蒸汽系統中疏水閥管路設計

何　簡

(中國五環工程有限公司,湖北　武漢　430223)

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化工機械

蒸汽系統中疏水閥管路設計

何簡

(中國五環工程有限公司,湖北武漢430223)

蒸汽因其重要的用途如供熱、吹掃、滅火等，廣泛應用于石油化工裝置中。蒸汽輸送中產生的凝結水危害巨大，需采取措施排除凝結水。疏水閥是一種使蒸汽和凝結水分離，并使凝結水排除的一種疏水裝置。筆者系統闡述了疏水閥的分類、選用原則、選型要求、使用場合、安裝要求、進出口管道設計要點，結合實際工程經驗給出了典型布置圖例，并對疏水閥使用過程中的常見故障進行了分析。

蒸汽系統；疏水閥；管道設計；凝結水

蒸汽作為一種安全、高效、易控制的加熱介質，目前廣泛應用于化工、制藥等行業中。在蒸汽輸送過程中由于不可避免的散熱及在使用潛熱時，會產生大量凝結水。這些凝結水若不能及時除去，會產生水擊，引起噪聲甚至造成管道損壞。蒸汽疏水閥能自動排除蒸汽管道和設備中不斷產生的凝結水、空氣及其他不凝性氣體，同時又能阻止蒸汽的逸出[1]。正確地選擇、安裝蒸汽疏水閥并適時維護，充分發揮其應有的功能，對整個蒸汽系統的正常運行及節能方面意義重大。

1　疏水閥的選擇

1.1疏水閥的分類

疏水閥主要分為三種類型，熱動力型、熱靜力型、機械型[2]。熱動力型包括孔板式、圓盤式，主要利用蒸汽和凝結水的熱力學和流體力學特性。熱靜力型包括雙金屬式、波紋管式，主要利用蒸汽和凝結水的溫度差。機械型包括浮子式、吊桶式，主要利用蒸汽和凝結水的密度差。

1.2疏水閥的選用原則及選型要求

疏水閥的選用原則：①及時排除凝結水(有過冷要求的除外)；②盡量減少蒸汽泄漏損失；③工作壓力范圍大，即壓力變化后不影響疏水；④對背壓影響要小，允許背壓大(凝結水不回收的除外)；⑤能自動排除空氣；⑥動作敏感、可靠、耐久、噪聲小；⑦安裝方便、維護容易；⑧外形小、重量輕、價格便宜；⑨戶外安裝宜選用體內不積水，不易凍壞的型式[3-4]。

疏水閥的選型要求：

選用疏水閥時，應優先選用優質節能疏水閥，性能應達到國家標準規定的要求：使用壽命不少于8000 h，漏汽率不大于3%[3]。

(1)因系統符合不穩定，疏水閥的排水量可能低于額定最大排水量15%時，不應選用脈沖式疏水閥，避免低負荷引起蒸汽泄漏。

(2)寒冷地區的室外不宜選用機械型疏水閥，除非有防凍措施。

(3)疏水閥的選型要結合安裝位置考慮，如圖1所示。圖1a 可選任何型式的疏水閥；圖1b不可選用浮筒式，可選用雙金屬式疏水閥；圖1c可選用浮筒式、熱動力式和雙金屬式疏水閥。

圖1　疏水閥相對于加熱設備的不同安裝位置

2　疏水閥的設置及安裝要求

2.1疏水閥的設置

(1)蒸汽管道的末端、最低點或立管的下端、蒸汽伴熱管的末端應設疏水閥。對較長距離蒸汽輸送管道，在裝置內宜每隔50 m設一個疏水閥，在裝置外宜每隔80 m設一個疏水閥。

