疏水阀选型

疏水阀选型和作用是自动排放蒸汽管道和设备中产生的冷凝水和不凝气体，同时能有效地阻止蒸汽排放，保证用汽设备的正常运行。 在化工设计中，经常会碰到蒸汽疏水阀（又叫疏水器），但是由于疏水阀系统仅仅是一个小小的 附件，而常常不被设计者重视。 据报道，我国每年大约有300万台疏水阀在使用，但是高达70%~75%使用不好，这中间除了由于疏水阀制造本身的原因之外，更主要的原因是在系统设计和选择方面存在问题。

从疏水阀选择和应用设计中，提出应考虑的问题，以便使疏水阀有效稳定长期运行，从而使工厂提高安全性，减少费用，节约能源，提高经济效益。

1选型
化工装置中的疏水阀主要有三类，各类疏水阀比较见表l。
1.1
机械型疏水阀
以机械方式工作，原理是根据蒸汽和凝结水之间的密度差。利用浮球或浮筒来操作疏水阀的开关，以饱和温度排放冷凝水。种类包括浮球式和倒吊桶式。
1.2
热静力型疏水阀
利用饱和蒸汽比冷凝水和含有不凝气蒸汽的温度高的原理来操作疏水阀的感温元件而控制阀门的开关。此类疏水阀在冷凝水排放前必须冷却至饱和温度以下。种类包括压力平衡式，双金属片式和液体或固体膨胀式。
1.3
热动力型疏水阀
根据冷凝水通过疏水阀时产生二次蒸汽，而高速运行的二次蒸汽会产生一个低压区的简单原理来控制阀的开关。
2排量的确定
疏水阀类型选择之后就是确定尺寸，而尺寸是根据凝结水排量来确定的。
疏水阀排量的确定分两步，首先，根据热平衡关系式计算冷凝负荷，然后，在此冷凝负荷的基础上乘以安全系数得到疏水阀的排量。步可根据不同的用途（例如主蒸汽管道疏水，伴热和工艺设备）依据相关的公式、图表计算确定，这里不再赘述。重点说明以下安全系数，对于主蒸汽管道疏水和伴热管线，因为压力恒定，疏水量较小（一般小于50kg/h），安全系数取2~3；而对于工艺设备安全系数可参考表2。
尤其要注意的是不能根据连接管径来确定疏水阀的尺寸，因为疏水阀的连接尺寸与疏水阀的排水能力没有直接的关系，疏水阀的排水能力的大小主要取决于阀孔尺寸的大小、阀前后压差的大小和凝结水温度的高低。

值得注意的是影响蒸汽疏水阀的排量，压差是一个重要的因素，压差是指疏水阀的入口压力与出口压力的差，出口压力又称背压。蒸汽疏水阀入口压力要比送至用汽设备的蒸汽系统压力低，要考虑用汽设备的阻力损失，一般低0.05~0.lMPa。背压也不等于凝结水系统的压力，即使向大气排放，由于凝结水部分闪蒸为二次蒸汽，会对疏水阀产生阻力作用，因此也会产生背压。而当凝结水回收时，出口压力是管道系统的压力降，位差及凝结水回收系统压力的总和。背压越高疏水阀的压差越小，凝结水的排放量也相应减少。所以在选型时要根据蒸汽疏水阀的压差与排水量共同确定其容量。

