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疏水閥選型

發布時間:2021/11/14 

疏水閥選型和作用是自動排放蒸汽管道和設備中產生的冷凝水和不凝氣體,同時能有效地阻止蒸汽排放,保證用汽設備的正常運行。 在化工設計中,經常會碰到蒸汽疏水閥(又叫疏水器),但是由于疏水閥系統僅僅是一個小小的 附件,而常常不被設計者重視。 據報道,我國每年大約有300萬臺疏水閥在使用,但是高達70%~75%使用不好,這中間除了由于疏水閥制造本身的原因之外,更主要的原因是在系統設計和選擇方面存在問題。


種類
主要優點主要缺點應用推薦
浮球式(帶熱靜力排空閥)疏水閥在飽和蒸汽溫度下連續排放冷凝水,排量大;
能適應高低負荷的變化,不受壓力變化的影響;排氣性能良好。
浮球易被水錘損壞;
在暴露狀態下,需要保溫;熱靜力排空閥對腐蝕敏感。
負荷變化大的換熱器;
下游有冷凝水泵的場合;
經常開停車的場合。
倒吊桶式疏水閥閥體結實,結構簡單,可耐水錘,具有很長的使用壽命;
若在入口安裝止回閥可用于過熱蒸汽系統。
排放不凝氣體慢(經常需要例外增加排空氣閥);在系統壓力突然變化時,容易失去水封而泄漏蒸汽,必須在入口安裝止回閥;
暴露在過冷的環境中會凍壞,必須加保溫;在小負荷下,泄漏蒸汽。
不凝氣排放少的場合。
液體或固體膨脹熱靜力型疏水閥利用凝結水的熱敏感性;
在設定溫度下,允許開車時排放不凝氣;對過熱,水錘或振動不敏感;抗凍。
熱敏元件容易腐蝕;
凝結水倒流入工藝排放管線。
非常適用于蒸汽伴熱管線;
加熱設備溫度控制不嚴格的場合。
壓力平衡式疏水閥體積小,重量輕,安裝空間小,排量大;排空氣性能好;
抗腐蝕,耐水錘和過熱,不為冷凍所損壞;
根據工作壓力的變化而自動調節。無需隨壓力變化而對疏水閥進行調節。
冷凝水排出溫度低于飽和溫度,為了使蒸汽空間
保持流暢必須在疏水閥前加冷卻段;
普通波紋管不抗凍。
間歇操作的工藝設
備,開車時要迅速
排放不凝氣;
伴熱和主蒸汽管線疏水;環境溫度低于冰點的場合。
雙金屬式疏水閥結實可靠,易于安裝和維修;
抗腐蝕,耐水錘和過熱,不為冰凍所損壞;具有良好的排氣特性;
排水溫度低于飽和溫度,可利用部分顯熱。
雙金屬對溫度感應較慢,無法對負荷變化作出快速反應;冷凝水排出溫度低于飽和溫度,為了使蒸汽空間保持流暢必須在疏水閥前加冷卻段。主蒸汽管道的疏水;安裝環境溫度低于冰點的場合。
熱動力式疏水閥閥體結構結實、簡單、重量輕,使用壽命長,安裝費用低;
操作壓力范圍大,不需因壓力的變化而調整或更換閥尺寸;
抗水錘、振動、腐蝕,本體不為冷凍破壞,可適用于過熱蒸汽,可在任何方位上操作;
的活動部件為不銹鋼片,保證操作可靠,減少維修,同時可具有止回閥的作用;
附有空氣排除的碟片,可防止空氣阻塞;
疏水閥在開關時發出"喀嚓"聲,可幫助判斷疏水閥是否正常工作。
過低的進口壓力和過高的背壓不能工作;
不含防氣鎖碟片的型號,在啟動時易發生氣阻。暴露在低溫環境中,會造成閥開關頻繁,降低壽命,必須加隔熱罩。
主蒸汽和伴熱管線疏水;
恒定壓力和負荷;安裝環境溫度低于冰點的場合。


