蒸汽系統(tǒng)中疏水閥管路設(shè)計(jì)

何　簡(jiǎn)

(中國五環(huán)工程有限公司,湖北　武漢　430223)

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化工機(jī)械

蒸汽系統(tǒng)中疏水閥管路設(shè)計(jì)

何簡(jiǎn)

(中國五環(huán)工程有限公司,湖北武漢430223)

蒸汽因其重要的用途如供熱、吹掃、滅火等，廣泛應(yīng)用于石油化工裝置中。蒸汽輸送中產(chǎn)生的凝結(jié)水危害巨大，需采取措施排除凝結(jié)水。疏水閥是一種使蒸汽和凝結(jié)水分離，并使凝結(jié)水排除的一種疏水裝置。筆者系統(tǒng)闡述了疏水閥的分類、選用原則、選型要求、使用場(chǎng)合、安裝要求、進(jìn)出口管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)給出了典型布置圖例，并對(duì)疏水閥使用過程中的常見故障進(jìn)行了分析。

蒸汽系統(tǒng)；疏水閥；管道設(shè)計(jì)；凝結(jié)水

蒸汽作為一種安全、高效、易控制的加熱介質(zhì)，目前廣泛應(yīng)用于化工、制藥等行業(yè)中。在蒸汽輸送過程中由于不可避免的散熱及在使用潛熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量凝結(jié)水。這些凝結(jié)水若不能及時(shí)除去，會(huì)產(chǎn)生水擊，引起噪聲甚至造成管道損壞。蒸汽疏水閥能自動(dòng)排除蒸汽管道和設(shè)備中不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水、空氣及其他不凝性氣體，同時(shí)又能阻止蒸汽的逸出[1]。正確地選擇、安裝蒸汽疏水閥并適時(shí)維護(hù)，充分發(fā)揮其應(yīng)有的功能，對(duì)整個(gè)蒸汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行及節(jié)能方面意義重大。

1　疏水閥的選擇

1.1疏水閥的分類

疏水閥主要分為三種類型，熱動(dòng)力型、熱靜力型、機(jī)械型[2]。熱動(dòng)力型包括孔板式、圓盤式，主要利用蒸汽和凝結(jié)水的熱力學(xué)和流體力學(xué)特性。熱靜力型包括雙金屬式、波紋管式，主要利用蒸汽和凝結(jié)水的溫度差。機(jī)械型包括浮子式、吊桶式，主要利用蒸汽和凝結(jié)水的密度差。

1.2疏水閥的選用原則及選型要求

疏水閥的選用原則：①及時(shí)排除凝結(jié)水(有過冷要求的除外)；②盡量減少蒸汽泄漏損失；③工作壓力范圍大，即壓力變化后不影響疏水；④對(duì)背壓影響要小，允許背壓大(凝結(jié)水不回收的除外)；⑤能自動(dòng)排除空氣；⑥動(dòng)作敏感、可靠、耐久、噪聲小；⑦安裝方便、維護(hù)容易；⑧外形小、重量輕、價(jià)格便宜；⑨戶外安裝宜選用體內(nèi)不積水，不易凍壞的型式[3-4]。

疏水閥的選型要求：

選用疏水閥時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)節(jié)能疏水閥，性能應(yīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求：使用壽命不少于8000 h，漏汽率不大于3%[3]。

(1)因系統(tǒng)符合不穩(wěn)定，疏水閥的排水量可能低于額定最大排水量15%時(shí)，不應(yīng)選用脈沖式疏水閥，避免低負(fù)荷引起蒸汽泄漏。

(2)寒冷地區(qū)的室外不宜選用機(jī)械型疏水閥，除非有防凍措施。

(3)疏水閥的選型要結(jié)合安裝位置考慮，如圖1所示。圖1a 可選任何型式的疏水閥；圖1b不可選用浮筒式，可選用雙金屬式疏水閥；圖1c可選用浮筒式、熱動(dòng)力式和雙金屬式疏水閥。

圖1　疏水閥相對(duì)于加熱設(shè)備的不同安裝位置

2　疏水閥的設(shè)置及安裝要求

2.1疏水閥的設(shè)置

(1)蒸汽管道的末端、最低點(diǎn)或立管的下端、蒸汽伴熱管的末端應(yīng)設(shè)疏水閥。對(duì)較長(zhǎng)距離蒸汽輸送管道，在裝置內(nèi)宜每隔50 m設(shè)一個(gè)疏水閥，在裝置外宜每隔80 m設(shè)一個(gè)疏水閥。

(2)蒸汽加熱設(shè)備和汽水分離器的低點(diǎn)應(yīng)設(shè)疏水閥。

(3)蒸汽系統(tǒng)的減壓閥前、調(diào)節(jié)閥組前應(yīng)設(shè)疏水閥。

(4)蒸汽分配管的底部、擴(kuò)容器的底部和直立安裝的П型補(bǔ)償器上升管底部應(yīng)設(shè)疏水閥。

(5)蒸汽透平機(jī)、蒸汽泵的蒸汽進(jìn)汽管的入口切斷閥前應(yīng)設(shè)疏水閥。

(6)經(jīng)常處于熱備用狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)汽管的最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)疏水閥。

