疏水阀的设计与选型

11.11.1 第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11 11.11 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀 819 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.2 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽主管 FT FT - C TD BPT SM No.8 IB 浮球 - 热静力 浮球 - 热静力 热动力 压力平衡 双金属 液体膨胀式 倒吊桶 （带破蒸汽汽锁） 减压站 A B5 水平管道 B A B 停机排水(防冰冻) B3 B A 汽水分离器 A B B 分汽缸 A B6 B 管道末端 B A1 B1 820 图11.11.1 蒸汽主管的疏水 蒸汽主管 冷的冷凝水直排 回收热的冷凝水 定温排放疏水阀 带内置感应器的 热动力疏水阀 蒸汽主管 蒸汽主管中通常包含有凝结在管壁上的水膜、悬浮在蒸汽中水滴和空气。为使设备效率最高，必须排 除空气和水。蒸汽疏水阀应将冷凝水排入到适当尺寸的冷凝水回收管，然后排至开式集水管内。由于冷凝 水回收管通常和蒸汽主管平行布置，所以会给人造成误导，而将主蒸汽疏水阀的所有出口都直接和回水管 相连。当冷凝水回收管满溢的时候，就会产生严重的水锤现象，如果疏水阀为喷排式，将更加严重，应避 免这种安装方法以防止水锤现象发生。 蒸汽主管疏水量相对比较小，所以说低排量的热动力疏水阀最为合适。同时热动力疏水阀具有非常结 实、使用寿命长、工作效率高的特点。 水平管道 不要在水平的蒸汽主管道底部连接小口径管道疏水，要安装尺寸合适的集水槽，可快速排除冷凝水， 如图11.11.1所示。 说明：A - 最佳选择；B - 可接受的选择；1 - 并联排空气阀； 3 - 使用特殊伴热的疏水阀，可提供固定温度排放；5 - 接近饱和温度排放的液囊； 6 - 带防气阻碟片 应用场合疏水阀型式 表11.11.1 疏水阀选型之九 蒸汽主管 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.3 第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11 图11.11.2 不同的汽水分离器及其布置 排放冷凝水 蒸汽支管 蒸汽管道 浮球式疏水阀 热动力式疏水阀 浮球式疏水阀 集水槽尺寸 相对于蒸汽主管尺寸，推荐集水槽尺寸如表11.11.2所示。 汽水分离器 汽水分离器通常和管道同口径，其作用是分离掉蒸汽中悬浮的水滴和冷凝水膜，使得用于加热和制程 的蒸汽更为干燥(见图11.11.2)。出现冷凝水后要及时排除，这非常重要，浮球式疏水阀是第一选择；第二 选择是倒吊桶式疏水阀，但必须并联单独的排空气阀（见图11.11.4）；第三选择是热动力式疏水阀，在室 外环境中是很理想的选择，不会由于冰冻而损坏。 主管直径 D 集水槽直径 d1 集水槽深 d2 100 mm d1 = D 至少 d2 = 100 mm 125 200 mm d1 = 100 mm 至少 d2 = 150 mm 250 mm d1 D / 2 至少 d2 = D 蒸汽主管 冷凝水回收 带内置感应器的 浮球式疏水阀 蒸汽 D d2 d1 表 11.11.2 集水槽的尺寸 821 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.4 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 图11.11.3 蒸汽分汽缸 蒸汽分汽缸 回收冷凝水 蒸汽进入下一个 蒸汽分配管 图11.11.4 管道末端疏水和排气 回收冷凝水 空气排放至安全位置 主管末端 蒸汽支管 截止阀 蒸汽分汽缸 蒸汽分汽缸的疏水方式和蒸汽主管相似，在分汽缸的底部安装一个集水槽，分汽缸要稍微倾斜，便于 集水槽集水并排出。超过5m长的分汽缸最好在两端安装集水槽，浮球式疏水阀最适合处理不断变化的冷 凝水负荷。如果分汽缸安装位置离锅炉很近，很容易受到蒸汽带水的影响，带防气阻碟片的热动力疏水阀 也是一个较好的替代选择。 注：集水槽的尺寸要按表11.11.2来确定，分汽缸的直径要按照最大蒸汽负荷时的蒸汽流速不高于1015 m/s来确定。 管道末端 管道末端由于其在管道中的位置要比水平管道更容易受水锤的影响。在起机阶段蒸汽会推动管道内的 空气前进直至管道末端，空气非常容易在该位置积聚，因此必须在此处安装疏水阀和排空气阀。 如图11.11.4所示，安装“T”型三通有助于缓解水锤引起的机械冲力，保护疏水阀和排空气阀免受损 坏，安装方法也简单。 热动力疏水阀结实耐用是最佳选择，倒吊桶式疏水阀也是不错的选择，但要单独加装排空气阀。 空气的排除 如图11.11.4所示，排除主管末端的空气可快速加热、提高生产率，这将在11.12节空气排放理论中详 细阐述。