蒸汽疏水阀的用途简介

蒸汽作为二次能源，已广泛地应用在各行各业中，如能源、化工、造纸、船舶等领域，使其达到工艺所需的指标。在输送蒸汽介质的管道或设备内，还混有其他成分的介质，并在整个输送过程中这些介质还会不断地产生和形成。如在输送蒸汽介质的沿途因 蒸汽介质间的碰撞运动或与管壁的摩擦等而产生的沿途凝结水，设备运行前管道系统内储存的冷空气等有害介质。因此，能够尽可能地将蒸汽在输送过程中产生的冷凝水及设备运行初期的冷空气排除干净，以提高蒸汽的热效率是蒸汽管道系统一个极其重要问题， 而蒸汽疏水阀正是解决此项问题的关键装置。蒸汽疏水阀是保障蒸汽系统（加热设备或蒸汽管网）正常工作、凝结水回收利用、节约能源的重要控制类阀门。

蒸汽供热系统所耗的能源在我国能源消耗中占有重要地位，全国产煤量的1/3用于该系统。蒸汽疏水阀对系统热能的节约，不仅节约了煤，还相应地降低了燃烧这部分煤所产生的C02、S02及粉尘的排放量，同时也意味着节约了生产这部分蒸汽所消耗的辅 助原料、材料、电力、水、人力和设备折旧等，因此蒸汽疏水阀是一种节能环保产品。

蒸汽疏水阀可自动排除设备内的冷空气，排出管道系统内不断产生的凝结水，同时阻止蒸汽逸出，所以蒸汽疏水阀的作用简称阻汽、通水、排空气。

12.2.1排除凝结水

在输送蒸汽介质的管道或用热设备内，蒸汽失去热量会转变成凝结水，同时系统还可能混入空气和其他不凝性气体。凝结水和空气及其他不凝性气体，成为降低用热设备热效率，引起设备产生故障和降低性能的重要原因。在这种情况下，蒸汽疏水阀节能作用主要表现在迅速排除产生的凝结水、排除空气和其他不凝性气体，且防止蒸汽泄漏。

（1）凝结水排除的必要性

①防止水击首先，从安全角度考虑，如果蒸汽管道中有凝结水，高速流动的蒸汽推动积结在一起的凝结水，使凝结水在管壁和阀门及蒸汽用设备上进行强烈的撞击，同时伴随很大的冲击力，这种现象称为水击（也叫水锤作用）。当水击很强时，会造成管道转弯处或阀门的损伤与破坏。当然，水击现象并不*是由于凝结水而产生的，假如锅炉安装与使用不正确，锅炉里的水进入蒸汽里，被带入输送管道； 或锅炉的水位过高时，锅炉供应的蒸汽湿度过大，造成凝结水形成的速度加快，这也是导致水击现象的一个原因。通常，锅炉供应的饱和蒸汽中，湿度应在4%以下；如果是6%，这就说明湿度大了；如若到10%，其湿度过大。在湿度大或过大的情况下，就有必要修改锅炉的结构或解决安装上的问题。

②防止腐蚀蒸汽使用设备内部水和空气中的氧与设备接触，产生化学反应，使铁锈蚀。因此从防止设备腐蚀的角度来看，必须排除凝结水。

③防止降低蒸汽使用设备的效率要使凝结水迅速从用汽设备中排除而又不让蒸汽排出，是由于蒸汽中的热量由显热和潜热组成。用蒸汽做功的蒸汽设备（特别是热交换器等间接加热的装置），都是为了有效地利用蒸汽的潜热。在这些设备内滞留过多的凝 结水与加热面进行接触，妨碍了蒸汽与加热面接触， 使热交换器等蒸汽使用设备的产生效率显著降低。蒸汽使用设备内产生的凝结水是饱和蒸汽使用之后的状态，只有显热，所以它不再具有加热的作用，因此， 设备内滞留了凝结水，就*失掉加热作用。为了不使加热效率降低，并持续保证加热效果，必须不断地排除设备内产生的凝结水。

④防止蒸汽使用设备的损伤由于蒸汽和凝结水的温度不同，设备内的凝结水使设备局部产生温差，往往损伤设备。因此，从设备保养上看，也必须排除凝结水。

（2）空气排除的必要性

①防止腐蚀蒸汽使用设备内部设备内如果混有空气，如前所述，凝结水和空气中的氧产生化学反应，造成对铁的腐蚀，这是危险和不经济的，所以必须排除。

②防止降低蒸汽使用设备的运转效率设备内蒸汽的潜热使被加热物加热，蒸汽则冷却，凝结成水，在管壁周围形成凝结水层。当设备内部混有空气，由于空气是不凝性气体，不能液化，所以在设备内管壁上的凝结水层内侧形成空气层，由于空气的热导率极低，比保温材料还小，因而使蒸汽和被加热物之间的热交换能力显著降低。另外，由于蒸汽与空气的性质截然不同，一旦混入空气且滞留，就变成了蒸汽与空气的混合物，由于温度下降，使热交换能力降低。如果蒸汽是饱和蒸汽，它的温度是由压力决定

