化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則

本文介紹了疏水閥的分類和不同類型疏水閥的優缺點，以及選型、安裝過程中需要遵循的基本原則，并列舉了疏水閥安裝的應用實例，分析了疏水閥設計安裝過程中的方案優化過程，以期為同類設計工作提供借鑒。

化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則

管道特殊件，是指用于連接或裝配成管道的非普通標準組成元件，系按工程設計條件特殊制造的管道組成件，包括：膨脹節、補償器、特殊閥門、爆破片、阻火器、過濾器、撓性接頭及軟管等[1]。蒸汽疏水閥(簡稱疏水閥)作為一種管道特殊閥門，可以盡快排出蒸汽管道系統內的凝結水、不凝氣，同時能夠最大限度地阻止蒸汽外泄，因此在蒸汽管道、冷凝水管道及其它需要疏水的場合得到了廣泛的應用。蒸汽管道中的凝結水通過疏水閥及時排出，可以使蒸汽加熱設備的給熱更加均勻，使蒸汽潛熱得到充分利用進而提高熱效率；同時可以防止蒸汽管道中發生震動、結冰脹裂以及水錘等現象，也能夠防止凝結水帶來的設備腐蝕問題。

1 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則的分類

疏水閥要實現阻汽排水的功能，其設計基于三個基本原理，即蒸汽與冷凝水的密度差、溫度差和熱力學及流體力學特性。按照這三個動作原理，疏水閥大致可以分為三類：機械型、熱靜力型和熱動力型。各類疏水閥的代表類型及典型特征見。

由表1可知，不同類型的疏水閥有各自的優缺點。在實際選型過程中，可以根據工藝專業計算的排水量和具體的使用場合、工況等，選擇合適的疏水閥形式。

2化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則的選型

疏水閥選型時，應當遵循以下原則：

(1)應選用閥門代號S前冠以“C"字代號的疏水閥。此類型號的疏水閥符合國家標準，優質節能，使用壽命≥8000 h，漏氣率≤3%。

(2)根據凝結水量、蒸汽溫度和壓力、設備所需溫度、凝結水回收系統最高壓力和安裝位置等使用條件，選用最為適宜的疏水閥型號。

(3)當凝結水的排放負荷可能低于疏水閥額定最大排水量15%時，不宜選用脈沖式疏水閥，以防止新鮮蒸汽在低負荷下產生泄漏。

(4)對于凝結水需要即時排放的工況，宜選用圓盤式疏水閥、可調恒溫疏水閥或浮球式疏水閥等，需要一定過冷度(約17～5℃)的脈沖式或波紋管式疏水閥不宜用于這種工況。

(5)對于蒸汽泵、透平機外殼和帶分水器的蒸汽主管等工作場合，宜選用浮球式疏水閥，必要時可選用熱動力型疏水閥，不可選用脈沖式和恒溫型疏水閥。

(6)對于易發生蒸汽汽鎖的蒸汽使用設備，優先選用倒吊桶式疏水閥或安裝與解鎖閥并用的浮球式疏水閥。

(7)疏水閥安裝位置低于加熱設備時，可選用任何型式的疏水閥；高于加熱設備時，不可選用浮筒式，可選用雙金屬式疏水閥；與加熱設備一致時，可選用機械型、熱動力式和雙金屬式疏水器。

3 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則的安裝

3.1 疏水閥的典型安裝

疏水閥的場合是蒸汽管道的低點及蒸汽冷凝水管道，其它安裝地點參照相關規范的要求及現場實際情況考慮增加。疏水閥的典型安裝方法如圖1所示。

1)疏水閥須安裝在冷凝水管道上，對于蒸汽管道的疏水，應在管道底部設置一集液包，由集液包引出一條冷凝水管道安裝疏水閥。

2)疏水閥前通常設一個切斷閥，方便疏水閥檢修。

3)為防止蒸汽管道中的雜質進入疏水閥，須在疏水閥前的切斷閥后設置一過濾器。

4)疏水閥前凝結水管道的點應設置一個排污閥。

5)當凝結水需要回收時，疏水閥后應設置切斷閥、檢查閥(或視鏡)。

6)疏水閥出口管道應盡量減少彎曲和向上的立管，當出口有向上立管時，需要在疏水閥后設置止回閥。

3.2 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則的安裝注意事項

疏水閥安裝時，還應該注意以下事項：

1)疏水閥不允許串聯使用，必要時可以并聯使用。

2)多臺用汽設備不能共用一只疏水閥，以防短路。

3)疏水閥安裝在室外時，應考慮防凍措施。

4)疏水閥組一般不設置旁通。工藝要求必須設置旁通管時，旁通管可與疏水閥平行布置或布置在疏水閥上方，并預留足夠的檢修空間。

5)疏水閥組管道應該設置保溫，有特殊要求的疏水閥除外。

6)采用螺紋連接的疏水閥，應安裝活接頭。

7)蒸汽管道、蒸汽凝水管道均應考慮熱應力和補償。

8)疏水閥的入口管道為水平敷設時，應坡向疏水閥，坡度在1/200以下。

9)疏水閥本體帶過濾器時，疏水閥和閥前切斷閥之間可不安裝 Y 型過濾器。

10)不同蒸汽壓力系統的疏水閥排出的冷凝水應分別接至各自的凝水總管，凝水支管進凝水總管上方設止回閥，并應在凝水總管的上方順流向呈 45°斜接(見圖1)。

11)疏水閥出口管直接插入水箱水面以下時，應在出口管彎頭處下方開一個Φ6 mm破真空的小孔。

12)當冷凝水直接排放時，疏水閥應安裝在冷凝水出口處。

13)蒸汽往復泵排出口的蒸汽容易帶油，其凝結水不宜直接排入凝結水回收系統，以免污染凝結水回水。

4 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則的應用舉例

4.1 蒸汽管道

在某煙氣凈化處理項目中，1100℃的煙氣首先經過余熱鍋爐進行余熱回收生產194℃、1.25 MPa的飽和蒸汽，之后煙氣經過急冷、除塵、兩級脫酸等處理過程脫除污染物，達到排放標準。此時的煙氣已被降溫至60℃左右，直接排放會形成大量煙羽。因此，使用余熱鍋爐產生的飽和蒸汽在煙氣再熱器中對出口煙氣進行加熱，使煙氣溫度升高至150℃左右，從而達到煙氣脫白的目的。

