蒸汽不同疏水方式的節能比較

高振禹

1.0前言

節能降耗是發電廠當前和今后的一項很重要的任務，如熱力系統通過技術革新及設備改造實現節能降耗就有很大的潛力可挖。就拿蒸汽管線的疏水（經常性疏水而非啟動性疏水）來說，是提高效率和消除水錘危害所必須的，由于擔心自動疏水器泄漏國內電站幾十年來幾乎一直沿用氣（電）動閥門疏水。

疏水閥不能區別介質的不同，開啟后無論是蒸汽還是凝結水均可通過，這樣就存在四個問題：第一，為排凈凝結水防止凝結水的殘留勢必要延長閥門開啟時間而造成蒸汽的浪費；第二，每次疏水過程中都要不可避免地出現汽水兩相流沖刷，造成閥門的沖蝕及下游管段的撞管振動；第三，凝結水量不是衡定的，隨運行條件、負荷大小及環境溫度變化而改變，因此開閥疏水長短及間隔無法準確確定；第四，無論是電動閥還是氣動閥，不僅要敷設線纜、氣路，且常年要消耗電源或氣源，如果疏水點較多也是很可觀的。這些都是采用疏水閥充當經常性疏水的缺點與不足。

如果采用疏水器，因為疏水器可以區別不同介質，具有自動“阻汽排水”的功能，實質上是一個“汽水隔離器”，降蒸汽和凝結水阻隔于疏水器前后兩端，在排水的過程中是不會泄漏蒸汽的。采用疏水器與采用疏水閥相比較，采用疏水器可以使上述疏水閥存在的四個問題迎刃而解，實現節能降耗的目的。

現以國內某電廠600MW機組的三個典型疏水場合為例進行具體的分析和計算。

2.0采用自動疏水器疏水

自動疏水器在排放凝結水的過程中不會泄漏蒸汽，因此不會發生上述損失。

根據有關統計資料均證明：采用疏水器疏水有顯著的節能降耗效果，因采用疏水器帶來的經濟效益，一般可在半年左右實現疏水器投資費用的回收，是一項簡單易行、效果顯著、投資回報快的革新挖潛技術改造項目。

在國內可以比較國產機組和進口機組疏水器應用的不同情況，一般國產機組上很難找到疏水器，而在進口機組上卻很難數清究竟有多少疏水器，一般日本機組疏水器用量最大，兩臺350MW三菱機組有數百只之多，歐美機組約為日本機組的50%，且隨著人們節能環保意識的增強在逐漸增加疏水器的應用部位及數量，例如各段抽汽、吹灰系統和各聯箱、凝結水箱、擴容蒸發器以及壓縮空氣系統等等。

4.0其他因素造成蒸汽泄漏的分析計算

4.1汽水兩相流沖蝕造成的閥門泄漏

兩相流對閥門和管道的沖刷是相當嚴重的。疏水閥疏水過程中兩相流的沖刷引起閥門的泄漏可按下面公式計算：

Fs=C×（do/4.654）^2/K×0.121×P1

P1：蒸汽壓力 （kPaA）

P2：背壓 （kPaA）

Fs：蒸汽流量 （kg/h）

C：流量系數

Do：泄漏孔徑 （mm）

K：1+0.0013 （蒸汽過熱度）

下表為因閥門泄漏引起的效益損失（煤單價按140元計算）：

4.2維修成本方面的比較

疏水閥通常需要通過解體閥門并根據泄漏程度對閥座研磨或更換閥塞、盤根等，這項工作每隔1～2年需定期進行，由于閥門數量多維護量也較大，在當前電廠“減員增效”趨勢的要求下就顯得很被動。特別是電、氣動執行機構的故障和檢修，更增加了現場的維護和檢修工作的總量。

自動疏水器是一種完全自立式的特種閥門，其最大特點是沒有任何人機接口，無需現場的任何整定和調試，也不需任何的操作（若采用一、二代傳統疏水器，因內部有復雜的“杠桿-鉸鏈”系統且為運動部件容易出現磨損、變形需要一定的維護和檢修）。據統計杠桿系統的故障率要占疏水器全部故障的90%以上，因此人們多采用第三代自由浮球式疏水器，由于它沒有杠桿系統，整體故障率減少90%以上，基本沒有什么檢修工作量。

4.3運行成本方面的比較

疏水器的自立式工作方式，無需人為干預、無需外部能源，因此比起疏水閥來可以節省大量人力、時間及能源等。

5.0正確選擇疏水器是關鍵

5.1發電廠擴大疏水器的應用是節能和環保的需要

疏水器是蒸汽節能的必然選擇，蒸汽系統合理設置疏水點和正確選擇疏水器，可以提高和保證蒸汽品質，提高蒸汽做功效率（避免道爾頓汽液分壓而降低蒸汽的功效），杜絕蒸汽系統積存凝結水形成兩相流沖蝕及至水錘破壞等安全問題。

當前國內大型火電站設備技術及運行水平在很多方面已迅速向國際接軌，唯獨在疏水器的應用方面與國際先進國家呈現出巨大反差，當然這里面有一定的歷史淵源，但也反映出國內電力行業在節能和環保方面的意識尚有不足。

疏水器從應用方面看主要有串連、并聯兩種方式，前者典型應用如加熱器的疏水，疏水器是串接在系統之中的；后者典型應用如管線的分段疏水，疏水器是并接在系統之上的。

疏水器的工作原理主要分兩大類：一類是基于介質的密度差來判別汽、水不同介質，自動關閉或打開閥門，實現所謂的“阻汽排水”功能。機械型疏水器、熱動力型疏水器都屬于這類疏水器，也是電站應用最多的疏水器類型；另一類是基于介質溫度的不同間接判斷汽、水不同介質的：高于某一溫度則判為汽而關閥阻汽，反之則判為水而開閥排水。壓力平衡式疏水器（波紋管、膜盒）和雙金屬片式疏水器都屬于這種疏水器，統稱熱靜力型疏水器。