《蒸汽供熱系統凝結水回收及蒸汽疏水閥技術管理要求》國家標準解讀

摘 要：加強凝結水回收和蒸汽疏水閥管理，對蒸汽供熱系統節能至關重要。本文介紹了國家標準《蒸汽供熱系統凝結水回收及蒸汽疏水閥技術管理要求》的修訂背景，對標準的主要技術內容進行了闡釋和說明，以期幫助相關方更好地理解和把握標準要求，促進標準的推廣應用。

關鍵詞：蒸汽供熱系統，凝結水回收，蒸汽疏水閥，技術管理要求

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.12.021

0 引 言

節能標準是國家節能制度的基礎，我國高度重視節能標準，從20世紀80年代開始推動節能標準化工作。蒸汽供熱系統在不同行業中提供工藝加工條件，消耗大量能源和水資源，歷來是工業節能減排工作的重點領域之一，圍繞蒸汽供熱系統用能管理和用能效率提升的相關技術標準研制工作也很早就納入了節能標準化工作計劃。國家標準GB/T 12712《蒸汽供熱系統凝結水回收及蒸汽疏水閥技術管理要求》，作為國家層面針對蒸汽凝結水回收、蒸汽疏水閥應用制定的首項技術標準，由原國家技術監督局發布于1991年1月29日，并于當年12月1日起正式實施，在規范工礦、企事業單位蒸汽供熱系統凝結水回收系統及蒸汽疏水閥的設計、改造、安裝和運行管理方面發揮了重要的指導作用，有效促進了蒸汽供熱系統節能工作開展。

隨著我國社會經濟發展，從原來的工業發展初期到現在的世界生產制造業大國，蒸汽應用的行業范圍也從原來的石油化工、橡膠、冶煉、紡織印染、醫藥、民用采暖等極少數傳統行業發展到各行各業，機械、電子、信息、航天、國防工業、新能源產業等大量使用蒸汽，蒸汽用量成幾何級數增長，蒸汽行業相關技術、產品和設備也得到了快速發展。當前，蒸汽供熱系統運行中仍然存在較多問題，盡管蒸汽生產和使用環節的能效已有明顯進步，但系統整體的蒸汽熱能實際利用率還有很大提升空間，特別是減少熱損失，仍然是多數企業目前亟需解決的主要問題。調查顯示，因凝結水系統設計不合理、凝結水回收裝置選配不合理以及未安裝疏水閥、使用低劣的蒸汽疏水閥或蒸汽疏水閥選型不當、安裝管理維護不到位等因素，造成熱能損失和潔凈凝結水流失在10 %～25 %左右。加強凝結水回收和蒸汽疏水閥管理仍然是蒸汽利用領域推進節能減排最切實有效的解決措施。

為進一步提升標準的科學性、適用性和配套性，及時反映凝結水回收與蒸汽疏水閥產品技術發展與進步，以對凝結水回收與利用持續發揮有效規范和指導作用，全國能源基礎與管理標準化技術委員會（SAC/TC 20）提出修訂GB/T 12712。2023版標準已于2023年9月7日發布，并于2024年4月1日起正式實施。

1 GB/T 12712的修訂變化

1991版標準實施迄今已逾30年，在結構編排和內容編寫方面存在諸多不符合GB/T 1.1-2020規則要求之處。2023版按照文件內容從屬關系和功能要素構成，在標準結構方面進行了優化編排，并規范要素的表述形式和詞語選擇，以提升標準的易讀性和可理解性。除結構調整和編輯性改動外，2023版以結合技術發展與進步、體現應用現狀和實際需求、提升標準科學性與適用性為原則，在技術內容方面進行了修改調整，與1991版相比主要技術變化包括以下幾項。

