疏水器正確選擇方法

李媛媛（大慶石化公司檢測公司）

疏水器正確選擇方法

李媛媛（大慶石化公司檢測公司）

蒸汽加熱是石化生產中的主要加熱方式，大慶石化公司每年因疏水器選型不當造成的蒸汽損失十分巨大。文章介紹了針對生產設備特性選擇疏水器類型及計算疏水器容量的方法，并提出對疏水器進行維護的合理化建議。

疏水器 選型 容量

疏水器是用于蒸汽供熱設備和蒸汽管道上的自動閥門，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。2010年11月15日—2011年3月24日大慶石化公司對全部在用疏水器進行效能監測，完好率僅為81.85%，疏水器損壞主要由于選型不當及容量計算與實際生產要求不符造成。粗略估算由疏水器故障而造成的經濟損失每年可達到1.72×108元。疏水器的正確選擇、安裝、使用直接影響蒸汽系統的安全運行和節能效果。

1 疏水器選型

大慶石化公司目前需要使用疏水器的裝置主要是：蒸汽使用設備和蒸汽輸送管線。根據裝置運行周期疏水器又分為連續運行和間歇運行。根據使用用途及運行周期選擇合適疏水器是減小疏水器損壞的有效途徑。

1.1 蒸汽使用設備

蒸汽使用設備主要分為加熱器與蒸發器。加熱器中包括熱交換器、加熱釜、配管加熱裝置等，加熱方式分為直接加熱與間接加熱。每臺蒸汽使用設備應配備1臺疏水器，如工藝需求可采用2臺相同疏水器并聯使用。蒸汽使用設備因其蒸汽用量大，凝結水排量大，容易產生空氣氣堵及水擊，對疏水器性能要求高。主要選擇能迅速排除大量凝結水、抗水擊能力強、有一定的防空氣氣堵能力的疏水器。倒置桶式疏水器和浮球式疏水器有很好的排除凝結水的能力，可排除微量的空氣及不可凝結氣體。如蒸汽中空氣含量稍高，仍會產生氣堵現象，因此選擇這類疏水器時應要求自身配備自動空氣排放閥，或在距離蒸汽設備至少60 cm處加裝自動空氣排放閥，在設備平穩運行時排除混雜在蒸汽中的空氣。設備啟動時，大量空氣需在短時間內迅速排除，自動排氣閥已不能滿足需要，這時要打開旁通管，排除空氣及凝結水。

與其他加熱器不同，蒸汽伴熱線作為配管加熱裝置，加熱溫度多在100℃以下，即40～80℃。蒸汽伴線工程上的伴線用疏水器，必須符合以下條件：質量輕，體積小，容易安裝；水平方向和垂直方向均可安裝；使用壓力范圍廣；具有防凍功能。

從上述條件看，圓盤式疏水器與雙金屬溫調式疏水器最適合，但使用圓盤式疏水器，可能排除飽和狀態高溫凝結水，使加熱溫度有可能過高。為有效利用蒸汽的潛熱和凝結水所擁有的顯熱，凝結水應降至規定的溫度再排除，加熱溫度在100℃以下時最好使用雙金屬溫調式疏水器[1]。

1.2 蒸汽輸送管線

蒸汽輸送管線主要分為過熱蒸汽線與飽和蒸汽線。蒸汽輸送管線內蒸汽流速高，凝結水需盡快排除，防止被高速流動蒸汽剪切力引發水擊，因此蒸汽管道每30～50 m就應有1臺疏水器排除凝結水。過熱蒸汽管線只在啟動時產生凝結水，在正常運轉時幾乎不產生凝結水。倒置桶式疏水器因凝結水量少，無法形成水封，容易產生蒸汽噴放，浮球式疏水器抗水擊能力差，因此，在過熱蒸汽線上應采用圓盤式疏水器。安裝時可將圓盤式疏水器出口向下安裝在管線上，在冬季可以達到防凍效果。其他飽和蒸汽管線若凝結水產量小，可采用雙金屬溫調式疏水器。

蒸汽輸送管線上通過疏水器排出的高溫凝結水，多數可作為鍋爐給水回收再利用。圓盤式疏水器背壓要求高，在回收利用凝結水時，不能采用圓盤式疏水器，可采用背壓要求較低的倒置桶式或浮球式疏水器。

2 疏水器容量計算

在選擇疏水器時，必須選擇與蒸汽使用設備的構造、用途和運轉等條件相適應的疏水器，同時還必須合理選擇疏水器工作壓力與容量。目前疏水器入口壓力多與管道工作壓力相等。實際上，因管道阻力影響，疏水器入口壓力應比管道工作壓力略小，取疏水器工作壓力應按照管道壓力0.95～1的倍數選擇。

