过热蒸汽管线疏水器选型方法

2013-04-08李媛媛郭钢大庆石化公司检测公司节能监测室

石油石化节能 2013年8期

关键词：大庆石化凝结水选型

李媛媛郭钢（大庆石化公司检测公司节能监测室）

过热蒸汽管线疏水器选型方法

李媛媛郭钢（大庆石化公司检测公司节能监测室）

过热蒸汽管线因其在生产运行中产生的凝结水量少而被忽视了疏水器选型问题。正确选择疏水器可及时排除过热蒸汽管线中的凝结水，在凝结水排放完毕后防止过热蒸汽泄漏，同时解决因管线工作压力变化产生的凝结水排放问题，保障生产安全。

过热蒸汽疏水器选型

疏水器是用于蒸汽供热设备和蒸汽管道上的自动阀门，它能自动排除冷凝水、空气及其他不可凝结的气体，并能防止蒸汽泄漏。基于密度差、温度差和相变“识别”蒸汽的疏水器分别称为机械型、热静力型及热动力型疏水器。2010 年 11月 15日至 2011 年 3月 24 日对大庆石化公司全部在用疏水器进行了能效监测，完好率仅为 81.85%，疏水器损坏主要是由于选型不当及容量计算与实际生产要求不符造成的。粗略估算由疏水器故障造成的经济损失每年将达到 1.72亿元。过热蒸汽管线的疏水器选型往往被忽视，甚至部分过热蒸汽管线上没有安装疏水器，疏水器选型的错误及忽略安装造成每年大量过热蒸汽的浪费，同时对生产造成安全隐患。正确认识过热蒸汽及疏水器选型是大庆石化生产节约能源及维护生产安全的重中之重。

1 过热蒸汽简介

在一定压力下，水达到饱和温度时就成为饱和水，并开始蒸发，直到成为干饱和蒸汽，温度一定保持在饱和温度范围。然而，当再进一步对干饱和蒸汽加热时，温度则升高，这种比干饱和蒸汽温度高的蒸汽称为过热蒸汽。过热蒸汽的温度与该压力下饱和蒸汽温度的差称为过热度[1]。

过热开始的瞬间所增加的热量不但提高了蒸汽的温度，而且体积也增大。因此，当压力相等，过热蒸汽的过热度越高，蒸汽具有的热量，即热焓也就越大，所带来的效益也越显著。一般说来，过热蒸汽和饱和蒸汽相比，有以下优点：

1）在蒸汽输送管线及蒸汽原动机（如汽轮机）内，即使因热量损失使蒸汽温度下降，也不会使蒸汽凝结产生凝结水，蒸汽损失少，所以可防止凝结水（水滴）产生的水击作用。

2）由于不容易产生凝结水，蒸汽原动机内的摩擦阻力难以增加，使蒸汽在设备内流通平稳通畅，同时也可减轻凝结水对设备内部的腐蚀。

3）过热蒸汽因其具有热量多、体积大的特点，即使用少量的蒸汽也可以做很大的功，因而蒸汽消费量少，可节省燃料。

过热蒸汽也存在以下一些缺点：

1）生产过热蒸汽需要增加设置与锅炉配套的过热器，一般需增加设备费用 15%～20%，并且使用方法复杂，使蒸汽生产成本增高。

2）当饱和蒸汽继续加热成为过热蒸汽后，蒸汽提高的温度（即过热度）与其热量不是成比例地增大，所以作为加热源使用的价值不大。

原则上，过热蒸汽只适用于蒸汽轮机或蒸汽发动机等蒸汽原动机作为动力源（这种场合，由于蒸汽的膨胀力产生动力，使热能转换成功），一般不作为加热源来使用。

2 过热蒸汽系统疏水原因

过热蒸汽系统疏水的主要原因是启动负荷。由于负责输送过热蒸汽的蒸汽总管的尺寸很大，启动时会产生大量凝结水。设备启动时，由于有时间开、关阀门，一般使用监督启动法，即使用手动阀排除凝结水，所以疏水器安装往往被忽略。

监督启动法的缺点在于使用时要浪费大量人力，由于对设备启动时间只能进行粗略估算，难免会因为错误估计时间浪费大量蒸汽。当出现紧急状况时，如失去过热器或过热器旁路，这时可能需要用饱和蒸汽运行。这些事故中，没有手动开启阀门的时间；因此，过热蒸汽管线需要安装疏水器，而且必须正确选型。

3 过热蒸汽管线疏水器选型

过热蒸汽管线因要输送过热蒸汽，选择的疏水器必须具备短时间内能够排除大量凝结水、不泄漏蒸汽、不受管道内压力变化影响的特点。

3.1双金属片型疏水器

双金属片型疏水器的热敏元件为两种不同膨胀率的金属通过特殊工艺压铸在一起的金属片，双层金属片在受热后膨胀，由于不同的膨胀率使其产生弯曲。利用这种特性制作成疏水器的热敏元件起到开关作用。在已有压力下，只要疏水器内有蒸汽，不管蒸汽温度的高低，疏水器保持关闭；蒸汽温度升高时，双金属元件的拉力变大，为阀门提供更大的密封力；过热蒸汽能更好地密封阀门。双金属型疏水器还能胜任大的启动负荷。由于这些原因，该疏水器是过热蒸汽疏水的正确选择。

在过热运行中，双金属片型疏水器内的凝结水必须冷却到低于饱和温度，疏水器才能开启。值得注意的是，如果疏水器之前的凝结水集水管的直径和长度不够大，凝结水回流到管路中，可能损坏管路、阀门和设备。阿姆斯壮公司生产的双金属片SH-300、SH-900、SH-1500 系列，北京疏水阀门厂生产的双金属片BK、TB系列均能满足过热蒸汽管线排除凝结水的需求。

3.2倒置桶型疏水器

倒置桶型疏水器室利用凝结水和蒸汽密度差的工作原理，内部结构是由杠杆联接倒吊桶，克服蒸汽压力，开关疏水器阀门。疏水器内的水封可以防止过热蒸汽接近疏水器的排放孔，保证不损失新鲜蒸汽并延长使用寿命。排放孔位于疏水器顶部，使污物不易沉积并允许排除空气。倒置桶型疏水器既能胜任大的启动负荷，又适用于小的启动负荷。

在过热系统中应用倒置桶型疏水器存在的主要问题是保持疏水器内部的水封，过热蒸汽易与疏水器内存留的凝结水混合产生闪蒸蒸汽，使疏水器在低于管道工作压力的范围内开阀泄漏蒸汽，因此在过热蒸汽管线上使用倒置桶型疏水器时应注意加装止回阀。

随着倒置桶型疏水器工作原理的改进，出现一种独特的带有集水仓的倒置桶型疏水器，集水仓内存集足够的凝结水，保证在整个排放周期内都能够保持水封。阿姆斯壮公司生产的倒置桶型疏水器401-SH、501-SH 系列，北京疏水阀门厂生产的倒置桶型疏水器 WDVS系列均带有集水仓，可克服过热蒸汽管线的过热、高压等不利因素。