疏水器正确选择方法

2012-11-15李媛媛大庆石化公司检测公司

石油石化节能 2012年2期

关键词：疏水器大庆石化凝结水

李媛媛（大庆石化公司检测公司）

疏水器正确选择方法

李媛媛（大庆石化公司检测公司）

蒸汽加热是石化生产中的主要加热方式，大庆石化公司每年因疏水器选型不当造成的蒸汽损失十分巨大。文章介绍了针对生产设备特性选择疏水器类型及计算疏水器容量的方法，并提出对疏水器进行维护的合理化建议。

疏水器选型容量

疏水器是用于蒸汽供热设备和蒸汽管道上的自动阀门，能自动排除冷凝水、空气及其他不可凝结的气体，并能防止蒸汽泄漏。2010年11月15日—2011年3月24日大庆石化公司对全部在用疏水器进行效能监测，完好率仅为81.85%，疏水器损坏主要由于选型不当及容量计算与实际生产要求不符造成。粗略估算由疏水器故障而造成的经济损失每年可达到1.72×108元。疏水器的正确选择、安装、使用直接影响蒸汽系统的安全运行和节能效果。

1 疏水器选型

大庆石化公司目前需要使用疏水器的装置主要是：蒸汽使用设备和蒸汽输送管线。根据装置运行周期疏水器又分为连续运行和间歇运行。根据使用用途及运行周期选择合适疏水器是减小疏水器损坏的有效途径。

1.1 蒸汽使用设备

蒸汽使用设备主要分为加热器与蒸发器。加热器中包括热交换器、加热釜、配管加热装置等，加热方式分为直接加热与间接加热。每台蒸汽使用设备应配备1台疏水器，如工艺需求可采用2台相同疏水器并联使用。蒸汽使用设备因其蒸汽用量大，凝结水排量大，容易产生空气气堵及水击，对疏水器性能要求高。主要选择能迅速排除大量凝结水、抗水击能力强、有一定的防空气气堵能力的疏水器。倒置桶式疏水器和浮球式疏水器有很好的排除凝结水的能力，可排除微量的空气及不可凝结气体。如蒸汽中空气含量稍高，仍会产生气堵现象，因此选择这类疏水器时应要求自身配备自动空气排放阀，或在距离蒸汽设备至少60 cm处加装自动空气排放阀，在设备平稳运行时排除混杂在蒸汽中的空气。设备启动时，大量空气需在短时间内迅速排除，自动排气阀已不能满足需要，这时要打开旁通管，排除空气及凝结水。

与其他加热器不同，蒸汽伴热线作为配管加热装置，加热温度多在100℃以下，即40～80℃。蒸汽伴线工程上的伴线用疏水器，必须符合以下条件：质量轻，体积小，容易安装；水平方向和垂直方向均可安装；使用压力范围广；具有防冻功能。

从上述条件看，圆盘式疏水器与双金属温调式疏水器最适合，但使用圆盘式疏水器，可能排除饱和状态高温凝结水，使加热温度有可能过高。为有效利用蒸汽的潜热和凝结水所拥有的显热，凝结水应降至规定的温度再排除，加热温度在100℃以下时最好使用双金属温调式疏水器[1]。

1.2 蒸汽输送管线

蒸汽输送管线主要分为过热蒸汽线与饱和蒸汽线。蒸汽输送管线内蒸汽流速高，凝结水需尽快排除，防止被高速流动蒸汽剪切力引发水击，因此蒸汽管道每30～50 m就应有1台疏水器排除凝结水。过热蒸汽管线只在启动时产生凝结水，在正常运转时几乎不产生凝结水。倒置桶式疏水器因凝结水量少，无法形成水封，容易产生蒸汽喷放，浮球式疏水器抗水击能力差，因此，在过热蒸汽线上应采用圆盘式疏水器。安装时可将圆盘式疏水器出口向下安装在管线上，在冬季可以达到防冻效果。其他饱和蒸汽管线若凝结水产量小，可采用双金属温调式疏水器。

蒸汽输送管线上通过疏水器排出的高温凝结水，多数可作为锅炉给水回收再利用。圆盘式疏水器背压要求高，在回收利用凝结水时，不能采用圆盘式疏水器，可采用背压要求较低的倒置桶式或浮球式疏水器。