如果蒸汽主管很长，或每天都要重新启动，需要在某个中间排水点安装排空气阀，排气管不要连 接到满溢的回收管中，因为这样容易腐蚀管道。 通向制程的分支管道 当供给干蒸汽时，制程能得到最佳的传热。蒸汽分支管应该从蒸汽主管的上部引出，如果分支管道相 对较长或经常绕弯，则管道需加保温，并在设备进口处安装汽水分离器和合适的疏水阀组，如图11.11.2所 示，汽水分离器通过浮球 - 热静力式疏水阀疏水。 对有温度控制阀控制蒸汽供给的制程，最好在控制阀前安装疏水阀组，以便在控制阀关闭时，及时排 除冷凝水，避免水锤破坏以及湿蒸汽对控制阀座的冲蚀。这会延长控制阀的使用寿命，提高工作性能。除 此以外，如果分支管末端可能出现湿蒸汽的情况，最好加装汽水分离器。 822 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.5 第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11 储槽和罐体 图11.11.5 通过提升管疏水的制程罐 直型连接口 “U”型密封 虹吸细管浸到“U”形密 封底部 带内置感应器的浮 球式疏水阀 制程罐（排水管提升） 图11.11.5是很重要的一种应用，制程罐中的一根盘管逐渐倾斜下降，如果最后提升至疏水阀，在提升 前最底端要有一个“U”型密封，而提升管直径一定要小，可以把小管径的管子伸至“U”型密封的底部， 顶部通过扩径接头和疏水阀管道相连，这样可防止汽锁。疏水阀可以是浮球-热静力式、热动力式或压力平 衡式。如果盘管泄漏，热动力式疏水阀比其他形式的疏水阀更能抗腐蚀影响。为避免被罐中液体污染，冷 凝水不要回收，要直接排放掉。如果确定罐中液体有腐蚀性，要谨慎处理冷凝水，千万不要污染蒸汽和冷 凝水系统，应在盘管的蒸汽进口侧装破真空器，以避免腐蚀性液体被吸入到蒸汽系统中。 FT FT - C TD BPT SM No.8 IB 应 用 浮球 - 热静力 浮球 - 热静力 热动力 压力平衡 双金属 液体膨胀式 倒吊桶 （带破蒸汽汽锁） 制程槽 (排水管提升) B B A B5 B 制程槽 (底部排水管) A B6 B5 小型盘管加热式 水箱(快速沸腾型) A B5 小型盘管加热式 水箱(慢速沸腾型) B A 823 应用场合疏水阀型式 表11.11.3 疏水阀选型之十 储槽和罐体 说明：A - 最佳选择；B - 可接受的选择；5 - 接近饱和温度排放的液囊；6 - 带防气阻碟片 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.6 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽进入 图11.11.6 底部排水的制程罐 盘管逐渐下降 偏心变径 浮球式疏水阀组 冷凝水 制程罐 (底部排水) 如图11.11.6所示，如果盘管出口在罐体的一侧，推荐使用浮球式疏水阀，也可以采用热动力式或压力 平衡式疏水阀。在水平盘管的末端使用偏心缩径而非同心缩径，这一点非常重要因为同心缩径可能会引起盘 管底部积水，减少热量传递，增加水锤现象的危险。 如果疏水阀排出的冷凝水向下回收到非满溢的回水管或连接大气的集水槽，则系统工作情况将更加良 好。 824 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.7 第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11 图11.11.8 并联减压站 图11.11.9 串联减压站 减压阀 当减压阀的下游可能出现在正常工作下会关闭的情况时，应该布置疏水点以排除在关闭期间形成的冷 凝水。这样可以保证下游管道干燥，以及避免减压阀积水和无法工作的现象产生。浮球式疏水阀能够连续 排水，同时排放时不影响管道中的压力。 图11.11.7 标准的减压站 825 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.8 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 826 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.9 第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.11.10 蒸汽疏水阀的选型 蒸汽主管、储槽、罐体和减压阀章节11.11第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 Questions 1. On which parameter is a steam distribution header sized? a| A maximum length of 5 m b| A minimum diameter of 150 m c| An equivalent maximum steam