实用蒸汽凝结水管道设计原理

为了能使上述各种疏水阀充分发挥作用，在给定工作条件下正确选择疏水阀并适当地安装维护，是至关重要的。编制本手册的目的之一，就是要为实现这一目的提供技术资料。蒸汽疏水设备的实际选型和应用应该由有经验的人员来进行。选型和安装也不应该离开有经验的技术人员的协助和指导。本手册不能代替这种技术协助和指导。我们鼓励用户与康森阿姆斯壮机械有限公司及其代理商联系。基本原则单元疏水实际上是用疏水阀对系统中各个单台蒸汽凝结设备（包括每一台汽包或盘管）单独疏水。在下面“短路”一节中解释了为什么采用单元疏水，而不采用成组型集中疏水。依靠经验可以依靠过去的经验选择疏水阀。这种经验可以是你自己的，也可以是阿姆斯壮国际公司的专有技术诀窍，还可以是其它人从相同设备的疏水中得来的。自我选型在阿姆斯壮选型软件的帮助下，您可以轻松地进行选型，即便在没有计算机软件帮助的情况下，只要取得以下信息，也可以进行自我选型：1．凝结水负荷，kg/h；2．所用安全系数；3．压差，MPa；4．昀大允许压力，MPa。1．凝结水负荷本手册“凝结水怎样排放”中（CG-17至CG-43），包括了计算公式，蒸汽凝结速率和正确的选型程序。2．安全系数或经验系数的选取用户会发现，在蒸汽疏水阀的选型过程中，必须考虑安全系数。比如，一组盘管一小时的凝结水量是250kg，但是在选择疏水阀的时候，考虑整个系统的安全运行，要求选用处理量为每小时750kg的疏水阀。这个3:1的安全系数，考虑到了凝结速率的变化，偶尔出现的压降和系统设计的各种因素。安全系数可以从1.5到10。本手册中的安全系数是以用户多年的使用经验为基础的。结构影响安全系数比一般的负荷和压力变化更重要的是，蒸汽加热单元本身的设计。参见图CG-21，CG-22，CG-23。三幅图表示了三种不同的设备结构，尽管它们每个单元每小时都能产生250kg凝结水，但是它们的安全系数却分别是2,3和8。图CG-19.两个用汽单元共用一台疏水阀疏水，称作成组排放，可能会引起短路。图CG-20.每个单元使用自己的疏水阀时，不会发生短路，并可确保效率的提高短路如果一个疏水阀与一个以上排放点连接，那么从某个或某些个单元来的凝结水和空气，就有可能到达不了该疏水阀。任何凝结速率的变化都会引起蒸气压降的变化。即使压力表显示不出来的压降，也会使从高压单元来的蒸气阻塞从低压单元来的空气或凝结水的流动。这样就会使低压单元的加热效率降低，输出减少，燃料浪费（参见图CG-19和图CG-20）。凝结速率相同，压力相同，安全系数不同图CG-21.一根0.21MPa压力下的铜加热盘管，恒压，靠重力向疏水阀流送250kg/h的凝结水，蒸汽空间体积很小，安全系数为2。图CG-22.一台0.55MPa压力波动下的多管加热器靠重力向疏水阀输送250kg/h的凝结水。多管结构有引起轻微短路的危害，因此，在0.28MPa压力时，安全系数为3。图CG-23.大型槽罐，虹吸排放。从直径1.2m，长3m，体积3.26m3，压力为0.21MPa的罐式干燥器中排出250kg/h的凝结水。使用疏水控制器时，安全系数为3。使用倒置桶型疏水阀时，安全系数为8。蒸汽疏水阀的选型蒸汽疏水阀的经济运行与阀孔的选择为了取得昀佳运行效果，需要一个适当的安全系数，如果安全系数选得太大也会引起问题。除了会增加疏水阀成本和安装费用以外，尺寸过大的疏水阀磨损会更快。而且在疏水阀发生故障时，过大的疏水阀会损失更多的蒸汽，从而会引起水击和凝结水回水系统背压过高等问题。3．压差即疏水阀前后压力之差，如：锅炉和蒸汽主管压力或减压阀下游压力与回水管线之间的压力差。参见图CG-24。疏水阀必须能在这种压差下打开。注：由于回水管线里有闪蒸凝结水，所以在升高该凝结水时，不要假定由于有了静压头，压差会减少。工作压差：当用汽设备满负荷工作时，疏水阀进口的蒸汽压力可能会比蒸汽主管里的压力要低。