（1）凝結水回收系統技術要求部分，結合凝結水回收技術發展與進步，進一步明確了系統劃分、選擇原則、確定依據、應用技術條件以及其他技術要求；

（2）蒸汽疏水閥技術要求部分，依據蒸汽疏水閥產品技術發展和應用現狀，從蒸汽疏水閥產品分類、設置、選型原則、參數確定和安裝等方面提出了相關技術要求；

（3）管理與評價要求部分，結合當前凝結水回收、蒸汽疏水閥應用管理的實際需求，從制度與人員、運行與監測、維保與檢修、評價等方面分別提出了相應的要求；

（4）針對蒸汽疏水閥檔案卡、凝結水回收及使用臺賬示例，結合實際管理需求，對相應附錄部分進行了補充和調整。

2 主要技術內容

2.1 范圍

GB/ T 12712以公稱壓力不大于PN40、介質溫度不大于350 ℃的蒸汽供熱系統為適用對象，可用于凝結水疏排及回收系統的設計、安裝、調試和運行管理等工作。標準內容主要包括蒸汽供熱系統凝結水回收原則、凝結水管道水力計算基本公式、凝結水回收系統的技術要求、蒸汽疏水閥的技術要求以及凝結水回收的管理與評價要求。

2.2 凝結水回收原則

GB/ T 12712明確了凝結水回收與利用所需要依據的總體性框架準則。蒸汽管網系統廣泛應用于鋼鐵、有色金屬、建材、石化化工等重點行業，加強凝結水回收與利用是實現用能體系綠色升級的重點任務，首先要符合國家能源和環境保護政策要求，堅持系統觀念，加強總體規劃設計，處理好短期和中長期的關系，統籌推進，做到技術先進、設備可靠和經濟合理。凝結水回收的目標是在確保系統安全運行、不降低系統熱效率、也不影響凝結水順暢疏排的前提下，實現回收利用的效益最大化，也即水耗、熱能與壓力損失的最小化。凝結水回收既有“量”的要求，又有“質”的要求，可能受污染的凝結水和不受污染的凝結水應進行分類回收，經技術經濟分析后確定無法回收利用的凝結水應確保達標排放。

2.3 凝結水管道水力計算基本公式

水力計算是凝結水回收系統正確經濟運行的技術保證，與凝結水回收與利用效果密切相關。GB/ T 12712給出了摩擦阻力系數和比壓降計算公式，主要解決的問題包括：按已知的流量和允許的壓力降和允許的流速選擇管徑；按已知的管徑和流量，計算管道的壓力降及管道中各點的壓力值；按確定的管徑及允許的壓力降，計算或校核管道的輸送能力；根據管道水力計算的結果，確定管道系統選用的設備規格型號。

2.4 凝結水回收系統技術要求

GB/ T 12712依據凝結水回收系統最常見的兩種屬性進行分類：（1）根據凝結水是否與大氣相通分為開式系統和閉式系統，（2）根據回收動力情況分為重力回收系統、背壓回收系統和加壓回收系統。實際應用中具體的凝結水回收系統，往往不是單一類型的系統，而是由多種類型組成的復合系統，還涉及很多其他屬性，具有不同的技術特點。在確定凝結水回收系統方案時，應根據實際情況因地制宜，采用適宜的回收管路與回收動力組合方式，依據企業用汽工藝總體布局、流程、用汽參數、用汽設備對疏水的特殊要求以及蒸汽供熱系統產生凝結水的具體技術參數等情況來綜合確定，同時還要考慮設計運行環境及投資預算。GB/T 12712分別給出了開式系統、閉式系統、重力回收系統、背壓回收系統、加壓回收系統的應用技術條件，以指導和規范企業凝結水回收系統的設計、改造。此外標準針對凝結水箱設置、蒸汽疏水閥及相關閥件配置、計量和監測裝置配備、自動化運行及故障自動報警、保溫等方面，也分別明確了相應的技術要求。

開式系統適用于小型蒸汽供熱系統，凝結水量和二次蒸汽量較少的系統。其回收管路的一端向大氣敞開，通常是凝結水的集水箱敞開于大氣，高溫凝結水攜帶的蒸汽和冷凝水因壓力降低到常壓后排放大量閃蒸汽，設置蒸汽凝結水冷卻器或二次蒸汽凝結器，可使凝結水降溫，減少冒汽量，從而減少環境污染、工質損耗和熱能損失。凝結水直接與大氣接觸，水中含氧量高易產生設備腐蝕，設置裝置減少氧氣向凝結水中擴散，可避免管道使用壽命縮短，同時回收的低氧凝結水可進入除氧器供鍋爐使用。

