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疏水器的正确选择及安装使用


疏水器的正确选择及安装使用
王国兴
(扬子石油化工设计院)

[内容摘要] 内容摘要]

本文论述了疏水器的工作原理与分类,总结探讨了疏水器的正确选择及正确安装

使用,并结合扬子石化公司的情况,提出了关于疏水器采购、节能管理的建议。对疏水器的选用、安装、 管理等有一定的参考价值。

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疏水器 选择 安装使用

一、 前言 自从产业革命以来,蒸汽已被广泛地应用在各工业部门,特别 在石化、化工、纺织、轻工、电力等行业,都大量地使用蒸汽。及时排除蒸汽系统中的凝结 水、减少蒸汽的泄漏;提高蒸汽使用设备的热效率等问题。得到了各部门的普遍重视,蒸汽 疏水器就是解决这些问题的主要装置。疏水器也称疏水阀,也称自动排液器,它是用在蒸汽 加热设备或蒸汽输送管网上,起自动阻汽排水作用的装置。疏水器的正确选择、安装使用直 接影响到蒸汽系统的安全运行和节能工作的好坏。 扬子石化公司是具有十七套大型石油化工装置的国家特大型企业,其蒸汽用热设备众多, 式样各异。各种类型的蒸汽用热设备和蒸汽管网,对它们所需的蒸汽疏水系统——疏水器的 要求也就不同。任何一种型式和种类的疏水器都不是万能的,因此为了选择和安装使用合适 的疏水器,以满足用汽设备和蒸汽管网对疏水器的要求,首先必须了解疏水器的分类与工作 原理。 二、 疏水器的分类与工作原理 疏水器按工作原理一般可分为三种类型:机械型、热静力型、 热动力型。详见表 1。 表 1:三种型式疏水器比较表
序号 项目 1 工作原理 利用蒸汽和凝结水密 度差
0

型式

机械型

热静力型

热动力型

利用蒸汽和凝结水 温度差
0

利用蒸汽和凝结水相 变
0

2

排水温度 (过冷 度) 漏汽率 允许背压

饱和(~0 C)

过冷水(10~30 C) 过冷水(6~8 C)

3 4

2~3% 0.8P1

1% 0.5P1

2~3% 0.5P1~0.25P1

5 6 7

结构大小 安装方向 动作性能

大 水平 可靠、动作间隔时间 短 长

较小 水平、垂直 较可靠、动作间隔 时间长 较短

最小 水平、垂直 较可靠、动作间隔时 间较长 最短 孔板式、脉冲式、喷 嘴式

8 9

使用寿命 种类

浮球式 (连杆浮球式、 双金属式、波纹管 自由浮球式) 式、隔膜式 吊桶式(浮桶式、倒 吊桶式) 300~500 元

10

价格(DN≤50) 600~1500 元

200~500 元

扬子石化公司目前共有疏水器约 24000 个,其中烯烃厂 3400 个,芳烃厂 5500 个。采用 的疏水器型式有自由浮球式、倒吊桶式、双金属式、膜盒式、孔板式等。 三、 疏水器的正确选择 选择疏水器时,不能单纯从最大排放量选择,应特别注意: “绝 不允许只根据管径大小来套用疏水器” 。而必须根据疏水器选择原则并结合凝结水系统的 具体情况来选用。一般情况下,应按以下三个方面选用。 3.1 首先根据加热设备和对排出凝结水的要求,选择确定疏水器的型式。 对于要有最快的加热速度, 加热温度控制要求严的加热设备, 需保持在加热设备中不能 积存凝结水,只要有水就得排,则选择能排饱和水的机械型疏水器为最好。因为它是有水就 排的疏水器,能及时消除设备中因积水造成的不良后果,迅速提高和保证设备所要求的加热 效率。 对于有较大的受热面, 对加热速度、 加热温度控制要求不严的加热设备, 可以允许积水, 如:蒸汽采暖疏水、工艺伴热管线疏水等。则应选用热静力型疏水器为最好。 对于中低压蒸汽输送管道, 管道中产生的凝结水必须迅速完全排除, 否则易造成水击事 故。蒸汽中含水率提高,使蒸汽的温度降低,满足不了用汽设备工艺要求。因此,中低压蒸 汽输送管道选用机械型疏水器为最好。 总之,必须根据加热设备和用途,对疏水器型式进行合理选择。详见表 2。 表 2:蒸汽疏水器的选择
序号 1 加热设备和用途 蒸汽输送管网 选用疏水器型式 机械型(自由浮球式、倒吊桶式) 、热动力型 备注 蒸汽压力≥4.0Mpa 时,用热动力型

2 3 4 5

工艺伴热管线 热交换器 加热器、干燥器 暖气(散热器、 对流散热器)

