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1、饱和蒸汽管路系统的优化设计摘要：为保证饱和蒸汽的最大出力，设计时要从饱和蒸汽输送管路、蒸汽使用设备、凝结水回收三个方面出发，按蒸汽、凝结水的不同工况，有区别地选择过滤器、汽水分离器、减压阀、疏水器、空气阀、流量计等设备，施工时要正确安装，确保蒸汽管路无泄露、无水锤现象，使蒸汽系统控制方便可靠、计量准确，蒸汽使用设备效率高，同时尽可能做到回收蒸汽凝结水，充分利用凝结水的热量，达到减少蒸汽源燃料消耗的目的。关键词：饱和蒸汽输送系统 汽水分离器 疏水器 流量计 减压阀 凝结水回收在现代化工业企业中，饱和蒸汽凭借资源丰富、价格便宜、对环境无污染、易于控制等优点，担当着热量传递的重要任务。从目前实际运行
2、状况看，蒸汽管路跑、冒、滴、漏现象非常普遍，饱和蒸汽中含水率高，品质差，蒸汽无效消耗相当大，整个系统普遍存在大量的热量损失。一般饱和蒸汽管路系统的设计包括蒸汽输送系统、蒸汽使用设备、蒸汽凝结水回收系统三大部分。蒸汽系统设计时要从这三个方面出发，针对不同工况，选择不同的过滤器、汽水分离器、减压阀、疏水器、空气阀、流量计等设备，施工时要正确安装，确保蒸汽管路无泄露、无水锤现象，使蒸汽系统控制方便可靠、计量准确，蒸汽使用设备效率高，同时尽可能做到回收蒸汽凝结水，充分利用凝结水的热量，达到减少蒸汽源燃料消耗的目的。1 选用质量过关的管道及阀件，减少蒸汽泄漏量：蒸汽系统可按以下公式计算泄漏量：泄漏量=
3、2.8x6L kg/h式中，L为可见的跑冒的蒸汽汽雾的长度损失=每吨蒸汽的价格x泄漏量（元）成品蒸汽按160元/吨计按上述公式，蒸汽系统按每天16个小时运行，每年运行250天，1米的可见汽雾长度的年蒸汽泄露损失为： / 250x2.8x61x16x160/1000=1.07（万元）由此可见，设计时选用零泄露的管材及阀件，可避免无效的蒸汽热量损失。2 蒸汽管路中设置汽水分离器，彻底分离蒸汽和水滴：饱和蒸汽在输送过程中，管道沿途不断散热，蒸汽中的一部分会液化成水滴，与蒸汽混在一起流动。这种蒸汽最具破坏性：汽水共存将产生水锤现象，破坏管道、阀件、设备等；由于水分的存在，饱和蒸汽的含热量降低，导致使用
4、设备蒸汽耗量增加，直接导致其效率的下降及生产蒸汽成本的增加。如果在汽源处饱和蒸汽出口的管道上、用汽设备前、减压阀、流量计等关键设备前，串联一个汽水分离器，汽水分离器内的特殊结构，能使蒸汽中的水滴滞留在汽水分离器的底部，蒸汽自汽水分离器的出汽口接出，这样汽水分离后，得到相对干燥的饱和蒸汽，用汽设备的效率可提高15%。3 蒸汽管路中设减压阀，保证用汽设备处稳定的蒸汽压力：饱和蒸汽的输送一般采用高压蒸汽输送，高压蒸汽输送有以下优点：（1）、蒸汽源在高压状态下运行效率最高；（2）、高压饱和蒸汽的输送管路管径小，蒸汽的无效热损失小；（3）、管道隔热费用低。一般使用设备的工作压力都小于输送的蒸汽的压力，设
5、备要正常运行，设备前的蒸汽管道上要设减压阀。通常的做法是在蒸汽管路上串联一个减压阀，这种做法的缺点是：当上游蒸汽压力波动或用气量发生变化时，减压阀后的压力也产生波动，甚至造成减压阀失灵的现象。因此，仅仅在管路上设一减压阀的做法不可取。比较有保障的做法是：（1）、减压阀前设汽水分离器、100目滤网的蒸汽过滤器，使进入减压阀的蒸汽为清洁、干燥的高品质饱和蒸汽，防止对减压阀产生危害。（2）、减压阀的口径比管道口径小，减压阀前后的管道口径为“大小更大”。（3）、当蒸汽调节比大于10：1时，2个减压阀串联安装；蒸汽最小流量小于最大流量的10%时，2个减压阀并联安装。减压阀接管见图一：图中，1汽水分离器
6、2截止阀 3过滤器 4-减压阀 5-截止阀 6-截止阀 7安全阀 8压力表组合 9球阀 10过滤器 11浮球式疏水阀 12止回阀4 蒸汽管路末端设排空气阀，排出管路中的空气：由于某些不确定的因素，蒸汽管道中常常有空气等不凝气体，它们的存在，对蒸汽管道、用汽设备及阀件将产生腐蚀，并且使换热设备的热阻增加，有资料显示，1mm的空气层，其热阻相当于13.2米铜墙的热阻，足见蒸汽中的空气对设备换热能力的影响。如果蒸汽管路末端安装了排空气阀，管道中的空气会被推到管道末端，通过空气阀及时排掉，这样可降低空气的不良影响。空气阀接管见图二：5 蒸汽管路上设置过滤器，去除蒸汽中的杂质：蒸汽系统的杂质来源于以下几