疏水阀的选型倍率及安全系数表

 疏水阀的选型指南
在对英国皇家化学工业公司位于Huddersfield和Grangemouth(英格兰)工业厂的疏水阀性能进行长达7年的监测和实验，一级在两家生产商实验室进行的疏水阀性能和新鲜蒸汽损失的监测和实验的基础上，英国皇家化学工业公司最终对其《工程设计指导》中有关疏水阀选型的内容作了修改。
　　旧的选型标准存在很多的缺点，最明显的是它未提到被疏水设备的类型和疏水方法。所选的疏水阀经常与实际负荷不相匹配。尤其严重的是，热动力圆盘疏水阀(旧选型标准的基础)被人们尤其是车间人员误认为是万能疏水阀。
　　早在1980年，由于工程维护人员抱怨蒸汽主管疏水阀寿命过短，Grangemouth工厂开始对疏水阀性能进行监测。两年后，Huddersfield工厂也做了同样的监测。
　　在监测中，首先对疏水阀作了调查，了解现有疏水阀的种类，并检验选型时的负荷。同时也进行了相关测试。初步结果令人大吃一惊。在对一个车间的415只疏水阀所做的检验结果表明，19%的疏水阀已实效，63%的负荷选型不匹配。
　　在对蒸汽主管的132只疏水阀所做的检验表明，42%的疏水阀已实效。对疏水阀寿命的检验也于1980年开始并一直延续至今。表2-1列出了各种疏水阀的平均寿命。
　　为检验各种疏水阀的节能效益，人们对两家生产商的实验室中正在使用的疏水阀进行了新鲜蒸汽损失测试。测试在实验室状态下进行，即20℃，静止空气。该实验未对疏水阀阀体的热损失进行检测。检测中凝结水负荷为常见的10－20公斤／小时(22-44磅／小时)。检测结果汇总在表2-2中。这两个表格所表现出的最有趣的一点是，作为通用的最广泛采用的热动力圆盘式疏水阀，其节能效果最差，而且与倒吊桶疏水阀相比，寿命极短。
　　在热量要求不高的场合，用热静力疏水阀取代热动力圆盘疏水阀会提高节能效果，同时保证使用寿命。
　　这些实验还揭示了机械疏水阀(即倒吊桶和浮球疏水阀)无论在凝结水负荷大或负荷小的情况下都可以保证蒸汽不含冷凝水，而热静力疏水阀在负荷增加的时候容易积聚凝结水。另外，双金属片疏水阀动作容易不稳定。
　　更改后的新《指导》中包括疏水阀选型表。
　　现在的选型推荐：
　　倒吊桶疏水阀：
　　作为所有工艺负荷和蒸汽主管线疏水阀的首选，即所有需要对蒸汽疏水的场合。
　　浮球热静力疏水阀：
　　用于工艺疏水，尤其是在控制负荷3.5公斤以下(50psig)的应用场合或空气含量高、安装倒吊桶疏水阀有问题的场合。平衡压力疏水阀：
　　用作不重要的伴热或加热系统。
　　双金属片热静力疏水阀：
　　用于伴热管线或加热系统低温或防霜工况。该类型的疏水阀可以最大限度地利用凝结水中的显热或防止产品过热。其阀体为全不锈钢。
　　热动力圆盘疏水阀：
　　只要在先前经验证明其性能良好时，可作为倒吊桶疏水阀的替代产品，在压力为17公斤以下的蒸汽主管和伴热管上有限制地使用，或作为产品替换用于更高的蒸汽压力。因其能源效率低，使用寿命短，不推荐使用(而且，在Huddersfield和Grangemouth工厂不允许使用)。
表2-1.      各种疏水阀的平均使用寿命
疏水阀类型 高压
4.5mpa(650psig) 中压
1.4mpa(200psig) 低压
0.2mpa(30psig)
热动力圆盘疏水阀 10-12个月 12个月 5-7年
浮球热静力疏水阀 …… ×1-6个月 9个月－4年
倒吊桶疏水阀 18个月 5-7年 12-15年
压力平衡疏水阀 …… 6个月 5-7年
双金属片疏水阀 ×3-12个月 2-3年 7-10年
×取决于型号     
表2-2.      新鲜蒸汽损失－公斤／小时(磅／小时)
疏水阀类型 中压
1.4mpa(200psig) 低压
0.2mpa(30psig)
热动力圆盘疏水阀 1.09(2.4) 0.84(1.9)
倒吊桶疏水阀 0.44 0.42(0.93)
压力平衡疏水阀 未测 0.10(0.22)
双金属片疏水阀 无 无
半冷却式双金属热静力疏水阀 无 无
　　(经英国皇家化学公司设计院允许重印《英国皇家化学公司设计师》1993年1月份特刊)
　　疏水阀一定要选用质量最好的产品，要把有限的资金用在刀刃上。使用优质疏水阀所节约能源和提高生产效益的资金比购买该疏水阀的投资要高出几十倍。选用质量好的疏水阀能给企业带来巨大经济效益。疏水阀的使用面广量大，千万不可忽略，各级主管领导都应该高度重视。
　　选择疏水阀要求准确无误地阻汽排水，灵敏度高，能提高蒸汽利用率，不泄漏蒸汽，工作性能可靠，背压率高、使用寿命长、维修方便是首选的条件。
　　1.在生产工艺的换热设备，烘干室，快速热交换器，蒸馏设备等需要快速升温，不允许存有凝结水的生产加热设备，应该选用机械型疏水阀。
　　机械型疏水阀不受工作温度和压力变化的影响，有水即排，过冷度小，加热设备里不存水，能使加热设备达到最佳工作温度。其中自由浮球式蒸汽疏水阀的结构最先进，非常灵敏，最小过冷度0°C，能排饱和温度凝结水，无蒸汽泄漏，优点最多，能使加热设备达到最佳工作效率。是生产工艺加热设备最理想的疏水阀。
　　2.在蒸汽管道，伴热管线、小型加热设备，采暖设备，温度要求不高的用汽设备，应该选用热静力型疏水阀。
　　热静力型疏水阀过冷度大，排凝结水温度低，可以充分利用高温凝结水的显热，节能效果好。其中膜盒式蒸汽疏水阀的结构最先进，无需人工调整，非常灵敏，最大过冷度有15℃和30℃的两种膜盒供选型，不怕冻，体积小，任意位置都可安装，在管道上能检修和更换阀芯，节省资金和劳力，使用寿命长，适用范围很广，是热静力型疏水阀的精品。
　　3.在高温高压过热蒸汽管线和设备上，应该选用过热蒸汽专用疏水阀。
　　过热蒸汽疏水阀能在高温、高压、小负荷的恶劣工况下分离出过热蒸汽消失时产生的高温凝结水。其中圆盘式蒸汽保温型疏水阀利用管道蒸汽对疏水阀的主汽室进行保温，结构先进，在没有凝结水的情况下，疏水阀紧紧关闭，工作质量高，使用寿命长，是高压过热蒸汽专用疏水阀。