從疏水閥選擇和應用設計中,提出應考慮的問題,以便使疏水閥有效穩定長期運行,從而使工廠提高安全性,減少費用,節約能源,提高經濟效益。

1選型
化工裝置中的疏水閥主要有三類,各類疏水閥比較見表l。
1.1
機械型疏水閥
以機械方式工作,原理是根據蒸汽和凝結水之間的密度差。利用浮球或浮筒來操作疏水閥的開關,以飽和溫度排放冷凝水。種類包括浮球式和倒吊桶式。
1.2
熱靜力型疏水閥
利用飽和蒸汽比冷凝水和含有不凝氣蒸汽的溫度高的原理來操作疏水閥的感溫元件而控制閥門的開關。此類疏水閥在冷凝水排放前必須冷卻至飽和溫度以下。種類包括壓力平衡式,雙金屬片式和液體或固體膨脹式。
1.3
熱動力型疏水閥
根據冷凝水通過疏水閥時產生二次蒸汽,而高速運行的二次蒸汽會產生一個低壓區的簡單原理來控制閥的開關。
2排量的確定
疏水閥類型選擇之后就是確定尺寸,而尺寸是根據凝結水排量來確定的。
疏水閥排量的確定分兩步,首先,根據熱平衡關系式計算冷凝負荷,然后,在此冷凝負荷的基礎上乘以安全系數得到疏水閥的排量。步可根據不同的用途(例如主蒸汽管道疏水,伴熱和工藝設備)依據相關的公式、圖表計算確定,這里不再贅述。重點說明以下安全系數,對于主蒸汽管道疏水和伴熱管線,因為壓力恒定,疏水量較。ㄒ话阈∮50kg/h),安全系數取2~3;而對于工藝設備安全系數可參考表2。
尤其要注意的是不能根據連接管徑來確定疏水閥的尺寸,因為疏水閥的連接尺寸與疏水閥的排水能力沒有直接的關系,疏水閥的排水能力的大小主要取決于閥孔尺寸的大小、閥前后壓差的大小和凝結水溫度的高低。

值得注意的是影響蒸汽疏水閥的排量,壓差是一個重要的因素,壓差是指疏水閥的入口壓力與出口壓力的差,出口壓力又稱背壓。蒸汽疏水閥入口壓力要比送至用汽設備的蒸汽系統壓力低,要考慮用汽設備的阻力損失,一般低0.05~0.lMPa。背壓也不等于凝結水系統的壓力,即使向大氣排放,由于凝結水部分閃蒸為二次蒸汽,會對疏水閥產生阻力作用,因此也會產生背壓。而當凝結水回收時,出口壓力是管道系統的壓力降,位差及凝結水回收系統壓力的總和。背壓越高疏水閥的壓差越小,凝結水的排放量也相應減少。所以在選型時要根據蒸汽疏水閥的壓差與排水量共同確定其容量。

疏水閥的選型倍率及安全系數表

選型倍率
序號供 熱 系 統使 用 狀 況K
1  分汽缸下部疏水  在各種壓力下,能進行快速排除凝結水3
2  蒸汽主管疏水  每100m或控制閥前,管路拐彎,主管末端等處應設疏水點3
3  支 管  支管長度≥5m處的各種控制的前面設疏水點3
4  汽水分離器  在汽水分離器的下部疏水3
5  伴 熱 管  一般伴熱管徑DN15,≤50m處設疏水點2
6  暖 風 機  壓力不變時3
7  單路盤加熱(液體)  快速加熱3
  不需要快速加熱2
8  多路并聯盤管加熱(液體)3
9  烘 干 室(箱)  采用較高壓力為PN16 壓力不變時 壓力可調時2
10  溴化鋰制冷設備蒸汽器  單效壓力≤1kgf/c㎡ 雙效壓力≤10kgf/c㎡2
11  浸在液體中的加熱盤管  壓力不變時2
12  列管式熱交換器  壓力不變時3
13  支 套 鍋  必須在支套鍋上設排空氣閥3
14  單效或多效蒸汽器  凝結水量<20t/h >20t/h3
15  層 壓 機  應分層疏水,注意水擊3
16  消 毒 柜  柜的上方設排空氣閥2
17  回轉干燥圓筒  表面線速度V≤10 ≤80 ≤1005.8
18  二次蒸汽罐  罐體直徑應保證二次蒸汽速度V≤5m/s,且罐體上部要設排空氣閥3

 

安全系數表
本表推薦了在不同場合下最有效的疏水閥型式。所建議的安全系數保證了在不同條件下都能正常工作。如要進一步了解所推薦的疏水閥及其安全系數,請與依耐泵閥公司或其代表聯系。

 

