李國洲
【摘 要】介紹了排量與背壓在蒸汽疏水閥選型過程中的考慮方法。
【關(guān)鍵詞】蒸汽;疏水閥;排量;背壓
蒸汽疏水閥是自動(dòng)迅速地排出用汽設(shè)備及輸氣管道中的凝結(jié)水、積留空氣及其它非凝性氣體,并能防止蒸汽泄露的閥門。在工廠供熱等蒸汽管網(wǎng)中,是應(yīng)用最廣泛的一種節(jié)能產(chǎn)品。在蒸汽的輸送管、汽水分離器、二次蒸汽罐以及利用蒸汽來加熱、干燥、保溫、伴熱、消毒、蒸餾、濃縮、蒸煮、換熱、采暖、空調(diào)等工藝過程中所產(chǎn)生的凝結(jié)水,都必須使用蒸汽疏水閥來排除。
蒸汽使用設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水是飽和蒸汽使用之后的狀態(tài)。因?yàn)樗挥酗@熱,所以它不再具有加熱作用。因此,為了不使加熱效率降低,并持續(xù)保證加熱效果,必須不斷的排出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水。
作為蒸汽管網(wǎng)節(jié)能的主要配件——蒸汽疏水閥,被越來越多的用在蒸汽設(shè)備及管網(wǎng)中去,為高效使用蒸汽、保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)揮著作用。
從本人了解的情況看,許多用戶對(duì)疏水閥的排量與背壓,存在著理解和正確認(rèn)識(shí)的問題。因?yàn)槭杷y的這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),關(guān)系到是否發(fā)揮蒸汽的最大熱量,蒸汽設(shè)備是否能正常運(yùn)行,疏水閥后面所配置的系統(tǒng)情況以及疏水閥能否在閥后系統(tǒng)中(即有背壓的情況下)正常工作的問題。
一、蒸汽疏水閥的排量
蒸汽疏水閥的排量是廣大用戶及設(shè)計(jì)單位非常關(guān)心的問題。因?yàn)樗麄円獫M足換熱設(shè)備及時(shí)排出排凈凝結(jié)水,就必須按疏水閥的排量來選擇和計(jì)算疏水閥的口徑和數(shù)量。但廣大用戶及設(shè)計(jì)單位談到國內(nèi)不同廠家生產(chǎn)的同一類型、同一口徑的疏水閥,其樣本或說明書中所提供的排量卻相差甚遠(yuǎn),以致造成廣大用戶及設(shè)計(jì)單位的疑慮,舉棋不定,難以定局,致使在疏水閥選用上,帶來極大的困難及混亂。
這里我們首先要了解有關(guān)排量的術(shù)語。冷凝結(jié)水排量:在給定壓差和20℃條件下蒸汽疏水閥一小時(shí)內(nèi)能排出凝結(jié)水的最大重量。熱凝結(jié)水排量:在給定壓差和溫度下蒸汽疏水閥一小時(shí)內(nèi)能排出凝結(jié)水的最大重量。不特別說明時(shí)均指熱凝結(jié)水排量。
下面我特別要說明的是關(guān)于疏水閥的排量與蒸汽使用設(shè)備容量(即凝結(jié)水產(chǎn)生量,也就是蒸汽消費(fèi)量)的關(guān)系。我們知道,疏水閥制造廠在其產(chǎn)品樣本上所標(biāo)示的某型號(hào)蒸汽疏水閥的排量曲線,是指該疏水閥在某壓差下(入口壓力與出口壓力之差)連續(xù)排放飽和溫度凝結(jié)水時(shí)的排放量,即熱凝結(jié)水排量。因此,如果我們采用“蒸汽使用設(shè)備的容量等于蒸汽疏水閥的排量”這一等式來選擇蒸汽疏水閥肯定是錯(cuò)誤的。原因是:
第一,實(shí)際上幾乎所有的疏水閥在工作時(shí)都是間斷排放的,連續(xù)排放的情況很少。第二,蒸汽使用設(shè)備所表明的容量是指常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下每小時(shí)的平均排水量,而在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中,設(shè)備啟動(dòng)時(shí)凝結(jié)水的產(chǎn)生量明顯增加,所以實(shí)際情況和理論知識(shí)有很大的差別。
所以正確的做法是:在確定疏水閥容量時(shí),必須按“蒸汽使用設(shè)備的容量×安全率≤蒸汽疏水閥的容量”來進(jìn)行選擇。
關(guān)于安全率的選擇:所謂“安全率”即是在確定蒸汽疏水閥容量時(shí),蒸汽使用設(shè)備實(shí)際的凝結(jié)水產(chǎn)生量與所標(biāo)出容量有誤差時(shí)也能確保蒸汽疏水閥正常工作而估計(jì)的安全系數(shù)。蒸汽疏水閥的安全率隨疏水閥及蒸汽使用裝置的種類不同而異,如果不考慮蒸汽使用設(shè)備的種類和特性,安全率的最低值:間斷(啟閉)動(dòng)作的蒸汽疏水閥的安全率一般可定為2~3,連續(xù)(按比例)動(dòng)作的疏水閥的安全率可定為1.5。