而凝结水回水总管的压力可能会比大气压力高（背压高）。如果工作压差不少于昀大压差的80%，那么，在选择疏水阀时使用昀大压差则是安全的。所供蒸汽的调控，会引起压差的大幅度变化。用汽设备的压力可能会降到大气压力，甚至更低（到真空）。如果按照本手册的要求进行设计的话，这种情况不会妨碍凝结水的排放。重要提醒：一定要关注一下右边有关本问题的讨论，它们讨论的是有关压差减少时的处理方法。4．昀大允许压力疏水阀必须能够承受系统昀大压力或设计压力。它不一定要在这个压差下工作，但必须能够承受这个压力。例如，昀大进口压力是2.5MPa，回水管线压力是1MPa。但是疏水阀必须能承受住2.5MPa的昀大允许压力。参见图CG-24。因此而确定选择疏水阀体的材质。影响压差的各种因素除了发生压力调节阀故障，压差一般只会比正常值或设计值略低一点。压差的变化可以由进口压力或背压压力的变化而引起。进口压力可能因下列因素而低于其正常值：1．压力控制阀或温度调节阀调制动作；2．“虹吸排放现象”。排放点与疏水阀之间每升高610mm，进口压力（和压差）就会降低0.007MPa。参见图CG-25。背压压力可能因下列因素而高于其正常值：1．管路磨擦（流量及流速的变化）；2．其它疏水阀向回水系统排放；3．升高凝结水如果只排放凝结水的话，凝结水每升高610mm，排放压力就会升高0.007MPa。但是，如果有闪蒸蒸汽出现的话，背压的增加值会降到零。参见图CG-26。注意外置式止回阀。图CG-24.“A”减“B”等于压差。如果B为背压，从A中减去它。如果B为真空，把它加到A上去。图CG-25.重力排放点的凝结水被虹吸作用升到疏水阀。每升高610mm减小压差0.007MPa。注意低点的水封和疏水阀的内置止回阀都是防倒流用的。图CG-26.疏水阀打开时，蒸汽的压力将会把凝结水推高。每升高610mm减小压差0.007MPa。阿姆斯壮蒸汽和凝结水控制部全球公司网址：中国公司网址：号邮编：102600电话：[phone]室邮编：200001电话：[phone]传真：010-6925076163500828传真：[phone]CG-16蒸汽疏水阀的选型蒸汽输配系统连接着锅炉和使用蒸汽的各个设备，它把蒸汽送到工厂里任何需要热能的地方。整个蒸汽输配系统由三个主要部分组成，它们分别是锅炉分汽缸、蒸汽主管和支管。其中每一个组成部分，都用于满足系统的一个要求，并与蒸汽汽水分离器、蒸汽疏水阀一起组成了一个完整、有效的蒸汽输配系统。集水管在所有蒸汽供应系统主管线上，一般每隔一段间隔都需要一个集水管（参见图CG-27）。这些集水管被用来：1．让凝结水利用自身重力，从快速通过的蒸汽中分离出来。2．把瞬时大量的凝结水集存起来，直到其压差能够使它通过疏水阀排放出去。图CG-27.蒸汽管与集水管集水管直径尺寸选择合适的话才可以捕集住凝结水。如果太小，就有可能产生“短笛”效应，即凝结水会被蒸汽高速流动产生的压降从疏水阀中抽回主管。参见CG-19页表CG-13。分汽缸直径在100mm以下时，集水管直径和分汽缸直径一样。100mm以上时，集水管直径是分汽缸直径的1/2，但不得小于100mm。图表CG-6.特性代码推荐选型表（见CG-2特性代码推荐选型表被排放设备第一选择和特性代码替换选择锅炉分汽缸IBLVM,E,L,N,B,Q*F&T*在过热蒸汽场合不使用浮球型疏水阀，而使用带内置止回阀的抛光阀瓣及阀座的倒置桶型疏水阀。被排放设备第一选择、特性代码及替换选择0-0.2MPa0.2MPa以上B,M,N,L,F,E,C,D,Q*IB*IB蒸汽主管和支管无冰冻替换选择F&T**F&TB,C,D,E,F,L,M,N,Q,J*IB*IB蒸汽主管和支管有冰冻替换选择热静力或CD热静力或CD*压力波动应带内置止回阀。**超过浮球型疏水阀压力/温度限制时使用倒置桶型IBLV疏水阀。