velocity of 15 m/s d| A maximum number of off-takes 2. What is the recommended diameter and depth of a drain pocket on a DN150 steam main? a| Pocket diameter DN100: Pocket minimum depth 150 mm b| Pocket diameter DN150: Pocket minimum depth 100 mm c| Pocket diameter DN125: Pocket minimum depth 150 mm d| Pocket diameter DN100: Pocket minimum depth 100 mm 3. Which extra benefit does a separator offer over a drain pocket? a| It reduces the velocity of steam in the pipe b| Its cheaper to install than a drain pocket c| It removes suspended droplets as well as the condensate layer d| It fits in the pipe rather than under it 4. A steam coil discharge pipe rising out of a tank requires a specific type of installation. What is it? a| The rising pipe must be the same diameter as the steam coil b| A vacuum breaker must always be fitted to the steam inlet c| A pump-trap must be fitted d| The coil must be fitted with a U seal to prevent steam locking 5. Which steam trapping precautions should be taken with pressure reducing valve stations? a| A trap should be fitted upstream of the pressure reducing valve station b| A trap should be fitted somewhere downstream of the pressure reducing valve station c| Drain pockets should be fitted with float type steam traps d| All of the above 6. Which of the following statements is true? a| The purpose of a separator is to prevent waterhammer b| Ideally, condensate drain lines should not connect into flooded lines c| Rising condensate lines after traps should be drained with steam traps d| Steam off-takes are taken from below steam pipes to aid drainage 1: c, 2: a, 3: c, 4: d, 5: d, 6: b Answers 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 13.4.1 疏水阀选型举例章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 13.4 疏水阀选型举例 917 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 疏水阀选型举例 13.4.2 章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 疏水阀选型举例 例13.4.1疏水阀的选择 因此，必须确定系统的工作情况才能选择合适类型和口径的疏水阀，确保在任何工况下都能从换热器 中有效的排除冷凝水。 为了正确的排除冷凝水，必须确定以下问题： (A) 在正常运行时会发生失流状况吗? (B) 负荷为多少时会发生失流? 首先确定设计状态时的热负荷 从热量热量平衡公式2.6.5中，我们得到设计的热负荷为： 某工厂需要安装一台汽水热交换器，热源的蒸汽压力为4 bar g将水从10加热到80，循环水的流量 为1L/s，设计的功率为293kW。