2.1 凝結水產量計算

2.1.1 蒸汽使用設備

蒸汽使用設備的作用是利用蒸汽加熱介質。蒸汽的潛熱一旦傳遞給介質并使之加熱，則蒸汽將產生凝結，轉化成凝結水。各蒸汽使用設備的凝結水負荷特點一般是，在開始啟動的短時間內，凝結水負荷極大，這與進入正常運轉狀態之后的負荷相差很大，但具體的凝結水負荷特性因設備的種類、用途和運轉方法而異。以熱交換器為例，如圖1所示，設備啟動后短時間內產生大量凝結水，隨著設備平穩運行，凝結水產量變化很小。各類蒸汽使用設備的凝結水產量按（1）式計算：

式中：

W——凝結水產量，kg/h；

c——被加熱流體的比熱容，kJ/（kg·K）；

G——被加熱流體的質量（kg）或容積（m3）；

T1——加熱前被加熱流體的溫度，K；

T2——加熱后被加熱流體的溫度，K；

r——使用蒸汽壓力下比潛熱，kJ/kg；

t——被加熱流體從T1升到T2所需的時間，

min。

2.1.2 蒸汽輸送管線

如圖2所示，蒸汽輸送管線在預熱運轉時，凝結水產量最大。在啟動前，蒸汽輸送管線處于常溫下，處于冷卻狀態。在開始送蒸汽的預熱運轉階段，設備利用蒸汽潛熱加熱自身，蒸汽被大量消耗，在很短的時間內就產生大量凝結水。蒸汽使用設備在進入正常運轉狀態之后，凝結水主要由設備表面散熱損失而產生，凝結水產量相對較少且趨于平穩。蒸汽輸送管線啟動時凝結水量按式（2）計算：

式中：

W——凝結水產量，kg/h；

q1——單位長度管道質量或單個閥門質量，kg；

q2——單位長度鋼管或單個閥門的保溫材料質量，kg；

c1——鋼管比熱容，kJ/（kg·K）；；

c2——保溫材料比熱容，kJ/（kg·K）；；

ΔT1——鋼管上升溫度，K；

ΔT2——保溫材料上升溫度，K；

r——使用蒸汽壓力下潛熱，kJ/kg；

t——管線啟動所需的時間，min。

對蒸汽輸送管線進入正常運行狀態后，熱量損失就很少了，凝結水主要由管線表面散熱產生，凝結水產量由式（3）計算：

式中：

W——凝結水產量，kg/h；

Q——管線散熱量，kJ/h；

r——使用蒸汽壓力下比潛熱，kJ/kg。

2.2 安全率

大慶石化公司生產裝置連續運行的設備一般運轉長達半年或一年以上。在這種情況下，設備啟動次數比較少，啟動時產生的大量凝結水可以開啟旁通閥進行排放，因而在選擇疏水器容量時，就可以不考慮設備啟動時的凝結水負荷特性，而只要具有能排放設備穩定運轉狀態下所產生的凝結水容量就可以了。也就是說，對于連續運轉裝置，安全率可取較小值。因此，停機次數越少的設備，所規定的安全率越小。

與連續運轉相反，間歇運轉，頻繁啟動和停機，短時間內產生大量凝結水而形成的啟動負荷會多次反復出現，使設備的負荷變化十分明顯。因此，即使是同一型號、同一容量的蒸汽使用設備，間歇生產方式和連續生產方式相比，應選用更大的安全率。

如不清楚設備蒸汽消耗量的變動特性，可采用蒸汽設備的標準容量乘以疏水器安全率的方法來計算疏水器容量。

疏水器安全率，對于易損型疏水器，如波紋管式疏水器安全率采用3，其余間歇工作疏水器安全率可采用2，連續工作疏水器如浮球式疏水器安全率可取1.5，但應與生產廠家溝通，獲得最準確安全率。設備安全率見表1。

3 結論

綜上所述，根據設備運轉狀態選擇合理容量、類型的疏水器可保證設備穩定高效運轉。在選擇合理疏水器的同時，安裝旁通配管，不僅可以在設備啟動時排除大量凝結水及空氣，還可阻止疏水器不必要的損害。在設備連續運轉狀態下，可采用小排量的疏水器，節約采購費用，減小生產成本。

表1 各種設備安全率

[1] 陳永剛.蒸汽蔬水閥的選用和維護[M].北京節能.2000.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.02.010

李媛媛，2008年畢業于大慶石油學院，從事節能監測工作，E-mail：addy317@sohu.com，地址：黑龍江省大慶石化公司檢測公司節能監測室，163714。

2011-11-20）