2.2疏水閥的安裝要求

(1)疏水閥安裝位置應(yīng)便于操作和檢修。

(2)安裝疏水閥前必須清除管道或設(shè)備中的污物。

(3)采用螺紋連接的疏水閥，應(yīng)安裝活接頭。

(4)安裝疏水閥時(shí)，其閥體上的指示箭頭必須與凝結(jié)水流動(dòng)的方向一致。

(5)疏水閥的安裝位置應(yīng)低于凝結(jié)水排出點(diǎn)。

(6)疏水閥不允許串聯(lián)使用，多臺(tái)用汽設(shè)備不能共用一臺(tái)疏水閥以防止短路。

3　疏水閥組的設(shè)計(jì)

3.1入口管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)疏水閥入口管應(yīng)設(shè)在蒸汽加熱設(shè)備的最低點(diǎn)，蒸汽管道的底部或端部；疏水閥入口管，應(yīng)從蒸汽管道底部引出或蒸汽管道底部的集液包上接出。

(2)從凝結(jié)水出口至疏水閥入口管道應(yīng)盡量短且少拐彎，使凝結(jié)水自流通暢進(jìn)入疏水閥。

(3)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。

(4)疏水閥前要設(shè)置切斷閥和排污閥，排污閥設(shè)在凝結(jié)水入口管的最低點(diǎn)，除PID要求外，一般不設(shè)旁路。

(5)疏水閥本體不帶過濾器時(shí)，應(yīng)在疏水閥和前切斷閥之間安裝Y型過濾器。

(6)凝結(jié)水出口管的最低點(diǎn)進(jìn)疏水閥前設(shè)DN20的排污閘閥。

3.2出口管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)疏水閥的出口管管徑應(yīng)按汽液混相計(jì)算，不可根據(jù)疏水閥接口尺寸確定管徑，一般疏水閥后出口管徑比接口尺寸大1～2 級(jí)。管道應(yīng)盡量短，少拐彎，盡可能減少向上提升的立管高度。

(2)疏水閥后凝結(jié)水管的提升高度，應(yīng)根據(jù)疏水閥入口的最低壓力、疏水閥所能提供的背壓及回水系統(tǒng)阻力降和凝結(jié)水回收設(shè)備的操作壓力確定。

(3)在密閉凝結(jié)水回收系統(tǒng)中，疏水閥后凝結(jié)水管高于疏水閥，疏水閥出口管有向上的垂直管時(shí)，疏水閥后應(yīng)設(shè)止回閥，且應(yīng)在疏水閥后進(jìn)入凝結(jié)水總管上方設(shè)止回閥。

(4)疏水閥的出口壓力取決于疏水閥后系統(tǒng)壓力。不同蒸汽壓力系統(tǒng)的疏水閥排出的凝結(jié)水應(yīng)分別接至各自的凝結(jié)水總管，但當(dāng)疏水閥后的背壓相近時(shí)，可共用一個(gè)凝結(jié)水系統(tǒng)。若疏水閥有設(shè)置旁通，則必須將凝結(jié)水排入兩個(gè)系統(tǒng)。凝結(jié)水支管進(jìn)凝結(jié)水總管上方設(shè)止回閥，并應(yīng)在凝結(jié)水總管的上方順流向呈45°斜接。

(5)疏水閥一般不設(shè)旁通管。但當(dāng)工藝有嚴(yán)格要求必須設(shè)旁通管時(shí)，旁通管應(yīng)與疏水閥平行或在上部安裝，但要留有足夠的檢修空間。

(6)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一個(gè)Φ8 mm破真空的小孔。

1．5 治療與隨防 確診CH后立即給予優(yōu)甲樂（左旋甲狀腺素鈉）替代治療。藥物治療2周后復(fù)查血清甲狀腺功能，根據(jù)指標(biāo)調(diào)整藥物劑量，并定期隨防。隨防期間給予甲狀腺B超檢查、體格發(fā)育和心理發(fā)育評(píng)估等。PKU患兒給予低／無苯丙氨酸奶粉或食物治療；BH4缺乏癥補(bǔ)充BH4和神經(jīng)遞質(zhì)前質(zhì)（多巴和5－羥色氨），定期隨訪監(jiān)測(cè)血中Phe濃度在理想范圍，并定期評(píng)估體格發(fā)育、智能發(fā)育。其它遺傳代謝病根據(jù)具體疾病給予飲食控制、左旋肉堿、維生素B12等。隨防期間定期監(jiān)測(cè)血中相應(yīng)氨基酸譜、酯酰肉堿濃度，評(píng)估體格與智能發(fā)育。