所以在選定疏水閥時(shí),應(yīng)根據(jù)使用條件和用途,概略了解各種疏水閥的特征,能大體上決定選用的型式。然后,按照樣本的介紹,確認(rèn)壓力條件及疏水閥排量,疏水閥的尺寸和連接形式。
這里我還要重點(diǎn)說明的是如何查看產(chǎn)品說明書或樣本上的排量圖。目前,在國內(nèi)外各個(gè)疏水閥廠家的產(chǎn)品樣本及說明書上,將疏水閥的排量以曲線的形式給出,一般橫坐標(biāo)為壓差(疏水閥前壓力與疏水閥后壓力差),單位是MPa或kgf/cm2;縱坐標(biāo)是排量,單位是KG/h或t/h。根據(jù)工況條件壓差在排量圖上確定疏水閥工作壓差,按其壓差沿縱坐標(biāo)向上與排量曲線的交點(diǎn),對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)的值,就是該產(chǎn)品在此壓差下的排量。
二、蒸汽疏水閥的背壓
現(xiàn)將有關(guān)壓力、背壓的術(shù)語說明如下:
蒸汽疏水閥最高允許壓力(PMA):是在給定溫度下蒸汽疏水閥殼體能夠持久承受的最高壓力。
工作壓力:在工作條件下蒸汽疏水閥進(jìn)口端的壓力。
最高工作壓力:在正常動(dòng)作條件下,蒸汽疏水閥進(jìn)口端的最高壓力,它由制造廠給定。
最低工作壓力:在正常動(dòng)作條件下,蒸汽疏水閥進(jìn)口端的最低壓力。
工作壓差:工作壓力與工作背壓的差值。機(jī)械型疏水閥和熱靜力型疏水閥需要0.1kgf/cm2以上的壓差,而熱動(dòng)力型疏水閥則需要0.3kgf/cm2以上的壓差。
最大壓差:工作壓力與工作背壓的最大差值。
最小壓差:工作壓力與工作背壓的最小差值。
動(dòng)作壓差:蒸汽疏水閥正常動(dòng)作時(shí)需要?jiǎng)幼鲏毫Σ睿ㄒ话惴Q壓差)。所謂動(dòng)作壓差是指蒸汽疏水閥進(jìn)口蒸汽壓力與出口蒸汽壓力之差。
工作背壓:在工作條件下,蒸汽疏水閥出口端的壓力。
最高工作背壓:在最高工作壓力下,能正確動(dòng)作時(shí)蒸汽疏水閥出口端的最高壓力。
最高背壓率:最高工作背壓與最高工作壓力的百分比。
背壓率:工作背壓與工作壓力的百分比。
蒸汽疏水閥的出口是通向大氣還是與凝結(jié)水回收管相連,這對(duì)選型來說是一個(gè)重要的因素。這是因?yàn)楦鞣N型式的蒸汽疏水閥都有最低背壓率要求。蒸汽疏水閥技術(shù)條件規(guī)定:機(jī)械型蒸汽疏水閥大約是90%;熱靜力型蒸汽疏水閥大約是30%;熱動(dòng)力型蒸汽疏水閥大約是50%。但在實(shí)際中,熱動(dòng)力型蒸汽疏水閥的背壓是進(jìn)口壓力的75%時(shí)是可以動(dòng)作的,當(dāng)超過75%時(shí)就不動(dòng)作了??梢姛釀?dòng)力型蒸汽疏水閥的最高背壓率為75%。但在實(shí)際應(yīng)用中則把使用范圍限制在50%。因此,用于凝結(jié)水回收需要高背壓時(shí),機(jī)械型蒸汽疏水閥最恰當(dāng)。
疏水閥技術(shù)條件中規(guī)定疏水閥排水量的測定是在出口接通大氣的情況下。.也就是在疏水閥出口端壓力為零,亦即背壓為零時(shí)來測定疏水閥的排水量。但廣大用戶及設(shè)計(jì)單位見到的說明書,其排量是以壓差標(biāo)注的,這就會(huì)給人以誤解。因?yàn)楸M管壓差相同,但其疏水閥之進(jìn)出口壓力,可變化為許多種,背壓率卻大不相同。例如設(shè)定壓差為1kgf/cm2時(shí),當(dāng)進(jìn)口壓力為2kgf/cm2,出口壓力為1kgf/cm2時(shí),則其壓差即為1kgf/cm2,背壓率為50%。但進(jìn)口壓力為4kgf/cm2,而出口壓力為3kgf/cm2時(shí),其壓差亦為1kgf/cm2,背壓率則變?yōu)?5%。僅就上面兩例來看,雖然其壓差相同,但疏水閥的工作狀況,排量大小已有很大改變。當(dāng)使用熱動(dòng)力式疏水閥時(shí),在前者的1kgf/cm2壓差下,就可以正常工作和排水,而在后者1kgf/cm2壓差下,非但不能正常工作,而且也很難排出凝結(jié)水了。亦即當(dāng)進(jìn)出口壓力不同,盡管壓差相同時(shí),疏水閥的排量卻不盡相同,有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。因此要確切的說明疏水閥的排量,只能在一個(gè)特定的條件下來測定,那就是疏水閥出口端壓力為零的情況下來測定。因?yàn)檫@時(shí)所標(biāo)注的壓差就只有一個(gè)了。
結(jié)束語:
綜上所述本人認(rèn)為,所謂蒸汽疏水閥的排量,亦即是疏水閥出口端壓力為零時(shí)所測出的排量。只有在這時(shí),同類型、同口徑的疏水閥的排水量,才有可比的條件,才是蒸汽疏水閥真實(shí)可比的排水量,故說明書中提供的排水量數(shù)據(jù),應(yīng)是這種條件下測出來的排水量,這樣才能便于廣大用戶及設(shè)計(jì)單位來選擇及應(yīng)用。