用途第一選擇第二選擇安全系數
鍋爐分汽缸 (過熱蒸汽)IBLVF&T1.5
IBCV(拋光)膜盒開車負荷
蒸汽主管和支管 (不凍) (有凍)IB (壓力變化用CV)F&T2,如果在主管末端 閥前或支管上用3
IB熱靜力或圓盤同上
汽水分離器IBLVDC3
蒸汽品質低于90%時DC3
伴熱線IB熱靜力或圓盤2
(恒壓) 風機盤管和(0—0.1MPa變壓) 空氣加熱器(0.1—0.2MPa變壓) (大于0.2MPa變壓)IBLVF&T3
F&T F&T F&TIDLV lBLV IBLV2,在最大壓差的1/2時 2,在最大壓差的2倍時 3,在最大壓差的1/2時
散熱片和盤管(恒壓) (變壓)IB熱靜力3 快熱式 2,正常
F&TIB3 快熱式 2,正常
工藝空氣加熱器        (恒壓) (變壓)IBF&T2
F&TIBLV3,在最大壓差的1/2時
蒸汽吸收器F&TIB外置排氣閥2,在最大壓差的1/2時
管殼式熱交換器        (恒壓) 管式和浸式盤管 (變壓)IBDC或F&T2
F&TDC或IBT (大于0.2MPa 時IBLV)小于0.1MPa,2,在最大壓差的1/2時 0.1—0.21MPa,2,在最大壓差的2倍時 0.21MPa以上,3, 在最大壓差的1/2時
單效,多效蒸發器DCIBLV或F&T2,負荷達22,680Kg/h對,用3
夾套釜            (重力排放)                   (虹吸排放)IBLVF&T或熱靜力3
DCIBLV3
旋轉干燥器DCIBLV用DC時,3:恒壓用 1B時,8:變壓用IB時:10
閃蒸罐IBLVDC或F&T3

 

IBLV =帶大排氣孔的倒置桶型疏水閥
IBCV =帶內置式止回閥的倒置桶型疏水閥
IBT =帶熱靜力型排空氣閥的倒置桶型疏水閥
F&T =浮球型疏水閥
DC =壓差凝結水控制器
超過浮球型疏水閥壓力極限,或蒸汽品質很差時,可使用帶外置排氣閥的倒置桶型疏水閥,如無其他注釋,所有安全系數都是指在工作壓差下使用的安全系數。

