過熱蒸汽管線疏水器選型方法

李媛媛 郭鋼（大慶石化公司檢測公司節(jié)能監(jiān)測室）

過熱蒸汽管線疏水器選型方法

李媛媛 郭鋼（大慶石化公司檢測公司節(jié)能監(jiān)測室）

過熱蒸汽管線因其在生產(chǎn)運行中產(chǎn)生的凝結水量少而被忽視了疏水器選型問題。正確選擇疏水器可及時排除過熱蒸汽管線中的凝結水，在凝結水排放完畢后防止過熱蒸汽泄漏，同時解決因管線工作壓力變化產(chǎn)生的凝結水排放問題，保障生產(chǎn)安全。

過熱蒸汽 疏水器 選型

疏水器是用于蒸汽供熱設備和蒸汽管道上的自動閥門，它能自動排除冷凝水、空氣及其他不可凝結的氣體，并能防止蒸汽泄漏。基于密度差、溫度差和相變“識別”蒸汽的疏水器分別稱為機械型、熱靜力型及熱動力型疏水器。2010 年 11月 15日至 2011 年 3月 24 日對大慶石化公司全部在用疏水器進行了能效監(jiān)測，完好率僅為 81.85%，疏水器損壞主要是由于選型不當及容量計算與實際生產(chǎn)要求不符造成的。粗略估算由疏水器故障造成的經(jīng)濟損失每年將達到 1.72億元。過熱蒸汽管線的疏水器選型往往被忽視，甚至部分過熱蒸汽管線上沒有安裝疏水器，疏水器選型的錯誤及忽略安裝造成每年大量過熱蒸汽的浪費，同時對生產(chǎn)造成安全隱患。正確認識過熱蒸汽及疏水器選型是大慶石化生產(chǎn)節(jié)約能源及維護生產(chǎn)安全的重中之重。

1 過熱蒸汽簡介

在一定壓力下，水達到飽和溫度時就成為飽和水，并開始蒸發(fā)，直到成為干飽和蒸汽，溫度一定保持在飽和溫度范圍。然而，當再進一步對干飽和蒸汽加熱時，溫度則升高，這種比干飽和蒸汽溫度高的蒸汽稱為過熱蒸汽。過熱蒸汽的溫度與該壓力下 飽 和 蒸汽溫度 的 差 稱 為 過熱度[1]。

過熱開始的瞬間所增加的熱量不但提高了蒸汽的溫度，而且體積也增大。因此，當壓力相等，過熱蒸汽的過熱度越高，蒸汽具有的熱量，即熱焓也就越大，所帶來的效益也越顯著。一般說來，過熱蒸汽和飽和蒸汽相比，有以下優(yōu)點：

1）在蒸汽輸送管線及蒸汽原動機 （如汽輪機）內(nèi)，即使因熱量損失使蒸汽溫度下降，也不會使蒸汽凝結產(chǎn)生凝結水，蒸汽損失少，所以可防止凝結水（水滴）產(chǎn)生的水擊作用。

2）由于不容易產(chǎn)生凝結水，蒸汽原動機內(nèi)的摩擦阻力難以增加，使蒸汽在設備內(nèi)流通平穩(wěn)通暢，同時也可減輕凝結水對設備內(nèi)部的腐蝕。

3）過熱蒸汽因其具有熱量多、體積大的特點，即使用少量的蒸汽也可以做很大的功，因而蒸汽消費量少，可節(jié)省燃料。

過熱蒸汽也存在以下一些缺點：

1）生產(chǎn)過熱蒸汽需要增加設置與鍋爐配套的過熱器，一般需增加設備費用 15%～20%，并且使用方法復雜，使蒸汽生產(chǎn)成本增高。

2）當飽和蒸汽繼續(xù)加熱成為過熱蒸汽后，蒸汽提高的溫度（即過熱度）與其熱量不是成比例地增大，所以作為加熱源使用的價值不大。

原則上，過熱蒸汽只適用于蒸汽輪機或蒸汽發(fā)動機等蒸汽原動機作為動力源（這種場合，由于蒸汽的膨脹力產(chǎn)生動力，使熱能轉換成功），一般不作為加熱源來使用。

2 過熱蒸汽系統(tǒng)疏水原因

過熱蒸汽系統(tǒng)疏水的主要原因是啟動負荷。由于負責輸送過熱蒸汽的蒸汽總管的尺寸很大，啟動時會產(chǎn)生大量凝結水。設備啟動時，由于有時間開、關閥門，一般使用監(jiān)督啟動法，即使用手動閥排除凝結水，所以疏水器安裝往往被忽略。