热静力型(双金属式、波纹管式、隔膜式) 机械型(自由浮球式、倒吊桶式) 机械型(自由浮球式、倒吊桶式) 、热静力型 热静力型(双金属式温调疏水器、散热器疏水 器)

3.2 其次根据用汽设备的最高工作压力、最高工作温度,确定疏水器的公称压力、阀体材质; 确定疏水器的连接方式、安装方式等。

疏水器的公称压力一般分为: 0.6Mpa、 1.0Mpa、 2.0Mpa、 0.6Mpa、 2.5Mpa、 4.0Mpa、 5.0Mpa。 在选用时,疏水器的公称压力不能低于蒸汽使用设备的最高工作压力。同时,根据疏水器公 称压力、最高工作温度、安装环境等选定阀体的材料。公称压力≤1.0Mpa,选用铸铁或碳素 铸钢;公称压力﹥1.0Mpa,选用碳素铸钢或合金铸钢。 疏水器的最高工作温度根据蒸汽使用设备所使用的蒸汽来确定, 选择时应不低于使用蒸 汽的温度。 疏水器有卧式和立式两种安装方式, 它是由管线与疏水器的连接位置来确定。 疏水器的 连接方式有螺纹、法兰、焊接、对夹等,必须根据疏水器的最高工作压力、最高工作温度及 蒸汽使用设备相应连接部分要求来确定。 3.3 最后根据排水量的大小,选择确定疏水器的性能参数。 除疏水器的压力、 温度等参数应与所使用的设备条件相匹配外, 疏水器各种压差下的排 水量,则是选择疏水器的一个重要因素。如果所选用安装的疏水器排水量太小,就不能及时 排除已到达该疏水器的全部凝结水,使凝结水受阻倒流,最终将造成堵塞,使设备加热效率 显著降低。相反,选用排量太大的疏水器将导致阀门关闭件过早的磨损和失效。随着阀体增 大,其制造成本也将增大,不经济。因此,对设备或管道内产生的凝结水量,必须正确的测 定或根据计算式求出,为正确选用疏水器提供条件。 所以,在确定疏水器的排水量时,应根据各种用汽设备的特点、疏水器的排放形式来确 定“安全系数 K” 。一般应按下式计算: 疏水器的每小时排水量=设备或管道每小时产生的凝结水量× 疏水器的每小时排水量=设备或管道每小时产生的凝结水量×安全系数 K 设备每小时产生的凝结水量即是设备每小时的蒸汽消耗量。安全系数 K,不是理论上所 规定,也不是能通过计算求得的,而是从经验中得出的数据。安全系数 K 的确定,其影响因 素主要有两方面:一方面是疏水器的排水性能。由于目前疏水器对系统压差、流量变化的适 用能力有限,且生产厂商为用户提供的疏水器容量都是以每小时的连续排放量表示的,而实 际上大部分情况下疏水器都是间断排放的。另一方面是蒸汽使用设备的种类。蒸汽使用设备 不同,其运转过程中凝结水生成的负荷特性也不同。要考虑蒸汽使用设备在启动时凝结水大 量生成和正常运行时其凝结水排水量的变化情况;同时还应考虑设备是连续运行或是间断运 行等不同情况。如果排水特性变化大,又是间断运行的设备,那么安全系数要选取偏大,反 之则取偏小为好。综合各方面因素,对不同的蒸汽使用设备建议分别取安全系数 K=2~4。 详见表 3。 表 3:蒸汽疏水器安全系数 K 推荐表
序号 1 供热系统 蒸汽输送管网 使用情况 每 100 米、 管道低点、 管道末端、 控制阀前 一般 100~200 米设疏水点 安全系数 K 推荐值 3