(2)蒸汽加熱設備和汽水分離器的低點應設疏水閥。

(3)蒸汽系統的減壓閥前、調節閥組前應設疏水閥。

(4)蒸汽分配管的底部、擴容器的底部和直立安裝的П型補償器上升管底部應設疏水閥。

(5)蒸汽透平機、蒸汽泵的蒸汽進汽管的入口切斷閥前應設疏水閥。

(6)經常處于熱備用狀態的設備進汽管的最低點應設疏水閥。

2.2疏水閥的安裝要求

(1)疏水閥安裝位置應便于操作和檢修。

(2)安裝疏水閥前必須清除管道或設備中的污物。

(3)采用螺紋連接的疏水閥，應安裝活接頭。

(4)安裝疏水閥時，其閥體上的指示箭頭必須與凝結水流動的方向一致。

(5)疏水閥的安裝位置應低于凝結水排出點。

(6)疏水閥不允許串聯使用，多臺用汽設備不能共用一臺疏水閥以防止短路。

3　疏水閥組的設計

3.1入口管道設計要點

(1)疏水閥入口管應設在蒸汽加熱設備的最低點，蒸汽管道的底部或端部；疏水閥入口管，應從蒸汽管道底部引出或蒸汽管道底部的集液包上接出。

(2)從凝結水出口至疏水閥入口管道應盡量短且少拐彎，使凝結水自流通暢進入疏水閥。

(3)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。

(4)疏水閥前要設置切斷閥和排污閥，排污閥設在凝結水入口管的最低點，除PID要求外，一般不設旁路。

(5)疏水閥本體不帶過濾器時，應在疏水閥和前切斷閥之間安裝Y型過濾器。

(6)凝結水出口管的最低點進疏水閥前設DN20的排污閘閥。

3.2出口管道設計要點

(1)疏水閥的出口管管徑應按汽液混相計算，不可根據疏水閥接口尺寸確定管徑，一般疏水閥后出口管徑比接口尺寸大1～2 級。管道應盡量短，少拐彎，盡可能減少向上提升的立管高度。

(2)疏水閥后凝結水管的提升高度，應根據疏水閥入口的最低壓力、疏水閥所能提供的背壓及回水系統阻力降和凝結水回收設備的操作壓力確定。

(3)在密閉凝結水回收系統中，疏水閥后凝結水管高于疏水閥，疏水閥出口管有向上的垂直管時，疏水閥后應設止回閥，且應在疏水閥后進入凝結水總管上方設止回閥。

(4)疏水閥的出口壓力取決于疏水閥后系統壓力。不同蒸汽壓力系統的疏水閥排出的凝結水應分別接至各自的凝結水總管，但當疏水閥后的背壓相近時，可共用一個凝結水系統。若疏水閥有設置旁通，則必須將凝結水排入兩個系統。凝結水支管進凝結水總管上方設止回閥，并應在凝結水總管的上方順流向呈45°斜接。

(5)疏水閥一般不設旁通管。但當工藝有嚴格要求必須設旁通管時，旁通管應與疏水閥平行或在上部安裝，但要留有足夠的檢修空間。

(6)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Φ8 mm破真空的小孔。

1．5 治療與隨防 確診CH后立即給予優甲樂（左旋甲狀腺素鈉）替代治療。藥物治療2周后復查血清甲狀腺功能，根據指標調整藥物劑量，并定期隨防。隨防期間給予甲狀腺B超檢查、體格發育和心理發育評估等。PKU患兒給予低／無苯丙氨酸奶粉或食物治療；BH4缺乏癥補充BH4和神經遞質前質（多巴和5－羥色氨），定期隨訪監測血中Phe濃度在理想范圍，并定期評估體格發育、智能發育。其它遺傳代謝病根據具體疾病給予飲食控制、左旋肉堿、維生素B12等。隨防期間定期監測血中相應氨基酸譜、酯酰肉堿濃度，評估體格與智能發育。