 疏水閥的選型指南
在對英國皇家化學工業公司位于Huddersfield和Grangemouth(英格蘭)工業廠的疏水閥性能進行長達7年的監測和實驗,一級在兩家生產商實驗室進行的疏水閥性能和新鮮蒸汽損失的監測和實驗的基礎上,英國皇家化學工業公司最終對其《工程設計指導》中有關疏水閥選型的內容作了修改。
  舊的選型標準存在很多的缺點,最明顯的是它未提到被疏水設備的類型和疏水方法。所選的疏水閥經常與實際負荷不相匹配。尤其嚴重的是,熱動力圓盤疏水閥(舊選型標準的基礎)被人們尤其是車間人員誤認為是萬能疏水閥。
  早在1980年,由于工程維護人員抱怨蒸汽主管疏水閥壽命過短,Grangemouth工廠開始對疏水閥性能進行監測。兩年后,Huddersfield工廠也做了同樣的監測。
  在監測中,首先對疏水閥作了調查,了解現有疏水閥的種類,并檢驗選型時的負荷。同時也進行了相關測試。初步結果令人大吃一驚。在對一個車間的415只疏水閥所做的檢驗結果表明,19%的疏水閥已實效,63%的負荷選型不匹配。
  在對蒸汽主管的132只疏水閥所做的檢驗表明,42%的疏水閥已實效。對疏水閥壽命的檢驗也于1980年開始并一直延續至今。表2-1列出了各種疏水閥的平均壽命。
  為檢驗各種疏水閥的節能效益,人們對兩家生產商的實驗室中正在使用的疏水閥進行了新鮮蒸汽損失測試。測試在實驗室狀態下進行,即20℃,靜止空氣。該實驗未對疏水閥閥體的熱損失進行檢測。檢測中凝結水負荷為常見的10-20公斤/小時(22-44磅/小時)。檢測結果匯總在表2-2中。這兩個表格所表現出的最有趣的一點是,作為通用的最廣泛采用的熱動力圓盤式疏水閥,其節能效果最差,而且與倒吊桶疏水閥相比,壽命極短。
  在熱量要求不高的場合,用熱靜力疏水閥取代熱動力圓盤疏水閥會提高節能效果,同時保證使用壽命。
  這些實驗還揭示了機械疏水閥(即倒吊桶和浮球疏水閥)無論在凝結水負荷大或負荷小的情況下都可以保證蒸汽不含冷凝水,而熱靜力疏水閥在負荷增加的時候容易積聚凝結水。另外,雙金屬片疏水閥動作容易不穩定。
  更改后的新《指導》中包括疏水閥選型表。
  現在的選型推薦:
  倒吊桶疏水閥:
  作為所有工藝負荷和蒸汽主管線疏水閥的首選,即所有需要對蒸汽疏水的場合。
  浮球熱靜力疏水閥:
  用于工藝疏水,尤其是在控制負荷3.5公斤以下(50psig)的應用場合或空氣含量高、安裝倒吊桶疏水閥有問題的場合。平衡壓力疏水閥:
  用作不重要的伴熱或加熱系統。
  雙金屬片熱靜力疏水閥:
  用于伴熱管線或加熱系統低溫或防霜工況。該類型的疏水閥可以最大限度地利用凝結水中的顯熱或防止產品過熱。其閥體為全不銹鋼。
  熱動力圓盤疏水閥:
  只要在先前經驗證明其性能良好時,可作為倒吊桶疏水閥的替代產品,在壓力為17公斤以下的蒸汽主管和伴熱管上有限制地使用,或作為產品替換用于更高的蒸汽壓力。因其能源效率低,使用壽命短,不推薦使用(而且,在Huddersfield和Grangemouth工廠不允許使用)。
表2-1.      各種疏水閥的平均使用壽命
疏水閥類型 高壓
4.5mpa(650psig) 中壓
1.4mpa(200psig) 低壓
0.2mpa(30psig)
熱動力圓盤疏水閥 10-12個月 12個月 5-7年
浮球熱靜力疏水閥 …… ×1-6個月 9個月-4年
倒吊桶疏水閥 18個月 5-7年 12-15年
壓力平衡疏水閥 …… 6個月 5-7年
雙金屬片疏水閥 ×3-12個月 2-3年 7-10年
×取決于型號     
表2-2.      新鮮蒸汽損失-公斤/小時(磅/小時)
疏水閥類型 中壓
1.4mpa(200psig) 低壓
0.2mpa(30psig)
熱動力圓盤疏水閥 1.09(2.4) 0.84(1.9)
倒吊桶疏水閥 0.44 0.42(0.93)
壓力平衡疏水閥 未測 0.10(0.22)
雙金屬片疏水閥 無 無
半冷卻式雙金屬熱靜力疏水閥 無 無
  (經英國皇家化學公司設計院允許重印《英國皇家化學公司設計師》1993年1月份特刊)
  疏水閥一定要選用質量最好的產品,要把有限的資金用在刀刃上。使用優質疏水閥所節約能源和提高生產效益的資金比購買該疏水閥的投資要高出幾十倍。選用質量好的疏水閥能給企業帶來巨大經濟效益。疏水閥的使用面廣量大,千萬不可忽略,各級主管領導都應該高度重視。
  選擇疏水閥要求準確無誤地阻汽排水,靈敏度高,能提高蒸汽利用率,不泄漏蒸汽,工作性能可靠,背壓率高、使用壽命長、維修方便是首選的條件。
  1.在生產工藝的換熱設備,烘干室,快速熱交換器,蒸餾設備等需要快速升溫,不允許存有凝結水的生產加熱設備,應該選用機械型疏水閥。
  機械型疏水閥不受工作溫度和壓力變化的影響,有水即排,過冷度小,加熱設備里不存水,能使加熱設備達到最佳工作溫度。其中自由浮球式蒸汽疏水閥的結構最先進,非常靈敏,最小過冷度0°C,能排飽和溫度凝結水,無蒸汽泄漏,優點最多,能使加熱設備達到最佳工作效率。是生產工藝加熱設備最理想的疏水閥。
  2.在蒸汽管道,伴熱管線、小型加熱設備,采暖設備,溫度要求不高的用汽設備,應該選用熱靜力型疏水閥。
  熱靜力型疏水閥過冷度大,排凝結水溫度低,可以充分利用高溫凝結水的顯熱,節能效果好。其中膜盒式蒸汽疏水閥的結構最先進,無需人工調整,非常靈敏,最大過冷度有15℃和30℃的兩種膜盒供選型,不怕凍,體積小,任意位置都可安裝,在管道上能檢修和更換閥芯,節省資金和勞力,使用壽命長,適用范圍很廣,是熱靜力型疏水閥的精品。
  3.在高溫高壓過熱蒸汽管線和設備上,應該選用過熱蒸汽專用疏水閥。
  過熱蒸汽疏水閥能在高溫、高壓、小負荷的惡劣工況下分離出過熱蒸汽消失時產生的高溫凝結水。其中圓盤式蒸汽保溫型疏水閥利用管道蒸汽對疏水閥的主汽室進行保溫,結構先進,在沒有凝結水的情況下,疏水閥緊緊關閉,工作質量高,使用壽命長,是高壓過熱蒸汽專用疏水閥。


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