2 3 4 5 6 7

工艺伴热管线 热交换器、加热器、干燥器 二次蒸发罐 暖气(散热器、对流散热器) 溴化锂制冷设备蒸发器疏水 分汽缸、汽水分离器

3 2 3 3~4 2~3

分汽缸、汽水分离器下部疏水

3

0

举例:换热器蒸汽耗量 200Kg/h,蒸汽压力 0.3Mpa,温度 160 C,凝结水不回收。选择 确定疏水器的型号。 1. 确定选择疏水器的种类:根据已知条件,选择机械型疏水器 或热静力型疏水器较好。 0 2. 根据 P=0.3Mpa,T=160 C,疏水器公称压力确定为 1.0Mpa、 1. 6Mpa 均可。连接方式选择法兰、螺纹均可。阀体材料灰铸铁或 碳素铸钢。 3. 疏水器前的压力=进换热器蒸汽压力 0.3Mpa-换热器阻力 0.02Mpa=0.28Mpa,疏水器后压力=0Mpa,疏水器前后压差=0.28Mpa。 根据已知条件,选择安全系数 K=3,则疏水器排水量=3×200=600Kg/h。 查产品样本: (1) 选甘肃 920 厂自由浮球式疏水器:UF05-A 或 CS41H -16C,DN20;双金属疏水器:TB11,DN20。 (2) 选南京流体工程机械厂自由浮球式疏水器:FZB.S 16H -4B 或 FZB.S 10H-4B,DN20。 扬子石化公司生活区供热干管(DN350,3000 米) ,原设计仅根据管径选用疏水器,由于 蒸汽管道地沟敷设、 保温材料损坏严重等原因, 管线温降大, 至扬子医院处蒸汽温度仅 1600C, 温降达 1400C。1997 年公司对此管线进行了检修,更换了疏水装置,修复管线保温,管线温 0 降明显下降,至扬子医院处蒸汽温度为 220~240 C。可见疏水装置的重要。 四、 疏水器的安装 一个即使性能完美、制造精良的疏水器,如果安装使用不当, 同样也达不到预期的效果。单独的疏水器是很难达到阻汽排水作用的,它需要有辅助装置配 合。疏水器的辅助装置并不是一律要求件件必备,而是根据具体条件选用必需的。 4.1 完整的疏水装置见图 1:

4.1.1 当凝结水排至大气时,后切断阀、检查阀、止回阀可不设置。 4.1.2 若疏水器本体内已带过滤器,过滤器可不设置。如:自由浮球式疏水器。 4.1.3 若疏水器后的凝结水管高于疏水器,或有几组疏水装置共有一根凝结水管,常需装设 止回阀。若疏水器本身能起止回作用,也不设止回阀。如:热动力型疏水器。 4.2 疏水装置应尽量靠近加热设备或蒸汽总管,以免产生“蒸汽阻塞” 。 4.3 疏水器不能串联安装,可以并联安装。如:使用大规格的疏水器且其安装困难时,可以 采用几个小型疏水器并联安装,见图 2。每个设备的疏水应各自独立安装疏水装置,见图 3。

4.4 一般机械型疏水器只能安装在水平管路上,恒温型、热动力型疏水器可水平,也可垂直 安装。疏水器应安装在检修方便的地方,并尽可能集中排列。 五、 关于疏水器采购、节能管理的建议 关于疏水器采购、 5.1 疏水器的采购 前文已探讨了疏水器的正确选用、 正确安装, 由于我国对疏水器的制造尚未完全标准化, 各制造厂疏水器的型号尚未统一,给设计、采购疏水器带来很大的不便。因此,采购质量好、 价格合理和交货及时的疏水器制造厂商显得尤为重要。 扬子公司已于 1997 年确定了甘肃 920 厂、南京流体工程机械厂、康森阿姆斯壮公司等 8 家定点厂家。对疏水器定点采购厂家实行 动态管理,有利于提高采购质量。 扬子公司疏水器的使用量大,按疏水器寿命二年计,每年的疏水器更换量达 16000 套。 此疏水器并非损坏,只是其易损件消耗,建议扬子有关单位可利用已有设施,自办阀门修理 厂。只需增建如阀门、疏水器校验台等专用工具,投资几十万元即可。其主要职能:阀门易 损件的生产,阀门检修,阀门的校验,废旧阀门的回收等,也可有关厂家联合。这样,既能 减少阀门采购量,降低生产成本,又能保证质量,增收节支。 5.2 疏水器的节能管理 为保证疏水器的正常使用,提高疏水器的使用可靠性,达到节约蒸汽的目的,扬子公司 必须建立疏水器使用管理制度和操作规程。若疏水器的漏汽率减少 0.5%,扬子公司蒸汽耗 量将减少约 5 吨/时,可见其节能管理的重要性。因此,各疏水器使用单位必须设有专门的 维护管理班组,并应配备懂行的技术人员。建立疏水器管理台账,设置疏水器检查台或校验 台。定期对疏水器进行检查维修。

[参考资料] 参考资料]
1、 《凝结水回收和利用》 侯辉编 机械工业出版社,1985.7 2、 《化工管路手册》 张红兵等编 化学工业出版社,1988.7 3、 《石油化工装置工艺管道安装设计手册》 张德姜、王怀义、 刘绍叶主编 中国石化出版社,1994.4

[作者简介] 作者简介]
王国兴,男,33,工程师。1987 年 7 月毕业于南京化工动力专科学校化工热能工程专业,现在扬子 石化公司设计院公用工程室工作,任室主任兼室党支部书记。负责和参加了百余项项目的工程设计,其中 负责和主要参加的三项工程获总公司级奖。曾在《石油化工设计》99。2、99。3 上发表二篇技术论文, 曾在《扬子石油化工》上发表过二篇技术论文。


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