优质疏水阀与节能节水

1、优质疏水阀与节能减排 （印染行业）高温凝结水无泵背压自动提升回收技术 印染企业是属于高耗能、 高耗水、高污染的行业。在当前国内能源、 淡水资源及排污 费用大幅涨价的背景下， 首当其冲的是那些高耗能、高耗水、高污染的行业，印染企业便 是其中之一。与国外的同类设备相比较，我国纺织印染行业的能耗是国外的34倍，水耗是国外的23倍；国外污水处理后的水回用率达到 80 %,而我国仅为7 %左右。因此, 在国际贸易的竞争中，我国纺织印染产品的形势是相当严峻的。节能减排， 清洁生产， 生态环境保护是二十一世纪产业发展的必然趋势。随着欧、美 对纺织产品的检测要求不断提高， 限制越来越多， 我国印染行业的绿色纺

2、织、 清洁印染及 生态染整加工的深化改革，已成为当务之急。节能减排，清洁生产，除了在加工工艺，生 产设备进行优化技改外，作为用汽设备末端起自动“阻汽排水”作用的蒸汽疏水阀，其性能 的优、劣，在节能减排方面， 起着事半功倍的作用。特别是高温凝结水回收利用的巨大效 益，已引起了印染行业领导层的高度重视。一、优质疏水阀与节能、节水 一般来讲，用汽设备消耗多少蒸汽即能产生多少凝结水。 蒸汽在用汽设备中进行热交 换的过程中发生相变放出“潜热”， 同时产生大量的高温凝结水。通过热力学的分析可知， 0.4MPa饱和蒸汽的饱和温度为143.6 C,所含的总热能（焓）为2738KJ/kg，其中汽化 潜热为 21

3、33 KJ/kg ，占总热能的 77.9%；饱和水显热为 605 KJ/kg ，占总热能的 22.1%。 用汽设备对“潜热”利用率的高低，除了设备本身结构的合理与否外，作为在用汽设备末端 起“阻汽排水”作用的疏水阀的优、劣，起到了十分关键的作用。由于疏水阀是在较高的压 力、温度下工作，再加上汽蚀等因素，条件相当“恶劣”，疏水阀的损坏率较高，很多印染 企业的领导一谈到疏水阀便直摇头， 更谈不上高温凝结水的有效回收利用。 用汽设备在热 交换的过程中产生的大量凝结水， 若不能迅速及时地排除， 这些凝结水将会大量存积在设备内，使设备的换热面积大大减小，设备的热效率降低，生产工艺温度上不去，将严重影 响

4、产品的质量和产量；若不能迅速及时地排除设备内的凝结水， 凝结水会越积越多，极易 引发“水击”事故严重的话会“机毁人亡。这对起“阻汽排水”作用的疏水阀提出较高的要求， 即要迅速及时地排尽设备内的凝结水， 又要封住蒸汽防止泄漏。怎样才能选择到性能优异 的优质疏水阀呢？优质疏水阀必须具备如下的条件：1. 过冷度小，灵敏度高，排水畅；2. 活动部件在水封状态下动作，减少蒸汽的泄漏；3. 无杠杆结构，增加疏水阀工作的可靠性；4. 排空性能好，以防“气堵”5. 不锈钢的内部构件，使用寿命长；6. 高背压率，以利于高温凝结水无泵背压自动提升回收。“李氏”牌自由半浮球式疏水阀以其优异的性能和国内独创的高温凝结

5、水无泵背压自动提升回收技术，为广大印染企业开辟了一条节能、节水清洁生产的新路子。“李氏”牌自由半浮球式疏水阀的动作原理是：依据伯努利方程和阿基米德定律。当疏 水阀起动时，半球浮子（4）沉在发射台（7）上，凝结水在进、出口压差作用下经过滤 网（3），发射导管（6）上部4个对称小孔流入阀腔，最后从排水喷嘴（5）排出（见图1 ）。 当蒸汽进入疏水阀后，半球浮子内的凝结水逐渐被挤到阀腔内， 所受浮力渐增，半球浮子（4）脱离发射台（7）而渐渐上浮。这时由于发射导管上 4个对称小孔喷出的蒸汽对半 球浮子内壁的冲量不对称，又由于半球浮子外壁和腔体距离的不对称， 以致形式促使半球 浮子作横向旋转的力矩，使半球