閉式系統相較于開式系統，凝結水所具有的能量大部分可進行回收，水質有保證，水量損耗少，可大大減少水處理費用，且設備工作壽命長，優點十分突出，應用非常廣泛。閉式系統管道內凝結水的輸送是依靠壓差驅動的，壓差越大流速越大。凝結水輸送的動力一般是凝結水的重力勢能、背壓和外加動力3種，凝結水流動需克服的阻力包括流體摩擦管阻、管道爬高的重力勢能和閉式回水箱內壓力，驅動力必須克服阻力并形成一定的壓差，以保證管道流速和工藝所需流量。凝結水回收管道內的流體通常是閃蒸氣和凝結水的二相混合流體，因此在配管設計上應采用特殊的計算方法，充分考慮飽和凝結水因減壓產生閃蒸汽的占比。當壓力不同的凝結水確需混入同一凝結水總管中時，應在總管上增加混流器，利用高壓凝結水驅動抽取低壓凝結水，最終形成混合穩定、統一壓力的凝結水。

重力回收系統中，凝結水輸送的動力是其自身重力勢能，凝結水完全依靠自身重力來克服管道系統阻力和凝結水箱壓力，并保持一定的流速進入到集水箱中，因此凝結水排出端一定是處于高位，而凝結水集水箱處于低位，二者之間的高度差所形成的壓差要足以克服總的流動阻力。

背壓回收系統中，凝結水輸送依靠的動力是蒸汽疏水閥具有的背壓特性，也即背壓要足夠克服沿程阻力和必要的管道爬升，將凝結水送至凝結水箱。凝結水排放與回收輸送對蒸汽疏水閥工作背壓的要求是相反的，這就要求背壓回收系統在設計時做好平衡。如果個別蒸汽疏水閥后背壓超過其最高工作背壓，影響凝結水的及時排出，應采用外部動力源進行局部加壓輸送凝結水。

加壓回收系統中，凝結水輸送的動力主要來自外部動力源，如：水泵或其他的加壓設施，可彌補依靠凝結水重力勢能、蒸汽疏水閥背壓不足以克服回收管道阻力的限制，使凝結水能夠順利被壓送至回收再利用的場所。凝結水泵裝置是加壓回收系統中極為重要的一環，凝結水加壓站是用泵等加壓設施將凝結水聚集回收、加壓輸送的站房，標準給出了凝結水泵配置、流量、揚程以及凝結水加壓站設置要求。

凝結水回收系統設計首先要確定采用何種回收方式，凝結水出口端位置和壓力是選擇開式或閉式以及凝結水壓送動力的主要考慮因素。相對而言，開式重力回收系統僅適用于凝結水集水箱位置較低的小型蒸汽系統，凝結水回收效果較為有限，無法實現凝結水回收利用的效益最大化，而閉式背壓回收系統和閉式加壓回收系統能充分利用凝結水的顯熱，熱能回收利用率高，既無閃蒸汽排出又節能環保。如非受制于特殊的現實條件，企業在凝結水回收系統設計時應克服初始投資成本大的困難，優先考慮采用閉式回收系統，充分回收高溫凝結水的顯熱。

2.5 蒸汽疏水閥技術要求

GB/T 12712給出了蒸汽疏水閥的分類、設置、選型原則、參數確定和安裝方面的技術要求。

從產品技術和實際應用而言，蒸汽疏水閥通常按其啟閉件的工作原理和動作方式分為機械型、熱靜力型和熱動力型三大類，在此基礎上還可根據典型結構與動力元件形式、材質等進一步細分。不同類型蒸汽疏水閥的典型結構原理圖和動作原理具體可參考GB/T 12247《蒸汽疏水閥 分類》。