監(jiān)督啟動法的缺點在于使用時要浪費大量人力，由于對設備啟動時間只能進行粗略估算，難免會因為錯誤估計時間浪費大量蒸汽。當出現(xiàn)緊急狀況時，如失去過熱器或過熱器旁路，這時可能需要用飽和蒸汽運行。這些事故中，沒有手動開啟閥門的時間；因此，過熱蒸汽管線需要安裝疏水器，而且必須正確選型。

3 過熱蒸汽管線疏水器選型

過熱蒸汽管線因要輸送過熱蒸汽，選擇的疏水器必須具備短時間內(nèi)能夠排除大量凝結水、不泄漏蒸汽、不受管道內(nèi)壓力變化影響的特點。

3.1雙金屬片型疏水器

雙金屬片型疏水器的熱敏元件為兩種不同膨脹率的金屬通過特殊工藝壓鑄在一起的金屬片，雙層金屬片在受熱后膨脹，由于不同的膨脹率使其產(chǎn)生彎曲。利用這種特性制作成疏水器的熱敏元件起到開關作用。在已有壓力下，只要疏水器內(nèi)有蒸汽，不管蒸汽溫度的高低，疏水器保持關閉；蒸汽溫度升高時，雙金屬元件的拉力變大，為閥門提供更大的密封力；過熱蒸汽能更好地密封閥門。雙金屬型疏水器還能勝任大的啟動負荷。由于這些原因，該疏水器是過熱蒸汽疏水的正確選擇。

在過熱運行中，雙金屬片型疏水器內(nèi)的凝結水必須冷卻到低于飽和溫度，疏水器才能開啟。值得注意的是，如果疏水器之前的凝結水集水管的直徑和長度不夠大，凝結水回流到管路中，可能損壞管路、閥門和設備。阿姆斯壯公司生產(chǎn)的雙金屬片SH-300、SH-900、SH-1500 系列，北京疏水閥門廠生產(chǎn)的雙金屬片BK、TB系列均能滿足過熱蒸汽管線排除凝結水的需求。

3.2倒置桶型疏水器

倒置桶型疏水器室利用凝結水和蒸汽密度差的工作原理，內(nèi)部結構是由杠桿聯(lián)接倒吊桶，克服蒸汽壓力，開關疏水器閥門。疏水器內(nèi)的水封可以防止過熱蒸汽接近疏水器的排放孔，保證不損失新鮮蒸汽并延長使用壽命。排放孔位于疏水器頂部，使污物不易沉積并允許排除空氣。倒置桶型疏水器既能勝任大的啟動負荷，又適用于小的啟動負荷。

在過熱系統(tǒng)中應用倒置桶型疏水器存在的主要問題是保持疏水器內(nèi)部的水封，過熱蒸汽易與疏水器內(nèi)存留的凝結水混合產(chǎn)生閃蒸蒸汽，使疏水器在低于管道工作壓力的范圍內(nèi)開閥泄漏蒸汽，因此在過熱蒸汽管線上使用倒置桶型疏水器時應注意加裝止回閥。

隨著倒置桶型疏水器工作原理的改進，出現(xiàn)一種獨特的帶有集水倉的倒置桶型疏水器，集水倉內(nèi)存集足夠的凝結水，保證在整個排放周期內(nèi)都能夠保持水封。阿姆斯壯公司生產(chǎn)的倒置桶型疏水器401-SH、501-SH 系列，北京疏水閥門廠生產(chǎn)的倒置桶型疏水器 WDVS系列均帶有集水倉，可克服過熱蒸汽管線的過熱、高壓等不利因素。

4 結語

正確選擇過熱蒸汽管線疏水器類型可減少過熱蒸汽損失，節(jié)約燃料，減小生產(chǎn)成本；同時避免過熱蒸汽與凝結水混合導致閃蒸蒸汽，形成輸送蒸汽壓力不穩(wěn)定，維護生產(chǎn)正常運行。

[1]中井多喜雄.蒸汽疏水閥[M].北京:機械工業(yè)出版社, 1989:43.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.017

2013-01-14）

李媛媛，工程師，2008年畢業(yè)于東北石油大學 （測試 技 術 計 量 及 儀 器 專 業(yè)）， 碩 士 ， 從 事 節(jié) 能 監(jiān) 測 工 作 ， E-mail：addy317@sohu.com，地址：黑龍江省大慶市乙烯 110-409，163714。