李媛媛 郭鋼（大慶石化公司檢測(cè)公司節(jié)能監(jiān)測(cè)室）

過(guò)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(cè)公司節(jié)能監(jiān)測(cè)室）

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

過(guò)熱蒸汽 疏水器 選型

疏水器是用于蒸汽供熱設(shè)備和蒸汽管道上的自動(dòng)閥門(mén)，它能自動(dòng)排除冷凝水、空氣及其他不可凝結(jié)的氣體，并能防止蒸汽泄漏?；诿芏炔?、溫度差和相變“識(shí)別”蒸汽的疏水器分別稱(chēng)為機(jī)械型、熱靜力型及熱動(dòng)力型疏水器。2010 年 11月 15日至 2011 年 3月 24 日對(duì)大慶石化公司全部在用疏水器進(jìn)行了能效監(jiān)測(cè)，完好率僅為 81.85%，疏水器損壞主要是由于選型不當(dāng)及容量計(jì)算與實(shí)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(jì)損失每年將達(dá)到 1.72億元。過(guò)熱蒸汽管線的疏水器選型往往被忽視，甚至部分過(guò)熱蒸汽管線上沒(méi)有安裝疏水器，疏水器選型的錯(cuò)誤及忽略安裝造成每年大量過(guò)熱蒸汽的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)造成安全隱患。正確認(rèn)識(shí)過(guò)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(hù)生產(chǎn)安全的重中之重。

1 過(guò)熱蒸汽簡(jiǎn)介

在一定壓力下，水達(dá)到飽和溫度時(shí)就成為飽和水，并開(kāi)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(dāng)再進(jìn)一步對(duì)干飽和蒸汽加熱時(shí)，溫度則升高，這種比干飽和蒸汽溫度高的蒸汽稱(chēng)為過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽的溫度與該壓力下 飽 和 蒸汽溫度 的 差 稱(chēng) 為 過(guò)熱度[1]。

過(guò)熱開(kāi)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(dāng)壓力相等，過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱度越高，蒸汽具有的熱量，即熱焓也就越大，所帶來(lái)的效益也越顯著。一般說(shuō)來(lái)，過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

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

2）由于不容易產(chǎn)生凝結(jié)水，蒸汽原動(dòng)機(jī)內(nèi)的摩擦阻力難以增加，使蒸汽在設(shè)備內(nèi)流通平穩(wěn)通暢，同時(shí)也可減輕凝結(jié)水對(duì)設(shè)備內(nèi)部的腐蝕。

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

過(guò)熱蒸汽也存在以下一些缺點(diǎn)：

1）生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽需要增加設(shè)置與鍋爐配套的過(guò)熱器，一般需增加設(shè)備費(fèi)用 15%～20%，并且使用方法復(fù)雜，使蒸汽生產(chǎn)成本增高。

2）當(dāng)飽和蒸汽繼續(xù)加熱成為過(guò)熱蒸汽后，蒸汽提高的溫度（即過(guò)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(jià)值不大。

原則上，過(guò)熱蒸汽只適用于蒸汽輪機(jī)或蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)等蒸汽原動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源（這種場(chǎng)合，由于蒸汽的膨脹力產(chǎn)生動(dòng)力，使熱能轉(zhuǎn)換成功），一般不作為加熱源來(lái)使用。

2 過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)疏水原因

過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)疏水的主要原因是啟動(dòng)負(fù)荷。由于負(fù)責(zé)輸送過(guò)熱蒸汽的蒸汽總管的尺寸很大，啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量凝結(jié)水。設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，由于有時(shí)間開(kāi)、關(guān)閥門(mén)，一般使用監(jiān)督啟動(dòng)法，即使用手動(dòng)閥排除凝結(jié)水，所以疏水器安裝往往被忽略。

監(jiān)督啟動(dòng)法的缺點(diǎn)在于使用時(shí)要浪費(fèi)大量人力，由于對(duì)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間只能進(jìn)行粗略估算，難免會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤估計(jì)時(shí)間浪費(fèi)大量蒸汽。當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，如失去過(guò)熱器或過(guò)熱器旁路，這時(shí)可能需要用飽和蒸汽運(yùn)行。這些事故中，沒(méi)有手動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)的時(shí)間；因此，過(guò)熱蒸汽管線需要安裝疏水器，而且必須正確選型。

3 過(guò)熱蒸汽管線疏水器選型

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

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(guò)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(kāi)關(guān)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(guān)閉；蒸汽溫度升高時(shí)，雙金屬元件的拉力變大，為閥門(mén)提供更大的密封力；過(guò)熱蒸汽能更好地密封閥門(mén)。雙金屬型疏水器還能勝任大的啟動(dòng)負(fù)荷。由于這些原因，該疏水器是過(guò)熱蒸汽疏水的正確選擇。

在過(guò)熱運(yùn)行中，雙金屬片型疏水器內(nèi)的凝結(jié)水必須冷卻到低于飽和溫度，疏水器才能開(kāi)啟。值得注意的是，如果疏水器之前的凝結(jié)水集水管的直徑和長(zhǎng)度不夠大，凝結(jié)水回流到管路中，可能損壞管路、閥門(mén)和設(shè)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(mén)廠生產(chǎn)的雙金屬片BK、TB系列均能滿足過(guò)熱蒸汽管線排除凝結(jié)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(jié)水和蒸汽密度差的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由杠桿聯(lián)接倒吊桶，克服蒸汽壓力，開(kāi)關(guān)疏水器閥門(mén)。疏水器內(nèi)的水封可以防止過(guò)熱蒸汽接近疏水器的排放孔，保證不損失新鮮蒸汽并延長(zhǎng)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(dòng)負(fù)荷，又適用于小的啟動(dòng)負(fù)荷。

在過(guò)熱系統(tǒng)中應(yīng)用倒置桶型疏水器存在的主要問(wèn)題是保持疏水器內(nèi)部的水封，過(guò)熱蒸汽易與疏水器內(nèi)存留的凝結(jié)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(kāi)閥泄漏蒸汽，因此在過(guò)熱蒸汽管線上使用倒置桶型疏水器時(shí)應(yīng)注意加裝止回閥。

隨著倒置桶型疏水器工作原理的改進(jìn)，出現(xiàn)一種獨(dú)特的帶有集水倉(cāng)的倒置桶型疏水器，集水倉(cāng)內(nèi)存集足夠的凝結(jié)水，保證在整個(gè)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(mén)廠生產(chǎn)的倒置桶型疏水器 WDVS系列均帶有集水倉(cāng)，可克服過(guò)熱蒸汽管線的過(guò)熱、高壓等不利因素。

4 結(jié)語(yǔ)

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

[1]中井多喜雄.蒸汽疏水閥[M].北京:機(jī)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(xué) （測(cè)試 技 術(shù) 計(jì) 量 及 儀 器 專(zhuān) 業(yè)）， 碩 士 ， 從 事 節(jié) 能 監(jiān) 測(cè) 工 作 ， E-mail：addy317@sohu.com，地址：黑龍江省大慶市乙烯 110-409，163714。