的。一般来说，蒸汽使用设备运转时的压力是由压力表显示的。由于混入了空气，形成了蒸汽与空气的混合物，这时的温度就比该压力相对应的温度低。

12. 2. 2回收利用热能

蒸汽在各用汽设备输送的过程中，变为接近同温同压下的饱和凝结水，并且凝结水所具有的热量可达蒸汽全热量的20%〜30%，且压力、温度越高的凝结水具有的热量就越多，占蒸汽总热量的比例也就越大。可以看出，回收凝结水的热量，并加以有效利用，具有很大的节能潜力。根据使用蒸汽的工艺流程及用汽参数不同，实际所采用的凝结水回收与利用系统千差万别，除了根据回收的凝结水输送方式不同将 其分为自流凝结水回收系统、余压（背压）凝结水回 收系统、满管凝结水回收系统、加压凝结水回收系统、无泵自动压力凝结水回收系统等。除此还可以根据凝结水是否与大气相通将这些系统分为开式和闭式凝结水回收与利用系统。下面从开式与闭式两大系统入手，就现有的一些典型的凝结水回收与利用系统做进一步阐述。

（1）开式凝结水回收与利用系统

开式凝结水回收与利用系统是把凝结水回收到锅炉的给水罐中，在凝结水的回收与利用过程中，回收管路的一端向大气敞开，通常是凝结水的集水箱敞开于大气。凝结水携带的蒸汽和冷凝水因减压到常压后闪蒸蒸汽的二次蒸汽排空，散失了部分热量，或将二次蒸汽加以利用。当凝结水的压力较低，靠自压不能到达再利用时，可利用泵对凝结水进行压送。为了防止压送时泵发生汽蚀，可将近100°C凝结水自然或加冷凝水降温到70°c以下。开式凝结水回收与利用系统由于凝结水直接与大气接触，凝结水中的溶氧浓度较高，易产生设备腐蚀。这种系统适用于小型蒸汽供应系统，设备简单、操作方便。采用该系统时，应尽 量减少冒汽量，从而减少热污染和工质、能量损失。 常见开式凝结水回收与利用系统的典型方式有以下几种。

①开式自流凝结水回收系统自流凝结水回收系统又称低压重力凝结水回收系统。在此系统中，热用户处于高位，凝结水回水箱处于低位，凝结水通过

房凝结水箱或区域凝结水箱，zui后用水泵将凝结水送至锅炉给水箱或总凝结水箱。背压凝结水回收系统适用于压力为0.1〜0.3MPa的用汽设备，若用汽压力过低，疏水阀工作背压太低，凝结水不能克服回收系统阻力；若蒸汽压力过高，又要和低压凝结水合流， 经疏水阀压力较高的凝结水产生二次蒸汽较多，在疏水阀后凝结水管中的二次蒸汽占据了大量的空间。为了防止水击，凝结水流速不能太高，否则导致凝结水管道直径很大。因此，幵式背压凝结水回收系统不宜用于蒸汽压力过高的用汽设备，凝结水合流于低压凝结水的场合。但当高压用汽设备所产生的凝结水量远小于低压用汽设备的凝结水量（10%以下）时，也可 采用开式背压凝结水回收系统。

b.分离出二次蒸汽的开式背压凝结水回收系统。 这种凝结水回收系统是蒸汽在设备中放热形成凝结水，经疏水阀排入二次蒸发箱分离出二次蒸汽后，再经疏水阀排入凝结水管网，依靠疏水阀的背压，将凝结水送至凝结水箱。zui后用泵将凝结水送至锅炉给水箱或总凝结水箱。在该系统中二次蒸汽排人大气，不仅造成大量热量的浪费，而且污染环境，因此这种凝结水回收方式不应得到推广。

③开式加压凝结水回收系统当靠背压不足以克服系统的阻力，不能把凝结水送回锅炉房时，可在用户处或几个用户联合起来设置回水箱，收集用热设备中流出的各种压力的凝结水，在排出或利用二次蒸汽后，把剩余的凝结水用凝结水泵或凝结水回收装置

送至锅炉房总凝结水箱，这就是加压凝结水回收系统，它实际是背压和加压凝结水回收系统的组合（图 12-4）。

（2）闭式凝结水回收与利用系统

闭式凝结水回收系统的凝结水集水箱以及所有管路都处于恒定的正压下，系统是封闭的。系统中凝结水的大部分能量通过一定的回收设备直接回收到锅炉内，凝结水的回收温度仅在管网内降温，同时由于系统封闭，减少了回收进锅炉的水处理费用，而且水质也有保证。该系统的凝结水回收经济效益好，设备的工作寿命长，注重蒸汽输送系统、用汽设备和疏水阀的选型，目前大力推广闭式凝结水回收系统，以下给出典型的几种系统。

