蒸发器冷凝水疏水器的选型与使用

黄军萍，梁立强，王 毅

（中国铝业山西分公司，山西 河津 043300）

0 前言

蒸发器冷凝水的及时排除是保证蒸发器机组连续稳定运行的必要条件之一。冷凝水不及时排除，在加热室中积累，占据加热空间，不仅使加热面积缩小降低蒸发效率，甚至会导致汽水冲击蒸发器，产生剧烈震动现象。而冷凝水排除过快，将导致蒸汽窜出，破坏蒸发器机组热平衡，使蒸发器在高汽耗状态下运行。蒸发器的冷凝水疏水器必须起到阻汽排水的作用。本文介绍了中国铝业山西分公司140万t氧化铝生产系统蒸发工序几种疏水器的使用情况，提出了疏水器的选用原则。

1 疏水器的工作原理

1.1 自由浮球式疏水器

自由浮球式蒸汽疏水器是根据浮力原理使阀体内浮球随水位变化做升降运动，以达到阀门启闭排水阻汽作用，其结构简图见图1。

图1 自由浮球式疏水阀结构示意图

启动时，浮球在重力的作用下，降落至设备底部，活塞阀关闭；当凝结水和蒸汽进入后，根据凝结水量多少和水位变化，浮球自动升降调节阀座开度，连续排放凝结水。当凝结水停止进入时，浮球靠自重下沉，封闭座孔。由于阀座孔总是在凝结水位以下，形成水密封，所以极少漏蒸汽，起到排水阻汽作用。

1.2 平衡切变式疏水器

平衡切变式疏水器由进水口、防冲网板、出水口、壳体、水箱、滑阀组件、排污口和底座等部分组成，如图2所示。

图2 平衡切变式疏水器结构示意图

含有蒸汽的冷凝水进入疏水器后，经过起防止冲击滑阀组件及过滤固体颗粒作用的网板小孔进入水箱。当水位升高到空心浮筒时，空心浮筒所受的浮力使旋转连杆产生力矩，带动旋转滑片旋转，使旋转滑片上的小孔与固定滑片小孔重合。不含蒸汽的冷凝水从滑阀组件下部2个平衡进水口进入滑阀筒，通过旋转滑片与固定滑片上的小孔，然后由出水口排出，达到阻汽排水的目的。

1.3 液柱自压式疏水装置

自压式疏水装置由U型管、冷凝水罐、气压平衡管、冷凝水液位计、出水调节阀和液位与出水调节阀连锁系统组成，见图3。

图3 自压式疏水装置结构示意图

启动时，由于冷凝水罐液位是“0”，所以出水调节阀关闭，通过U型管与冷凝水同时进入冷凝水罐的蒸汽从气压平衡管返回蒸发器汽室，只有当冷凝水罐达到设计水位时，出水调节阀开始向外排水。由于冷凝水罐和蒸发器的汽室是通过气压平衡管连通的，所以冷凝水罐里的汽压与蒸发器汽室内的是相等的,只有U型管中的水位高于冷凝水罐水位时，冷凝水才能在静压能的作用下，克服弯道阻力自压流入冷凝水罐中，从而起到阻汽排水的作用。

2 疏水器的使用及优缺点

2.1 疏水器的使用

自由浮球式疏水器、平衡切变式疏水器、液柱自压疏水装置在山西分公司140万t氧化铝生产系统蒸发工序的不同蒸发站都有应用。

1998年第五蒸发站建设时采用了液柱自压式疏水装置，1～6效都安装了该装置，阻汽效果好，自动化程度高，但蒸发器和冷凝水罐的安装必须有一定的高度差，所以该装置只适用于新建蒸发机组。另外，其采用的自动化系统液位和气动调节阀价格较高，一般一套的费用为15万元左右。

2003年为了降低第四蒸发站蒸汽消耗，在第四蒸发站I组1效安装了一台自由浮球式疏水器，安装完成后冷凝水温度从138℃降低到125℃。投用初期存在振动较大、经常出现目镜开裂等问题，特别是目镜玻璃使用寿命不到一周。为了减少目镜破裂次数，有效提高设备运转率，采用钢化玻璃做目镜，目镜换型后使用寿命达到2个月以上，满足了蒸发器正常运转要求。经过长时间观察发现，自由浮球式疏水器振动是由于蒸发器使用压力波动造成的，为此采取了改善减温减压系统的措施，从而保证了自由浮球式疏水器的正常使用。这种疏水器结构简单，检修方便，造价较低，一般一台每小时处理15～20 t冷凝水的自由浮球式疏水器造价及安装费用约4～6万元，其适用于温度80～150℃、压力稳定的场所。

2007年为了降低第四蒸发站蒸汽消耗，在第四蒸发站Ⅲ组1～3效分别安装了一台平衡切变式疏水器，投入运行后发现1效疏水器进出口温差为10℃，2效疏水器进出口温差为5℃，3效疏水器进出口温差为15℃。同时3效加热室发生振动现象，说明3效冷凝水排除不畅，故在3效冷凝水系统增加了旁通管。实践表明，该疏水器的阻力较大，宜在进出口压力差大于0.1 MPa的部位使用。

2.2 疏水器的优缺点

通过现场使用情况，总结出几种疏水器的应用效果及优缺点，如表1所示。

表1 疏水器现场使用效果及优缺点

3 结论

从现场使用情况来看，三种疏水器都能够满足阻汽排水的需求，但各有优缺点。如果是对原有蒸发器进行节能改造，采用自由浮球式疏水器和平衡切变式疏水器两种，费用较低（大致为4～8万元）。如果是新建蒸发机组建议采用自压式疏水装置。选用疏水阀时，应按加热设备每小时的耗汽量乘以选用倍率2～3倍为最大凝结水量，据此选择疏水阀的排水量，这样才能保证疏水阀在开车时能尽快排出凝结水，迅速提高加热设备的温度。疏水阀排放量不够，会造成凝结水不能及时排出，降低加热设备的热效率。