余熱鍋爐至煙氣再熱器的蒸汽主管上安裝有調節閥組，按照設計規范，調節閥組前已設置疏水閥SV-01(見圖2)，SV-01通過集液包接出，冷凝水匯總至煙氣再熱器出口的冷凝水回收總管。但是由于煙氣再熱器入口蒸汽管道在管廊上布置，且長度較長，為了增加管道柔性，管道專業在配管時在管廊上設置了兩個補償彎，導致管廊上的蒸汽主管存在兩個液袋(見圖3)。為了保證開工及正常運行過程中這兩處蒸汽管道內冷凝水的正常排出，因此這兩處各增加了一個疏水閥SV-02和SV-03。由于管廊施工已經完成，并且這兩處液袋長度相對較短，增加的兩個疏水閥采用直接排放的形式，以減少施工量，降低成本。

4.2 冷凝水管道

圖2中，煙氣再熱器的出口冷凝水管道上設置了疏水閥SV-04，蒸汽冷凝水排放至冷凝水回收總管，由于管廊位置較高，故SV-04出口冷凝水管道上增加了止回閥。根據煙氣再熱器的技術資料，煙氣再熱器加熱盤管內的壓降很小，因此將煙氣再熱器入口蒸汽管道上安裝的疏水閥SV-01出口冷凝水管道就近在止回閥前匯入，與煙氣再熱器出口的蒸汽冷凝水一同匯入冷凝水回收總管。煙氣再熱出口冷凝水管道配管見圖4。

4．3 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則系統確定

4．3．1 凝結水回收系統應符合下列要求：     

1 開式重力凝結水回收系統宜用于凝結水箱位置較低的小型蒸汽系統。     

2 閉式背壓凝結水回收系統宜用于凝結水管道采用架空或地下敷設的中小型蒸汽系統。     

3 采用閉式背壓方式回收系統時應符合下列要求：         

1)凝結水管道的管徑計算，應綜合考慮凝結水汽水混合兩相流狀態；         

2)蒸汽疏水閥后凝結水的壓力，應大于蒸汽凝結水系統的阻力與終點系統壓力之和；         

3)壓力等級相差較大的凝結水應盡量避免合流，若必須合流時應采取相應的措施，使其均能回到凝結水箱。     

4 閉式滿管凝結水回收系統宜用于二次蒸汽能就近利用的中小型蒸汽系統。    

 5 閉式加壓凝結水回收系統宜用于凝結水管道采用架空或地下敷設的大中型蒸汽系統。

 4．3．2 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則凝結水處理系統應符合下列要求：     

1 當回收的凝結水中含有機械雜質時，凝結水處理系統應設置除鐵過濾器并且其進水含鐵量應控制在300μg/L以下。若系統經常啟停，系統啟停時含鐵量大于300μg/L，應通過技術經濟比較后設置除鐵過濾器啟動濾芯或采取措施進行排放。當汽水系統運行正常，凝結水處理系統進水含鐵量小于用水設備對鐵含量的要求時，除鐵過濾系統可設置旁路。     

2 當回收的凝結水可能溶入鐵、微量溶解鹽類時，凝結水處理系統應設置除鐵、除鹽凝結水處理系統。     

3 當回收的凝結水含有鐵、微量溶解鹽類并存在油滲漏或泄漏的情況時，凝結水處理系統應采用除鐵、除油、除鹽組合式凝結水處理系統，即除了應具備除鐵、除鹽功能外，還應設置必要的除油設施。進入除油設施的凝結水含油量不應大于10mg/L。當凝結水含油量經常性大于10mg/L時，應經過技術經濟比較后，確定是否設置油水分離設施或采取措施進行排放。凝結水處理系統的除油設備，應能將凝結水中含油量處理至鍋爐或工藝裝置用水需要的指標。    

 4 當工業透平產生的凝結水水質指標符合現行國家標準《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》GB/T 12145或《工業鍋爐水質》GB/T 1576的相應等級要求時，可直接回收利用該部分凝結水。     5 凝結水處理系統宜設置獨立的凝結水回收水箱。     

6 當生產裝置可能存在有機物泄漏的情況時，凝結水處理系統宜設置保安過濾器。     

7 蒸汽凝結水系統所采用的離子交換樹脂應為凝結水精處理專用型樹脂，凝結水處理系統運行溫度應控制在凝結水精處理專用型樹脂規定使用溫度范圍內。當進入離子交換器的凝結水水溫超過樹脂允許的操作溫度，應考慮凝結水熱量的利用，并將凝結水水溫降至允許范圍。

5 化工園區蒸汽疏水閥選型安裝原則結論

疏水閥在蒸汽系統中應用廣泛，可以根據具體的工藝條件和使用場合，選擇合適的疏水閥形式，在保證疏水性能的同時，通過優化管道設計，節省安裝空間、減少施工量、降低施工成本。所列舉的疏水閥應用案例，是對設計過程中遇到的工程問題提出的解決方案，可為同類設計提供參考。