4　實(shí)際工程中疏水閥組的典型布置設(shè)計(jì)

筆者結(jié)合以前工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，如河南洛陽乙二醇凈化裝置、河北深州乙二醇合成裝置等，通過整理分析得到蒸汽疏水閥組的典型布置方案，現(xiàn)歸納如下：

4.1疏水閥水平安裝的典型布置

(1)凝結(jié)水回收總管高于疏水閥時(shí)，疏水閥安裝的典型配管見圖2。

圖2　凝結(jié)水總管高于疏水閥，疏水閥安裝的典型配管

(2)凝結(jié)水回收總管低于疏水閥時(shí)，疏水閥安裝的典型配管見圖3。

圖3　凝結(jié)水總管低于疏水閥，疏水閥安裝的典型配管

(3)凝結(jié)水不回收就地排放時(shí)，疏水閥安裝的典型配管見圖4。

圖4　疏水閥水平安裝，疏水閥安裝的典型配管

4.2疏水閥垂直安裝的典型布置

凝結(jié)水回收時(shí)，疏水閥安裝的典型配管見圖5；凝結(jié)水就地排放時(shí)，疏水閥安裝的典型配管見圖6。

圖5　凝結(jié)水回收，疏水閥安裝的典型配管

圖6　凝結(jié)水就地排放，疏水閥安裝的典型配管

5　疏水閥使用中的常見故障分析

正確的選型及安裝后要對(duì)疏水閥組進(jìn)行定期維護(hù)。正確及時(shí)的維護(hù)不但可以延長(zhǎng)疏水閥的壽命，還能保證蒸汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行。蒸汽疏水閥的故障分析主要分為以下兩類：

(1)故障關(guān)閉：也稱為堵塞，主要表現(xiàn)為疏水閥結(jié)垢、有異物堵塞后不疏水或疏水性能下降，使得疏水閥無法工作[5-6]。主要由以下幾種原因造成：選型不當(dāng)、氣堵、異物、氣鎖等，應(yīng)注意及時(shí)清洗或更換內(nèi)部零件。

(2)漏汽。產(chǎn)生的原因通常有：疏水閥負(fù)荷選型不當(dāng)、有少量異物存于閥內(nèi)，使得疏水閥內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行不流暢[5,7]。漏汽主要有以下解決辦法：

①定期檢查疏水閥，同時(shí)安裝一些檢測(cè)設(shè)備，如超聲波自動(dòng)檢漏儀、觀視鏡等。

②在系統(tǒng)停機(jī)或維護(hù)時(shí)，對(duì)內(nèi)部零件進(jìn)行更換；

③當(dāng)蒸汽疏水閥發(fā)生故障而無法打開，須首先對(duì)內(nèi)置或上游過濾器進(jìn)行檢查。若過濾器沒有堵塞，就須檢查疏水閥。大部分疏水閥都可進(jìn)行在線維修，但須注意先關(guān)閉疏水閥上、下游切斷閥，再根據(jù)疏水閥制造廠家的技術(shù)文獻(xiàn)對(duì)疏水閥進(jìn)行檢查、維修。

6　結(jié)　語

相較于整個(gè)蒸汽系統(tǒng)，疏水閥是很小的部件，但其能否正常工作對(duì)蒸汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行和能源消耗起著重要作用。從疏水閥的選用到疏水閥組的安裝、設(shè)計(jì)使用、維護(hù)等各環(huán)節(jié)都會(huì)影響到疏水閥的正常工作。實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)不同工況正確使用疏水閥，并適時(shí)加以維護(hù)，才能保證疏水閥的正常運(yùn)行，降低能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

[1]蔡爾輔.石油化工管道設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:295-301.

[2]HG/T20549-1998 化工裝置管道布置設(shè)計(jì)規(guī)定[S].北京:全國化工工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心,1999.

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[5]席增雪.疏水閥在蒸汽系統(tǒng)的應(yīng)用[J].機(jī)電信息,2005 (20):32-33.

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[7]伊延強(qiáng).蒸汽疏水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].四川化工,2012,15(5):42-45.

Introduction to Piping Design of Traps in Steam System

HE Jian

(China Wuhuan Chemical Engineering Corporation,Wuhan Hubei 430223,China)

Steam is widely used in petrochemical plants because of its important uses,such as heating,purging,fire fighting,and so on.Considering that condensation water produced in the steam transportation is very harmful,it must be eliminated.Besides separating steam and condensation water,trap can also eliminate the latter.The classification of traps,principles of selection,the occasion for using,requirements for installation,and the design elements for import and export pipelines were described.Combined with engineering experience,some typical legends for arrangement and common fault of traps in use were analyzed.

steam system;trap;piping design;condensate

何簡(jiǎn)(1984-)，男，工程師，主要從事石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)工作。

TK264.9

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1001-9677(2016)04-0115-03