注：在过热蒸汽场合应使用带内置止回阀的抛光阀瓣及阀座的倒置桶型疏水阀。锅炉分汽缸分汽缸是一种特殊的蒸汽主管，它能接受一台或一台以上锅炉送来的蒸汽。它常常是一根平放的管子，从管子上部接受蒸汽，然后送到蒸汽主管中去。蒸汽送入供汽系统之前，用疏水阀把分汽缸内的任何夹带物（锅炉水和固体杂物）排掉是很重要的。安装在分汽缸上的疏水阀，必须具有被夹带的大块污物一出现就能排除的能力。在选择这种疏水阀时，还应考虑它的抗水击能力。分汽缸用疏水阀的选型和安全系数（仅对饱和蒸汽而言）所有安装在分汽缸上的疏水阀的安全系数，我们认为应该选用1.5。疏水阀的排量可用下列公式计算出来：疏水阀排量=安全系数×与各锅炉连接的负荷×预计夹带量（一般取10%）举例：在连接负荷为25,000kg/h，预计夹带量为10%的情况下，应该选用多大尺寸的疏水阀？使用公式：所用疏水阀排量=1.5×25,000×0.10=3,750kg/h对凝结水污物及时排放、极好的抗水击性能、在非常低负荷下的高效运行等特点，使得倒置桶型蒸汽疏水阀成为昀适合这种场合使用的首选疏水阀。安装如果蒸汽是单向通过分汽缸的话，在下游端安装一个疏水阀就足够了。如果蒸汽是从中心点进入分汽缸（参见图CG-28），或是类似双向蒸汽气流分布的话，应该在分汽缸的两端各安装一个疏水阀，以保证顺畅疏水。图CG-28.锅炉分汽缸阿姆斯壮蒸汽和凝结水控制部全球公司网址：中国公司网址：号邮编：102600上海黄浦区九江路333号金融广场1202室邮编：200001电话：[phone]传真：[phone]电话：[phone]传真：[phone]蒸汽输配系统凝结水怎样排放蒸汽主管蒸汽疏水阀昀常用的一个场合就是蒸汽主管疏水。为了让使用蒸汽的设备能够正常运行，主管里需要保持无空气、无凝结水。蒸汽主管上的疏水阀如果选择不当的话，会引起水击以及凝结水中夹带的污物可能损坏控制阀及其它设备。可以用两种方法来预热蒸汽主管：监督法和自动法。监督法预热被广泛地用于大管径和长距离主管的初始预热中。使用方法是，在蒸汽到达主管之前把集水点阀门完全打开，使之自由向大气吹放。在所有或大部分预热凝结水被排放之前，这些阀不能关闭。然后由疏水阀排出工作条件下产生的凝结水。发电厂主管线的预热大多采用这样的程序。锅炉点火时，让主管路和部分或全部设备在没有人工帮助或监督下，达到压力和温度的方法，叫做自动预热法。注意：无论那一种预热方法，都应该为预热期留有足够的时间，以减少热应力对系统的伤害。蒸汽主管疏水阀的选型和安全系数（只对饱和蒸汽而言）应该按照运行负荷下，热辐射损失产生的凝结水来选择疏水阀。如果按照开车时的负荷选择疏水阀，会引起疏水阀选型过大，这样会产生过早磨损。应该按照在低压预热条件下收集凝结水的情况，确定集水管的尺寸（参见CG-19页表CG-13）。保温管道的凝结水负荷可由表CG-10查出。表中所有数据，按75%的保温效率来考虑。表中没有包括的压力或管径下的凝结水量可用下列公式计算出来：H)ET(TUAC21−××=其中：C=凝结水量，kg/m·hA=管子外表面积，m2/m(表CG-10，第2栏)U=kJ/m2℃·h，查CG-19页曲线图CG-7。T1=蒸汽温度，℃T2=空气温度，℃E=1-保温效率（例如：保温效率=75%，1-0.75=0.25或E=0.25）H=蒸汽潜热（参见第CG-3页蒸汽性能数据表）kJ/kg表CG-10.保温管道在大气21℃时输送饱和蒸汽时的凝结水量（假定保温效率为75%）压力MPa0.1030.210.410.861.241.733.14.16.2公称通径DN管子外表面积m2/m每米管线每小时凝结水量Kg/m.h25320.1050.1320.070.090.090.100.100.130.150.180.180.210.210.250.2770.3440.3290