制程最小负荷约为满负荷的60%。该设计参数为最终运行参数，今后不会 增加任何负荷。有两家供应商被要求提供换热器，以下信息对疏水阀的选型非常重要： 供应商“X”提供的换热器换热面积为2m2，传热系数“U”为2500W/(m2)，在蒸汽压力为4 bar g、 水流量为1L/s时，能够提供的加热功率为350kW。 供应商“Y”提供的换热器换热面积相对较小，与293kW的实际功率更加匹配，传热系数“U”为 2500W/(m2)，在蒸汽压力为4 bar g、水流量为1L/s时，能够提供的加热功率为293kW。 换热器后的冷凝水管道提升了5m进入冷凝水回收管，回收管沿途下降进入一开式冷凝水收集罐，疏水阀 后的背压为0.5 bar g。注：在大气压力下，1m高的水柱会在其底部产生约10kPa或0.1 bar g的压力。 因此，疏水阀后排放管道的提升都会相应产生一定的静压力，增加冷凝水管道内的压力。 公式2.6.5 Q = 1.0 kg/s x 4.19 kJ/kg x (80-10) 换热功率 (Q) = 293 kW 公式13.2.1 公式2.5.5 通过公式2.5.5，可以计算设计状态下换热器内的蒸汽温度： TM = 58.6 供应商“X” 换热器的功率为350 kW，换热面积为2m2 在设计负荷下，换热器内蒸汽空间的压力是多少？ 首先必须确定2m2换热面积下的对数平均温差LMTD (TLM) 由公式 13.2.1: c T pQ=m Q A = U TM 2m2 = TM = 293000 W 2500 W/m2 x TM 293000 W 2500 W/m2 x 2m2 918 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 13.4.3 疏水阀选型举例章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 式中： TLM = 58.6； T1 = 10； T2 = 80； TS = 蒸汽温度()。 求解对数方程: 该温度下对应的饱和蒸汽压力为0.45 bar g，低于疏水阀的背压0.5 bar g，换热器始终处于失流状态。 在这种情况下，如果仅安装了浮球式疏水阀，换热器内始终都会有积水现象，负荷变化时，冷凝水的 水位也会发生变化。由于二次侧出口温度趋向于不断波动，换热器的工作性能无法达到令人满意的效果， 而且由于腐蚀等原因还容易造成换热器永久性损坏。 如果换热器始终在失流工况下运行，选择浮球式疏水阀是错误的，应该使用泵阀组合的方式排除冷凝 水。 供应商“Y” 公式2.5.5 式中: TLM = 对数平均温差LMTD； T1 = 10； T2 = 80； TS = 152。 由于供应商的选择的换热器的换热面积能够正好满足设计条件，因此需要确定在最高负荷下能够满足 换热要求所需的最小换热面积。在此之前，首先需要确定换热器的对数平均温差LMTD，蒸汽温度按4 bar g下饱和温度计算。 由公式2.5.2: 58.6 = 80-10 In T s-10 Ts-80 In T s-10 = 70 Ts-80 58.6 In T s-10 = 1.194 Ts-80 Ts-10 = e1.194 Ts-80 Ts-10 = 3.3 Ts-80 Ts-10 = 264-10 蒸汽温度 (Ts) = 110 919 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 疏水阀选型举例 13.4.4 章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 公式2.5.5 公式13.2.1 式中: A = 换热面积 (m2)； Q = 换热量 (kW)； T2 = 传热系数 (W/(m2)； TM = 对数平均温差TLM。 公式13.2.1 最高负荷下的换热量为293kW，由公式13.2.1 可以得出最小所需的换热面积： 从公式2.5.5中可以得到满负荷下换热器内的蒸汽温度： 从其标准产品范围，供应商“Y”能够提供一款换热面积为1.198m2的板式换热器以满足实际工况的需 要。这款换热器的选型稍大（约偏大5%），因此在满负荷运行时，蒸汽空间的实际工作压力要低于4 bar g。 通常，换热器选型都会比实际负荷偏大10%，因此，在选择疏水类型和孔径时都必须先确定换热器内 的蒸汽压力（并不是提供的额定工作压力）。著名的换热器厂商都愿意提供这些信息，至少他们能够提供 换热面积、传热系数“U”和功率。从这些数据中可以计算得出对数平均温差，从而得到换热器内的实际 工作压力。 