用汽設備的疏水方式宜優先采用單元疏水方式，即每臺設備單獨排水，設備之間沒有相互干擾，可提高蒸汽使用設備的運轉效率。當多臺用汽設備用汽壓力相同時，也可采用成組疏水方式來設置蒸汽疏水閥。盡管這樣可節省蒸汽疏水閥的使用，節省投資成本，節省空間，但他對組內各用汽設備的工藝方法及參數要求十分嚴格，工程實踐中往往難以實現，蒸汽消耗量少的設備產生的凝結水相對容易排除，而蒸汽消耗量多的設備產生的凝結水往往出現滯留，用汽設備之間相互干擾，不僅降低運行效率，而且易于引起故障。一般而言，一臺用汽設備選用并安裝一個容量適當的蒸汽疏水閥。如果安裝一個排水量較大的蒸汽疏水閥確實無法滿足用汽設備凝結水排放需求，可選用兩個相同的蒸汽疏水閥，采用并聯安裝的方式使用。在連續運行的工藝場合，為使得蒸汽疏水閥能夠在線進行維修或更換，可用兩個同型號的蒸汽疏水閥并聯安裝，只使用其中的一個，另一個作為備用。

蒸汽系統中，在設備和管線的凝結水出口以及容易形成凝結水積存的位置應安裝蒸汽疏水閥，且蒸汽疏水閥的性能參數應與凝結水的壓差和水量相匹配，滿足凝結水疏排需求，標準給出了疏水閥的設置點位。蒸汽疏水閥不應以切斷閥來代替，盡管切斷閥也可以排除凝結水，但它需要依靠手工開關閥門，要及時排除不斷產生的凝結水就必須反復操作，如果不經常檢查而只把切斷閥門按一定的開度常開，當產生的凝結水波動時會造成凝結水滯留或大量漏汽。

蒸汽疏水閥要在工作壓力條件下，從蒸汽和凝結水的混合物中把凝結水分離并排出，必須兼有壓力管道元件和精密機械的作用，而且還必須能夠長時間在苛刻條件下使用，其自身性能非常重要，應符合GB/T 22654《蒸汽疏水閥 技術條件》的規定。蒸汽疏水閥的類型型號多種多樣，而任何種類和形式的蒸汽疏水閥都不是萬能的，應根據實際工作蒸汽條件和凝結水疏排要求選擇技術特點適宜的產品類型，不應僅以公稱壓力、公稱通徑、連接尺寸等作為選擇依據，禁止選用淘汰產品和質量不合格產品。標準結合蒸汽疏水閥工作特性，給出了幾種典型應用場合通常適宜選用的蒸汽疏水閥產品類型，同時給出了蒸汽疏水閥壓力、溫度、排量、尺寸等方面參數確定的方法。

蒸汽疏水閥的安裝首先應確保選型正確、安裝合理、使用條件得當。在安裝蒸汽疏水閥之前一定要根據蒸汽使用裝置的基本情況、蒸汽使用條件、凝結水疏排要求、蒸汽疏水閥的選型以及設置方案進行核對，確保待安裝的蒸汽疏水閥型號和安裝位號與設計一致，符合使用要求。標準給出了蒸汽疏水閥安裝施工、入口管、出口管以及安裝完成后管道清洗和水壓試驗的具體要求。

2.6 凝結水回收管理與評價要求

管理與評價要求，是落實凝結水回收系統及蒸汽疏水閥技術要求的必然延續，是保障凝結水回收與利用有效開展的必要手段。當前蒸汽供熱相關行業中仍有相當一部分企業存在對凝結水回收管理重視不夠、管理不規范、方法不科學等問題，影響了凝結水回收節能潛力的深入挖掘，不利于有效促進蒸汽供熱系統整體能效提升。

GB/ T 12712首先強調了通過制度建設來實現凝結水回收的規范化管理，管理制度盡可能全面覆蓋發展規劃、工作計劃、部門設置、職責劃分、人員配備、能力保障、設備運維、數據統計與信息更新等方面，并突出可行性，使相關人員具有共同的行為規范，增強行為能力并克服客觀環境不利因素；其次通過建立凝結水回收系統管路圖、設備臺賬、設備操作規程等重要基礎資料和技術規范，制定科學合理的維保計劃、檢修計劃與工作方案，確保設備使用符合要求，及時排除故障，保持設備安全運行并處于良好工作狀態。