6、浮子在腔体内的运动状态具有“三维空间的3个自由度”。Z 方向基本是上、下运动，而X Y方向呈旋转运动，同时，半球浮子内的不凝性气体由于 半球浮子外流体的运动引起的压差，形成“泻流”现象，不凝性气体经过半球浮子上方小孔65随着凝结水一起排出阀腔外，不会形成“气堵”而动作失灵，半球浮子的这一运动，随着它 的旋转上升球面与排水喷嘴相切密封，关闭喷嘴而终止。这时疏水阀处于“阻汽状态” 。（图2）当凝结水再次进入半球浮子时， 所受浮力逐渐减小， 以致整个半球浮子依靠重力对于 排水喷嘴形成一个启动力矩。 当半球浮子内蒸汽压力的力矩小于这一起动力矩时， 半球浮 子脱离喷嘴下沉，其运动状态再现上述的“ 3 个

7、自由度”的运动，这时半球浮子又回到（图 1）的排水状态。如此周而复始，达到自动阻汽排水之目的。由于科学合理的设计和无杠杆结构及在水封状态动作的原理， 使得“李氏”牌自由半球浮子疏水阀的泄漏率W 0.1 %，比其他类型的疏水阀具有明显的节能效益。目前，高温凝结水回收利用的节能、 节水的巨大效益， 已普遍被很多印染企业的领导所重视。回收的高温凝结水是宝贵的软水，不但含有大量可利用的“显热” （85 C以上），而且可不经离子交换装置处理而直接供锅炉或其他需用热水的工序使用， 大幅减少锅炉或生 产用水，同时也减少了污水的排放量，可谓“一举多得”。目前，凝结水的回收方式有三种：1. 重力回收： 必须遵循

8、水往低处流的规律，需要有特殊的地形，一般企业难以做到。2. 加压回收： 需配置蓄水池，热水泵系统和相应的控制设备。占地、耗电、易损、 热污染严重，维护和运行成本较高。 （很多企业沿用这种方式）3. 无泵背压自动提升回收： 利用疏水阀阀后的高背压率和科学合理的管路设计，无 需任何外加动力，不耗一度电，实施高温凝结水无泵背压自动提升回收，无任何 运行成本，简单可靠，投资少，见效快。高温凝结水无泵背压自动提升回收技术：运行原理： 利用疏水阀阀后的高背压率及高温凝结水在管道内流动时密度变化的规律 （水、汽二 相流体），将高温凝结水无泵背压自动提升输送到锅炉房软水箱或其他需用热水的工序。运行特点： 无需

9、任何外加动力，不耗一度电，无热污染，凝结水回收率 >95 。系统组成： 性能优异的疏水阀 科学合理的管路设计 优质的高温球阀和止回阀 高温凝结水无泵背压自动提升回收技术在印染企业的实际应用中， 改变以往传统的高 温凝结水从地沟排放或加压回收 （运行成本高）的局面，真正做到了节能、节水型的清洁 生产，实现了经济效益和社会环境效益的统一。二、高温凝结水无泵背压自动提升回收技术在实际应用中的 节能、节水效益分析根据有关方面的统计数字显示，我国在岗运行的蒸汽疏水阀有 30 是严重泄漏（漏 汽率 >10），有 60是泄漏超标（漏汽率 >5），只有 10左右是运行正常，多数疏水 阀形同虚

10、设，有的干脆是“跑汽操作”，能源浪费十分严重，印染行业的情况也不例外。目 前，印染企业的生产设备上使用的疏水阀大致可归纳为两大类： 热动力型和机械型， 使用 效果普遍不十分理想。热动力型圆盘式疏水阀是国家在 1984 年就列为淘汰产品，由于价 格便宜，很多印染企业还在使用。该阀由于本身结构的原因，阀腔为“直筒式” ，阀腔内是 不进行汽、水分离的，每次排水都是水、汽一起排的；而作为启闭阀瓣作用的阀片，是在 “变压室”上、下依照伯努利方程原理控制阀门的开、关，误动作多，即在没有水的情况下 也要排汽，泄漏率在6%10 %。看似“排水”动作“正常其实在其中隐藏着看不见、摸不 着，且感觉不到的巨大浪费！