2 疏水器容量计算

在选择疏水器时，必须选择与蒸汽使用设备的构造、用途和运转等条件相适应的疏水器，同时还必须合理选择疏水器工作压力与容量。目前疏水器入口压力多与管道工作压力相等。实际上，因管道阻力影响，疏水器入口压力应比管道工作压力略小，取疏水器工作压力应按照管道压力0.95～1的倍数选择。

2.1 凝结水产量计算

2.1.1 蒸汽使用设备

蒸汽使用设备的作用是利用蒸汽加热介质。蒸汽的潜热一旦传递给介质并使之加热，则蒸汽将产生凝结，转化成凝结水。各蒸汽使用设备的凝结水负荷特点一般是，在开始启动的短时间内，凝结水负荷极大，这与进入正常运转状态之后的负荷相差很大，但具体的凝结水负荷特性因设备的种类、用途和运转方法而异。以热交换器为例，如图1所示，设备启动后短时间内产生大量凝结水，随着设备平稳运行，凝结水产量变化很小。各类蒸汽使用设备的凝结水产量按（1）式计算：

式中：

W——凝结水产量，kg/h；

c——被加热流体的比热容，kJ/（kg·K）；

G——被加热流体的质量（kg）或容积（m3）；

T1——加热前被加热流体的温度，K；

T2——加热后被加热流体的温度，K；

r——使用蒸汽压力下比潜热，kJ/kg；

t——被加热流体从T1升到T2所需的时间，

min。

2.1.2 蒸汽输送管线

如图2所示，蒸汽输送管线在预热运转时，凝结水产量最大。在启动前，蒸汽输送管线处于常温下，处于冷却状态。在开始送蒸汽的预热运转阶段，设备利用蒸汽潜热加热自身，蒸汽被大量消耗，在很短的时间内就产生大量凝结水。蒸汽使用设备在进入正常运转状态之后，凝结水主要由设备表面散热损失而产生，凝结水产量相对较少且趋于平稳。蒸汽输送管线启动时凝结水量按式（2）计算：

式中：

W——凝结水产量，kg/h；

q1——单位长度管道质量或单个阀门质量，kg；

q2——单位长度钢管或单个阀门的保温材料质量，kg；

c1——钢管比热容，kJ/（kg·K）；；

c2——保温材料比热容，kJ/（kg·K）；；

ΔT1——钢管上升温度，K；

ΔT2——保温材料上升温度，K；

r——使用蒸汽压力下潜热，kJ/kg；

t——管线启动所需的时间，min。

对蒸汽输送管线进入正常运行状态后，热量损失就很少了，凝结水主要由管线表面散热产生，凝结水产量由式（3）计算：

式中：

W——凝结水产量，kg/h；

Q——管线散热量，kJ/h；

r——使用蒸汽压力下比潜热，kJ/kg。

2.2 安全率

大庆石化公司生产装置连续运行的设备一般运转长达半年或一年以上。在这种情况下，设备启动次数比较少，启动时产生的大量凝结水可以开启旁通阀进行排放，因而在选择疏水器容量时，就可以不考虑设备启动时的凝结水负荷特性，而只要具有能排放设备稳定运转状态下所产生的凝结水容量就可以了。也就是说，对于连续运转装置，安全率可取较小值。因此，停机次数越少的设备，所规定的安全率越小。

与连续运转相反，间歇运转，频繁启动和停机，短时间内产生大量凝结水而形成的启动负荷会多次反复出现，使设备的负荷变化十分明显。因此，即使是同一型号、同一容量的蒸汽使用设备，间歇生产方式和连续生产方式相比，应选用更大的安全率。

如不清楚设备蒸汽消耗量的变动特性，可采用蒸汽设备的标准容量乘以疏水器安全率的方法来计算疏水器容量。

疏水器安全率，对于易损型疏水器，如波纹管式疏水器安全率采用3，其余间歇工作疏水器安全率可采用2，连续工作疏水器如浮球式疏水器安全率可取1.5，但应与生产厂家沟通，获得最准确安全率。设备安全率见表1。