Q A = U TM Q A = U TM TLM = 80-10 In 152-10 152-80 TLM = 70 In 142 72 TLM = 70 In 1.972 TLM = 70 = 103 0.679 A = 293000 2500103 换热面积 = 1.138 m2 TM = Q UA TM = 293000 W 2500 W/(m2)1.198 m2 TM = 97.8 920 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 13.4.5 疏水阀选型举例章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 此温度对应的饱和和蒸汽压力为3.4 bar g，由于该压力大于疏水阀的背压（0.5 bar g），因此在满负 荷时系统不会出现失流。 满负荷时的蒸汽流量（ms）是多少？ 蒸汽的质量流量取决于蒸汽空间的压力。满负荷时蒸汽空间的压力为3.4 bar g，对应的蒸发焓为2122 KJ/kg。 由公式2.8.1： 式中： TLM = 97.8； T1 = 10； T2 = 80； TS = 蒸汽温度()。 求解对数方程: 公式2.8.1 温度设计常数(TDC)是多少? 现在需要确定在多少负荷下换热器会发生失流。在此之前，需要计算设计条件下换热器的温度设计常 数（TDC）。 由公式13.2.2: 公式13.2.2 97.8 = 80-10 In T s-10 Ts-80 In T s-10 = 70 Ts-80 97.8 In T s-10 = 0.715 Ts-80 Ts-10 = e0.715 Ts-80 Ts-10 = 2.045 Ts-80 Ts-10 = 2.045 (Ts-80) 蒸汽温度 (Ts) = 147 蒸汽流量 (kg/h) = 负荷 kW x 3600 运行压力下的潜热hfg ms = 2933600 kg/h 2122 蒸汽流量 (ms) = 498 kg/h 满负荷时 921 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 疏水阀选型举例 13.4.6 章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 公式13.2.4 式中: T1 = 二次侧入口温度； T2 = 80； TS = 111.6； TDC = 2.045。 失流状态 失流状态下，换热器内蒸汽空间的压力应等于疏水阀后背压0.5 bar g。 0.5 bar g对应的饱和蒸汽温度为111.6。 由公式13.2.4可以得到二次侧入口温度 公式2.6.5 公式13.4.1 失流时的热负荷? 通过公式2.6.5计算换热量： 选择疏水阀时需要考虑换热器的最低负荷高于还是低于失流负荷。 换热器最低负荷是满负荷（293kW）的60，因此： 最低负荷 = 0.6 x 293 kW = 176 kW 失流负荷 = 138 kW 由于换热器的最低负荷始终高于失流负荷，因此系统永远不会发生失流。此时可以选择浮球式疏水阀 用于排除冷凝水，因为疏水阀前后始终有正压差。 当然，疏水阀在选型时必须同时能够满足满负荷和最低负荷下的冷凝水排放要求，因此需要计算两种 状态下换热器内的工作压力和对应的冷凝水量。 首先，可能通过公式13.4.1确定最低负荷下二次侧的进口温度 T1 = Ts - TDC (Ts - T2) T1 = 116 - 2.045 x (111.6 - 80) T1 = 111.6 - 64.6 T1 = 47（失流状态） c T pQ=m Tx = (T2 - T1) (1 - x) + T1 式中: TDC = 温度设计常数； T1 = 10； T2 = 80； TS = 147。 TDC = 147-10 147-80 TDC = 137 = 2.045 67 Q = 1.0 kg/s4.19 kJ/kg(80-47) 换热功率（Q） = 138 kW (138000 W) 满负荷为293 kW，失流时的负荷为满负荷的 = 138 100 = 48% 293 922 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 13.4.7 疏水阀选型举例章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 式中: Tx = 某负荷系数“x”下二次侧流体的入口温度； T1 = 满负荷下二次侧流体的入口温度； T2 = 满负荷下二次侧流体的出口温度； x = 负荷系数 （0-1）。 公式13.2.3 式中: TDC = 2.045； T2 = 80； T1 = 38； TS = 蒸汽温度()。 公式2.8.1 最低负荷状态 由公式13.2.3: 换热器换热量降为176 kW时，蒸汽的温度降为120，对应的压力为1.0 bar g。冷凝水管道内的压力 为0.5 bar g，因此通过疏水阀的压差为1.0 bar g - 0.5 bar g = 0.5 bar。 176kW的换热量时蒸汽的流量(ms(min)是多少？ 最低负荷时的蒸汽流量取决于蒸汽的压力，1.0 bar g压力饱和蒸汽的蒸发焓为2201.1 kJ/kg。 由于已经确定换热器不会发生失流，因此选择浮球式疏水阀是合适的。现在需要选择合适口径的疏水 阀以满足： a) 满负荷时，在3.4 bar g-0.5 bar g=2.9 bar的压差下排放498kg/h的冷凝水。 