11、而机械型疏水阀（如杠杆全浮球、倒吊桶等）也因结构上的 原因， 其中的杠杆结构、 排不凝性气体装置极易损坏， 泄漏率在 3%6%左右。而“李氏” 牌自由半浮球式疏水阀以其科学的设计和合理的结构， 经国家疏水阀检测中心测试， 泄漏 率0.1 %，就算以1 %计算，比这两类疏水阀可节汽在 5%8%以上。现以已技改完成的浙江兴美达印染有限公司为例，使用“李氏”牌自由半浮球式疏水 阀，并实施高温凝结水无泵背压自动提升 4.5M ，输送距离 200300M 左右至汽包房， 分析其节能、节水效益，以供参考。1. 节汽效益：该公司在 2005 年初对印花车间的 2台圆网、 5台平网印花机和 5台多滚筒烘干机的

12、 疏水系统进行技改， 并实施高温凝结水无泵背压自动提升回收。 一台圆网印花机的耗汽量 为1.1t/h左右，一台平网印花机的耗汽量为0.8t/h , 一台多滚筒烘干机的耗汽量为0.75t/h 左右，以每天运行20小时，每年300天计算，则这些设备年耗汽总量为（1.1 X2 + 0.8 X5 + 0.75 X5）X20 >300 = 59700 （吨）。以现在电厂的平均汽价 130.00元/t计算。使用“李氏”牌疏水阀后节汽产生的节能效益为59700 X5 %>130.00 = 388050 （元）2. 高温凝结水无泵背压自动提升回收产生的节能效益：该印花车间设备的高温凝结水无泵背压自

13、动提升回收示意图（见图 3）图31: 500+5.00排污阀花3#1#印花机网印花机平网止回阀-窥视镜_ .疏水阀球阀+5.00,热水箱.花机设备消耗多少蒸汽即能产生多少凝结水。无泵背压自动提升回收高温凝结水的回收率 可达95%以上，水温达85C以上。印花车间一年回收的高温凝结水总量为59700 >95%=56715 （吨），把85 C的高温凝结水无泵背压自动提升回收至汽包房，其节能效益可通 过如下的热力学计算得知，回收1吨85 C高温凝结水所含的热能（显热）相当于节约0.4MPa饱和蒸汽（焓）的量：Q吸=Q放（常温水20 C升高至85 C；Q放=Q潜热+Q显热，其中Q潜热为0.4MPa

14、饱和蒸汽凝结为该温度下的饱和水所放出的热量；Q显热为 0.4MPa饱和水在该温度下转变为 85 C水时所放出的热量； mi为20 C水的质量；m2 为饱和蒸汽(饱和水)的质量；c为水的比热，r为汽化潜热)。mi >CX ( 273 + 85) ( 273 + 20 )X4.187 = m2 冷 + m2 XdX(273 + 143) ( 273 + 85)X4.187即 1000 X X(358 293 )X4.187 = m2 X 2133 + 1 X (416 358) X4.1871000 X X35 X4.187m2= 114 (千2133 + 1 X58 X4.187即把1吨2

15、0 C的冷水加热至85 C需0.4MPa饱和蒸汽约114千克，反过来，回收1 吨85 C的高温凝结水可节约0.4MPa饱和蒸汽约114千克。这些设备一年回收高温凝结 水的节能效益为 59700 X95 %X0.114 X130.00 = 840516.00 (元)。3. 节水效益：回收的高温凝结水为宝贵的软水，不但含有大量可二次利用的“显热”，而且可不经过 离子处理装置处理直接供汽包房或水洗槽使用，大幅减少锅炉的用水量或生产用水。以现 在的水价2.50元/t,离子处理费1.00元/t计算，年节水效益为59700 X95 % (2.50 + 1.00) =198502.00 (元)。通过以上的分

16、析，用“李氏”牌自由半浮球式疏水阀更换其他类型疏水阀，并实施高温 凝结水无泵背压自动提升回收产生的节能、节水综合效益为143万元之多，而这些设备技改的投资为5万元左右，可在12个月内全部收回。案例一浙江美兴达久久印染有限公司 用“李氏”牌自由半浮球式疏水阀对染色车间设备的疏 水系统进行了技改，并实施高温凝结水无泵背压自动提升回收利用(见图4)，耗汽量从原先的18t/h，下降到现在的15t/h，每小时节汽3t，节汽率达16.7 %。以设备每天运行20小时，每年300天，蒸汽的平均价格（标煤产汽和电厂汽价平均价）130.00元/T计算,一年产生的节能、节水综合效益可达 200万元之多第一柱 （湿布）球阀疏水阀案例二浙江富润印染有限公司 技改总投资8万多（见图5），年节约蒸汽3000T左右（蒸汽价格135.00元/T计算），节汽产生的节能效益 40.5万元，年回收85C的高温