4　實際工程中疏水閥組的典型布置設計

筆者結合以前工程項目經驗，如河南洛陽乙二醇凈化裝置、河北深州乙二醇合成裝置等，通過整理分析得到蒸汽疏水閥組的典型布置方案，現歸納如下：

4.1疏水閥水平安裝的典型布置

(1)凝結水回收總管高于疏水閥時，疏水閥安裝的典型配管見圖2。

圖2　凝結水總管高于疏水閥，疏水閥安裝的典型配管

(2)凝結水回收總管低于疏水閥時，疏水閥安裝的典型配管見圖3。

圖3　凝結水總管低于疏水閥，疏水閥安裝的典型配管

(3)凝結水不回收就地排放時，疏水閥安裝的典型配管見圖4。

圖4　疏水閥水平安裝，疏水閥安裝的典型配管

4.2疏水閥垂直安裝的典型布置

凝結水回收時，疏水閥安裝的典型配管見圖5；凝結水就地排放時，疏水閥安裝的典型配管見圖6。

圖5　凝結水回收，疏水閥安裝的典型配管

圖6　凝結水就地排放，疏水閥安裝的典型配管

5　疏水閥使用中的常見故障分析

正確的選型及安裝后要對疏水閥組進行定期維護。正確及時的維護不但可以延長疏水閥的壽命，還能保證蒸汽系統的正常運行。蒸汽疏水閥的故障分析主要分為以下兩類：

(1)故障關閉：也稱為堵塞，主要表現為疏水閥結垢、有異物堵塞后不疏水或疏水性能下降，使得疏水閥無法工作[5-6]。主要由以下幾種原因造成：選型不當、氣堵、異物、氣鎖等，應注意及時清洗或更換內部零件。

(2)漏汽。產生的原因通常有：疏水閥負荷選型不當、有少量異物存于閥內，使得疏水閥內執行機構運行不流暢[5,7]。漏汽主要有以下解決辦法：

①定期檢查疏水閥，同時安裝一些檢測設備，如超聲波自動檢漏儀、觀視鏡等。

②在系統停機或維護時，對內部零件進行更換；

③當蒸汽疏水閥發生故障而無法打開，須首先對內置或上游過濾器進行檢查。若過濾器沒有堵塞，就須檢查疏水閥。大部分疏水閥都可進行在線維修，但須注意先關閉疏水閥上、下游切斷閥，再根據疏水閥制造廠家的技術文獻對疏水閥進行檢查、維修。

6　結　語

相較于整個蒸汽系統，疏水閥是很小的部件，但其能否正常工作對蒸汽系統的正常運行和能源消耗起著重要作用。從疏水閥的選用到疏水閥組的安裝、設計使用、維護等各環節都會影響到疏水閥的正常工作。實際工程中，應根據不同工況正確使用疏水閥，并適時加以維護，才能保證疏水閥的正常運行，降低能源消耗，提高經濟效益。

[1]蔡爾輔.石油化工管道設計[M].北京:化學工業出版社,2004:295-301.

[2]HG/T20549-1998 化工裝置管道布置設計規定[S].北京:全國化工工程建設標準編輯中心,1999.

[3]HG/T 20570.21-95蒸汽疏水閥的設置[S].北京:全國化工工程建設標準編輯中心,1996.

[4]張德姜,趙勇.石油化工工藝管道設計與安裝[M].北京:中國石化出版社,2007:179-185.

[5]席增雪.疏水閥在蒸汽系統的應用[J].機電信息,2005 (20):32-33.

[6]郭強.蒸汽疏水閥的使用操作和故障分析[J].內江科技,2008,29(9):130.

[7]伊延強.蒸汽疏水系統的設計[J].四川化工,2012,15(5):42-45.

Introduction to Piping Design of Traps in Steam System

HE Jian

(China Wuhuan Chemical Engineering Corporation,Wuhan Hubei 430223,China)

Steam is widely used in petrochemical plants because of its important uses,such as heating,purging,fire fighting,and so on.Considering that condensation water produced in the steam transportation is very harmful,it must be eliminated.Besides separating steam and condensation water,trap can also eliminate the latter.The classification of traps,principles of selection,the occasion for using,requirements for installation,and the design elements for import and export pipelines were described.Combined with engineering experience,some typical legends for arrangement and common fault of traps in use were analyzed.

steam system;trap;piping design;condensate

何簡(1984-)，男，工程師，主要從事石油化工裝置工藝管道設計工作。

TK264.9

B

1001-9677(2016)04-0115-03