蒸汽疏水閥遍布蒸汽系統，數量眾多，類型多樣，分散且使用條件不同，要把握整體運行狀況抽檢和巡檢都必不可少，GB/T 12712給出了蒸汽疏水閥定期抽檢和巡檢的具體要求。實際操作中，企業可根據自身需求設定合理的抽檢周期，適度擴大抽檢量，并依據蒸汽疏水閥在整個工藝中的布局、作用和重要性分類抽樣，提高樣本代表性。針對檢查數據，除計算抽檢合格率外，應進行深入的統計分析，包括故障分類統計與原因分析、維修方案及其成本預測、動作不良率估算、漏汽量估算等，歷次抽檢的數據資料應做好記錄和匯總分析，支持進一步制定有效的策略，提升蒸汽疏水閥維護、保養與檢修的工作質量。此外，在精細化管理和實時調控日益成為節能工作發展新方向的背景下，信息化、智能化手段在凝結水回收系統中的應用越來越普遍，對于已設置在線監測系統的凝結水回收系統，蒸汽疏水閥運行數據可實現自動采集、傳輸與存儲，通過定期匯總和統計分析作為支撐蒸汽疏水閥管理的基礎數據。

為引導和促進凝結水回收系統運行效果的進一步提升，GB/T 12712給出了蒸汽疏水閥配備率、抽檢合格率、蒸汽供熱系統凝結水回收率的定量評價要求，同時也給出了蒸汽供熱系統凝結水疏排與回收評定等級要求。蒸汽疏水閥配備率反映的是凝結水回收系統中蒸汽疏水閥的實際安裝情況；蒸汽疏水閥抽檢合格率反映的是在用蒸汽疏水閥的實際運行及維修情況；凝結水回收率反映的是凝結水回收系統的綜合運行效果情況。通過開展評價，可幫助企業了解和認識其凝結水回收工作現狀，找出問題與不足，結合實際需求和改進能力，合理設定新的等級目標以及實現路徑，持續提升凝結水回收工作整體的安全性、有效性和可控性。

3 結 語

當前，我國經濟發展正步入以高質量發展為戰略定位的新時代，持續深化節能降耗減排，加快推進綠色低碳轉型，是做好碳達峰碳中和工作的重要舉措。以鋼鐵、有色金屬、建材、石化化工等行業為重點，將通過開展綠色升級工程推進節能改造和污染物深度治理。同時，國家也將進一步健全節能減排政策機制，通過健全法規標準、優化管理制度、完善政策機制、加強能力保障等，推動能源利用效率大幅提高、主要污染物排放總量持續減少，實現節能降碳減污協同增效、生態環境質量持續改善。

伴隨新型工業化的持續推進，重點行業設備更新升級不斷加快，工業節能工作正逐步實現向能源低碳化、全流程系統節能、精細化管理的轉變。蒸汽供給在我國工業中扮演著舉足輕重的“能源彈藥”角色。據統計，全球制造業能源供給約有30%來自于工業鍋爐和蒸汽系統，在中國則有2/3左右的能源消費通過蒸汽能源實現。蒸汽行業作為能源和水資源消費大戶，是落實綠色低碳轉型的責任主體，蒸汽供熱系統的節能節水對我國工業綠色轉型可謂舉足輕重。蒸汽排空損失和凝結水排放損失是蒸汽供熱系統中最直接的熱損失，是管網熱損失中能耗最大的部分，也是系統中水質量損失最大的部分，可以說蒸汽供熱系統熱效率提升的最大短板即在于凝結水回收。

GB/T 12712的修訂完善，緊扣蒸汽供熱系統節能的兩大關鍵點，（1）凝結水回收系統的確定、管理和評價；（2）蒸汽疏水閥的選型、安裝、管理和評價，為指導用汽企業規范開展凝結水回收系統及蒸汽疏水閥的設計、改造、安裝和運行管理提供了技術支撐，是提高生產效率并從源頭減少污染物和碳排放負荷的基礎保障，對于有力推動用汽企業加快凝結水回收系統改進、深入挖掘節能節水潛力、持續強化能源管理工作具有重要意義。

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