①闭式背压凝结水回收系统与开式背压凝结水回收系统类似，闭式背压凝结水回收系统中用汽设备的凝结水经疏水阀分离后，同样依靠疏水阀的背压返回凝结水箱，不同的是闭式回收系统中凝结水箱与大气不相通，而且在一定的条件下还要充分利用二次 蒸汽。根据凝结水是否分离出二次蒸汽，分为背压凝结水回收系统和分离出二次蒸汽的背压凝结水回收系统。

a. 闭式背压凝结水回收系统。闭式背压凝结水回收系统的二次蒸汽可用于低压采暖或其他用汽设备。凝结水箱内的压力由安全水封保持，由于回收了二次蒸汽，也延长了管道的使用寿命。闭式背压凝结水回收系统中，为了减少室外凝结水管中的二次蒸汽 和水击现象，可将凝结水在接入室外管网前加以冷却，充分利用其热量。原则上是把从用热设备出来的高温凝结水冷却到100°C以下，使二次蒸汽不再产生。

b. 分离出二次蒸汽的闭式背压凝结水回收系统。 为分离出二次蒸汽并加以利用的闭式背压凝结水回收系统，该系统多用于蒸汽压力为0.3MPa以上的用汽设备，此时经疏水阀排出的凝结水所产生的二次蒸汽较多（占5%以上），利用这些蒸汽，可减少热损失， 减小所需的凝结水输送管道直径，而且因为凝结水输送管中没有二次蒸汽，基本上不会产生水击，运行安全。但该系统必须具备两个基本条件：一是用户用汽设备的蒸汽消耗量较大，蒸汽压力较高，产生的二次蒸汽较多；二是产生的二次蒸汽有可利用的设备。

②闭式满管凝结水回收系统（图12-5）是背压和自流凝结水回收系统的混合系统。这种系统是将用户的各种压力的高温凝结水依靠背压先引入专门的二次蒸发箱，在箱内分离出二次蒸汽并被利用。剩余的凝结水变成低温、低压的凝结水经过水封或疏水阀排

入室外凝结水管网，然后靠背压和重力作用送至锅炉房总凝结水箱，在回水系统的末端，总凝结水箱前增设与全厂区的回水管道zui高处相同高度的水封，以防止空气进入系统。

③闭式余压加压凝结水及二次蒸汽回收利用系统凝结水闪蒸产生的二次蒸汽在闭式凝结水回收系统中有两种回收方式：一是将二次蒸汽直接引入低压蒸汽管网内；另一种是利用高压蒸汽通过喷射压缩器将二次蒸汽抽出加压送到中压蒸汽管网中。这种系统 能较好地充分利用二次蒸汽，回收热能，且系统装置不复杂，值得推广。

④使用组合式凝结水泵将凝结水直接返回锅炉房的闭式回收系统闭式蒸汽凝结水回收方式是回收100°C以上的饱和水，一般离心泵在输送饱和状态的热水时会产生汽蚀，使泵不能正常工作，严重的汽蚀会损坏泵叶轮造成事故。目前采用将离心泵和喷射压 缩器紧密组合的方式来解决汽蚀问题。该系统由离心泵、喷射压缩器、循环管路、出口压力控制阀、排汽阀及运行的自控装置等组成。这种组合式凝结水泵不需要大的安装场地和凝结水罐，也不需要台架，在闭式凝结水循环中常用到。

（3） 开式与闭式凝结水回收系统的比较

开式与闭式凝结水回收系统主要存在以下一些区别：

①开式蒸汽凝结水回收系统操作方便，设备简单，初始投资小，但系统占地面积大，经济效益差， 对环境污染大。闭式凝结水回收系统经济效益好，设备工作寿命长，故障率低，维修方便，是值得推广的 一项装置。

②开式凝结水回收系统是间歇的，半自动运行的，而闭式凝结水回收系统是连续的、全自动运行的。

③开式蒸汽凝结水回收系统只能利用80°C以下的热水，闭式凝结水回收系统可回收100°C以上的饱和水，因此，闭式蒸汽凝结水回收方式节能效益优于开式凝结水回收系统，近年已经大量应用于工业实践。

（4） 回收方式和设备的确定

对于不同的冷凝水改造项目，选用何种回收方式和回收设备，是该项目能否达到投资目的至关重要的一步。首先，必须准确地掌握冷凝水回收系统的冷凝水量，若冷凝水量计算不正确，便会使冷凝水管管径选得过大或过小。其次，要正确掌握冷凝水的压力和温度，回收系统采用何种方式、何种设备、如何布置管网，都和冷凝水的压力温度有关。再次：冷凝水回收系统疏水阀的选择也是应该注意的内容，疏水阀选型不妥，会影响冷凝水利用时的压力和温度，亦影响整个回收系统的正常运行。在系统选择时也并非回收效率越高越好，还要考虑经济性问题，也就是在考虑余热利用效率的同时，还要考虑初始的投人。由于闭式回收系统的效率较高，环境污染少，往往被优先考虑。

来源：上海自动化仪表销售网（www.40017.net）

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