b) 最低负荷时，在1.0 bar g-0.5 bar g=0.5 bar的压差下排放288kg/h的冷凝水。 从浮球式疏水阀的排量图13.4.1中可以看出，DN25 (1”) FT14-4.5浮球式疏水阀能够同时满足两种工况下 的排水要求，可使用于该换热器。当然，如果最低负荷低于失流负荷时，就必须选择选择泵阀组合。 在13.8节预防失流的实用方法中详细的讨论了选择疏水装置的方法。 T(0.6) = (T2 - T1) (1 - x) + T1 T(0.6) = (80 - 10) (1 - 0.6) + 10 T(0.6) = 70 x 0.4 + 10 T(0.6) = 38 Ts = (T2 x TDC) - T1 TDC - 1 例如最低负荷为60%的满负荷，对应的负荷系数为0.6 Ts = (802.045) - 38 2.045 -1 Ts = 125.6 1.045 最小负荷时的蒸汽温度 (Ts) = 120 蒸汽流量 (kg/h) = 负荷 kW x 3600 运行压力下的潜热hfg ms = 1763600 kg/h 2201.1 最小负荷下的蒸汽流量 (ms) = 288 kg/h 923 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 疏水阀选型举例 13.4.8 章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 冷凝水 (kg/h) 压差 (bar) 最小负荷时的P (0.15 bar) 最大负荷时的P (1.95 bar) 1.95 bar 时的疏水 阀排量 p 最大流量 0.15 bar 时的疏水 阀排量 p 最小流量 图13.4.1 例13.4.1中FT14浮球疏水阀的排量示意图 924 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 13.4.9 疏水阀选型举例章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 Questions 1. If the heat exchanger from supplier X had a heating area of 1 m instead of 2 m, what would have been the LMTD for the same secondary full-load conditions? a| 33.6C b| 29.3C c| 117.2C d| 107C 2. If the heat exchanger from supplier X had a heating area of 1 m instead of 2 m, what would have been the steam temperature at the full heat load of 293 kW? a| 55C b| 100C c| 117.2C d| 165.7C 3. If the heat exchanger from supplier X had a heating area of 1 m instead of 2 m, would the system still stall at the full heat load of 293 kW? a| Yes, because the backpressure is higher than the steam pressure b| No, because the full-load pressure is 6.1 bar g c| No, because there is more heating area in the oversized heat exchanger d| The steam pressure is less, consequently the steam will be drier 4. What is the effect of higher backpressure on a ball float steam trap? a| None whatever b| It reduces the steam pressure in the heat exchanger c| It reduces the ball float steam trap capacity d| It increases the differential pressure across it 5. What can be done to stop any heat exchanger waterlogging? a| Increase the pressure upstream of the steam control valve b| Ensure the condensate discharges to atmospheric pressure