較大、經(jīng)常出現(xiàn)目鏡開裂等問題，特別是目鏡玻璃使用壽命不到一周。為了減少目鏡破裂次數(shù)，有效提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，采用鋼化玻璃做目鏡，目鏡換型后使用壽命達(dá)到2個(gè)月以上，滿足了蒸發(fā)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)要求。經(jīng)過長時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)，自由浮球式疏水器振動(dòng)是由于蒸發(fā)器使用壓力波動(dòng)造成的，為此采取了改善減溫減壓系統(tǒng)的措施，從而保證了自由浮球式疏水器的正常使用。這種疏水器結(jié)構(gòu)簡單，檢修方便，造價(jià)較低，一般一臺(tái)每小時(shí)處理15～20 t冷凝水的自由浮球式疏水器造價(jià)及安裝費(fèi)用約4～6萬元，其適用于溫度80～150℃、壓力穩(wěn)定的場所。

2007年為了降低第四蒸發(fā)站蒸汽消耗，在第四蒸發(fā)站Ⅲ組1～3效分別安裝了一臺(tái)平衡切變式疏水器，投入運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)1效疏水器進(jìn)出口溫差為10℃，2效疏水器進(jìn)出口溫差為5℃，3效疏水器進(jìn)出口溫差為15℃。同時(shí)3效加熱室發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，說明3效冷凝水排除不暢，故在3效冷凝水系統(tǒng)增加了旁通管。實(shí)踐表明，該疏水器的阻力較大，宜在進(jìn)出口壓力差大于0.1 MPa的部位使用。

2.2 疏水器的優(yōu)缺點(diǎn)

通過現(xiàn)場使用情況，總結(jié)出幾種疏水器的應(yīng)用效果及優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。

表1 疏水器現(xiàn)場使用效果及優(yōu)缺點(diǎn)

3 結(jié)論

從現(xiàn)場使用情況來看，三種疏水器都能夠滿足阻汽排水的需求，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。如果是對原有蒸發(fā)器進(jìn)行節(jié)能改造，采用自由浮球式疏水器和平衡切變式疏水器兩種，費(fèi)用較低（大致為4～8萬元）。如果是新建蒸發(fā)機(jī)組建議采用自壓式疏水裝置。選用疏水閥時(shí)，應(yīng)按加熱設(shè)備每小時(shí)的耗汽量乘以選用倍率2～3倍為最大凝結(jié)水量，據(jù)此選擇疏水閥的排水量，這樣才能保證疏水閥在開車時(shí)能盡快排出凝結(jié)水，迅速提高加熱設(shè)備的溫度。疏水閥排放量不夠，會(huì)造成凝結(jié)水不能及時(shí)排出，降低加熱設(shè)備的熱效率。