蒸汽疏水閥泄漏的節能分析

文 劉海龍 森佩富萊特種橡膠（上海）有限公司

工廠的耗能種類繁多，除了冷、熱、電、水還有各種工業氣體。各種設備使用規律各不相同，且運行時間長，有的設備每日24小時、全年365天都運行，有的設備則需要定時運行，每個領域都有節能潛力可挖。本文著重闡述蒸汽系統的防止泄漏所產生的節能潛力。

1 現狀分析

蒸汽作為熱量的中間傳遞介質，將燃料的熱量傳遞給熱量需求點。蒸汽系統的使用情況直接決定了能耗的大小。蒸汽系統中經常可以看到疏水閥的“跑、冒、滴、漏”現象，大家普遍沒有重視這個問題。疏水閥的口徑雖小，但是由于蒸汽的壓力相對較高，蒸汽的泄漏量是相當可觀的。同時，其投資成本就是更換疏水閥的成本，相對于其它的節能改造工程，其投資較少，投資回報率較短，工程的施工難度最小。

2 節能分析計算

2.1 理論計算

要準確計算出一個疏水閥的蒸汽泄漏量比較困難，這涉及到蒸汽的壓力、閥門的口徑、使用時間等眾多因素，根據國際上普遍采用的BS1042，ISO5167 和ASME MFC-3M 相關標準中計算流體通過小孔的流量公式，為：

其中：

m：蒸汽的質量流量（kg/h）；

d：小孔直徑（mm）；

ΔP：通過小孔的壓降（mm 水柱）；

D：管道內徑（mm）；

Vg：蒸汽在給定壓力下的比容（m3/kg）。

不同口徑的疏水閥的小孔直徑d可以參考表1。

圖1給出了不同壓力下，不同孔徑的疏水閥的蒸汽泄漏量，可以快速的查處大致的蒸汽泄漏量。

表1

圖1

根據以上信息計算，得到的理論泄漏量需要取一定的折算系數，其原因為：

（1）疏水閥泄漏時不會全開；

（2）閥座的幾何形狀影響流動，管道雜質會造成排水孔部分堵塞；

（3）冷凝水排放時會產生閃蒸蒸汽，閃蒸蒸汽會產生阻力減少通過小孔的流量；

（4）設備前的控制閥產生的節流會降低蒸汽/冷凝水壓力。

同時，對疏水閥的泄漏程度進行了分級，根據不同程度的泄漏，所取的折算系數不同，具體如下：

（1）當疏水閥的泄漏程度為“大漏”時，取折算系數33%；

（2）當疏水閥的泄漏程度為“直通”時，取折算系數40%；

（3）當疏水閥的泄漏程度為“小漏”時，取折算系數16.5%；

（4）當疏水閥的泄漏程度為“微漏”時，取折算系數3.3%；

（5）當熱動力疏水閥的狀態為“動作過頻”時，上述折算過的計算結果再取50%；

（6）當泄漏的疏水閥后端為“排放大氣時”，上述折算過的計算結果再取折算系數50%。

以一個DN20浮球疏水閥為例，計算得出：6barg下的泄漏量為3kg/h（中漏、冷凝水回收）；月泄漏的蒸汽量2.1t/月（1天24h；一月30d）；月蒸汽泄漏損失為400元/月（蒸汽費200元/t）；年月蒸汽泄漏損失為4800元/a。

由此可以看出，疏水閥的泄漏量是相當可觀的，更換疏水閥的改造費用相對較小，投資回收期基本在6個月以內。

2.2 實際案例

我公司蒸汽主要應用于橡膠生產過程中硫化工藝，少部分用于生活熱水和冬天的空調采暖。飽和蒸汽來源于工業園區里的熱力公司，經過減壓之后的壓力不低于16barg。從蒸汽減壓站到廠房內的蒸汽使用點的距離大約近300m。

在2012年之前，本工廠沒有關注疏水閥的泄漏耗能問題，每月的蒸汽耗量約530t，后來我們和斯派莎克的工程師一起對所有的疏水閥進行調研，檢測出了泄漏的疏水閥，并安裝更換了斯派莎克公司生產的熱動力和浮球式疏水閥。此后，只要每月的蒸汽耗量高于500t，我們對疏水閥進行調研檢測，每年可以節約140000元。

3 總結

在蒸汽系統的節能主要是更換泄漏的疏水閥、煙氣余熱回收和冷凝水回收。由于各項目的設備投資和工程難度不一樣，投資回收期會有所不同。疏水閥的“跑、冒、滴、漏”現象是最容易被忽視的，但是其改造難度最小，投資回收期最短。根據我們的實際經驗，更換泄漏的疏水閥的投資回報期大約在6個月左右。