c| Calculate the stall point and fit the correct trapping device d| Increase the size of the steam trap pipework 6. Steam pressure in a heat exchanger at minimum load is 0.8 bar a. What is the differential pressure across the ball float steam trap if the backpressure is 0.1 bar g? a| +0.7 bar b| -0.7 bar c| +0.9 bar d| -0.3 bar 1: d, 2: a, 3: b, 4: c, 5: c, 6: d Answers 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 疏水阀选型举例 13.4.10 章节13.4第13章 冷凝水的排除 蒸汽和冷凝水系统手册 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.9.1 蒸汽疏水阀的选型 制程设备章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选 型 制程设备 11.9 805 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.9.2 蒸汽疏水阀的选型 制程设备章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 固定式蒸煮锅 工业中广泛使用蒸煮锅加热各种物料，并要求尽可能快地加热，这不同于烹饪用的煮锅，使用的蒸汽 压力一般比较高，安装在这类煮锅上面的疏水阀要能及时排除空气和冷凝水，并能在启动工况和运行工况 下自如的排放冷凝水，因此，浮球式疏水阀是最佳选择。如果蒸汽进口相对的一侧安装排空气阀，煮锅启 动时间就会缩短。 如图11.9.1所示，浮球 - 热静力式疏水阀安装在靠近排放点的地方，在出口靠近地面的地方安装热动 力疏水阀也是一个不错的选择，但需要并联一个排空气阀以达到最大效率。在一些小型煮锅上也可以安装 压力平衡式疏水阀，但要在前面加装冷却段。 如图11.9.2所示，当疏水阀不能安装在煮锅的底部时，可加装内部虹吸管连接到带破汽锁装置的浮球 疏水阀。 倾斜式制程煮锅 倾斜式煮锅(图11.9.2)的特点是经常会产生蒸汽汽锁而关闭疏水阀，原因就是冷凝水必须通过一根上升 管从底部排至耳轴处的出口，当上升管充满蒸汽后就会使疏水阀关闭，阻止了冷凝水的外排，所以疏 制程设备 FT FT - C TD BPT SM No.8 IB 浮球 - 热静力 浮球 - 热静力 热动力 压力平衡 双金属 液体膨胀式 倒吊桶 （带破蒸汽汽锁） 蒸煮锅 - 固定式 A B B1 B 蒸煮锅 - 倾斜式 B A 蒸馏罐 A 工业高压锅 A B1 蒸煮锅 A1 B1 蒸汽加热台 B B6 A2 酿造煮锅 A1 B 蒸发器 A1 B B1 硫化机 A B1(仅夹套型) B1 806 图11.9.1 带浮球式疏水阀的固定式煮锅 排空气阀 浮球 - 热静力式疏水阀组 至冷凝水系统 说明：A - 最佳选择；B - 可接受的选择；1 - 并联排空气阀；2 - 需要冷却段长度至少1m 6 - 带防气阻碟片 应用场合疏水阀型式 表11.9.1 疏水阀选型之七 制程设备 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 11.9.3 蒸汽疏水阀的选型 制程设备章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 破汽锁装置的浮球式 疏水阀 图11.9.2 带虹吸管的倾斜式过程煮锅 排气阀 至冷凝水系统 蒸馏罐 蒸馏罐通常为大型容器，产品在里面进行蒸煮处理，使用的蒸汽压力相对较低。例如，把密封的罐头食 品放在蒸煮器里，通入蒸汽加热或煮熟罐头。门关好后，必须保证所有的空气和冷凝水排除并进入干饱和蒸 汽。浮球-热静力式疏水阀（内置排空气阀）是理想的选择，尤其是它能在较低压力下排出大量冷凝水。 在这样一个巨大蒸汽空间内，空气的排除可能会是一个问题，如果空气不能排走，制程温度就会下降 导致产品报废，如果蒸汽进口在底部，应该在顶部安装压力平衡式排气阀，如果在顶部进汽应在底部加装 排气阀(见图11.9.3)。 水阀必须带破汽锁装置。 如果蒸汽在顶部进入煮锅夹层，需加装排空气阀以便缩短启动时间。 浮球热静力疏水阀组 排汽阀位于顶部 当蒸汽顶部进入时， 在此安装排气阀。 蒸汽也可 由此进入 蒸汽入口 图11.9.3 烹饪用低压蒸煮器 门 至冷凝水系统 807 上海注册工程师协会共享资料 w w w .400g b .c o m /s h a r e d /f o l d e r _5504195_b 45b 9c 84/ 上海注册工程师协