7、个方面：汽源处产生蒸汽的水携带的固体杂质混入到饱和蒸汽中；施工过程中产生的管道垃圾；焊接工艺产生的焊渣等。这些杂质会堵塞蒸汽阀件及设备，增加热阻，有时会发生安全生产事故。管道中设置过滤器，能及时滤掉这些危险物。须注意的是：蒸汽管道过滤器要侧装，防止凝结水积聚在过滤器滤帽部分，蒸汽系统再次启动时引起水锤现象。6 蒸汽管路上设置流量计，准确计量蒸汽用量：蒸汽流量计计量的数据是蒸汽系统管理、改进的基础， 完善有效的蒸汽流量计系统应满足以下要求：（1）、流量计具有较高的精确性。（2）、流量计具有大的量程比。（3）、流量计具有完整的蒸汽密度补偿和干度修正。（4）、对流量计上下游的直管段要求短。（5）、计
8、量系统可有效防止振动。（6）、流量计安装维修方便。流量计的安装见图三：图中，1流量计 2压力表 3-过滤器 4截止阀 5汽水分离器 6疏水器通过有效的计量、检测，可合理地分配蒸汽，该进蒸汽系统设置，帮助企业节约能源5%10%。7 疏水阀的选择与安装饱和蒸汽系统中最常见也是用量最多、最重要的部件是疏水阀，疏水阀是一种机械产品，应用过程中极有可能会出现故障，引起蒸汽泄露；同时凝结水如果不能有效排除，管路会产生水击、设备会积水，设备效率下降，出现腐蚀、水锤，设备变形损坏等不良情况。在蒸汽系统中，正确选择和安装疏水器，能够节能10%40%。疏水阀种类很多，要按照使用的具体情况做出正确选择。如管路疏水时
9、应选择热动力疏水阀；换热器等产生大量凝结水的设备上应选择浮球式疏水阀；而一些如伴热管、油罐加热管等管路中的冷凝水，其热量可以进一步利用，可选用热静力疏水阀等等。正确选择疏水阀还必须综合考虑以下因素：(1)、蒸汽系统、凝结水系统的工作压力、疏水器的背压等。（2）、蒸汽是否是饱和蒸汽、使用设备要求的凝结水出水温度。（3）、蒸汽系统是否安装了温控阀；（4）、疏水阀的材质及连接方式。（5）、同时考虑水锤、振动、排空气等问题。正确的安装是保证疏水阀正常工作的有效措施之一。疏水阀的安装应按以下原则进行：（1）、疏水阀前应设过滤器。（2）、疏水阀下游安装止回阀。（3）、保证正确的疏水阀的安装方向。（4）、疏
10、水阀尽可能靠近设备出口。同时，为能及时发现疏水阀的故障，在疏水阀前安装检测装置或在疏水阀后安装观视镜，监测疏水阀运行及设备积水情况，及时有效地处理出现的问题，保障蒸汽系统安全、高效运行。8 凝结水的回收饱和蒸汽的凝结水所含的能量高达蒸汽的20%，而且对汽源来讲凝结水都是经过水处理的，凝结水的回收可以减低水处理的费用，在回收热量的同时能减少系统补水量，降低水处理系统的费用。回收后的冷凝水可用于产生蒸汽的水系统的辅助给水。假如一个蒸汽系统冷凝水回收温度90，锅炉补给水温度20，温差为70，则加热1kg/h的锅炉给水所需的能量为：1x70x4.2/3600=0.082KW/kg蒸汽耗量为3000kg
11、/h，凝结水按70%回收，每小时节约的热量为：0.082x3000x70%=171.5KW蒸汽系统按每天16个小时运行，每年运行250天，每年节约的热量为:171.5x16x250=686000KW以汽源为蒸汽锅炉为例，锅炉使用II类烟煤作为燃料，发热量16000KJ/kg计，按锅炉效率80%，则该部分凝结水的回收能节约用煤量：686000x3600/(16000x0.8)=192937.5kg/年=193吨/年每吨煤550元计，则年节约193x550=10.615万元/年每年节约水量：3000x0.7x16x250/1000=8400吨/年水费按1.5元/吨计，将节约水费：8400x1.5=1.26万元/年每吨水水处理费用为1.2元，节约的水处理费为：8400x1.2=1.008万元/年冷凝水回收后年产生的效益为：10.615+1.26+1.008=12.883万元粗略统计，一个好的凝结水回收系统可带来10%20%的节能效果。9小结：综上所述，一个高效节能的饱和蒸汽系统，在设计要注意以下几点：（1）、设计高压输送系统，系统中的管道、阀件均采用高品质的，用汽设备处设减压阀减压、同时设置蒸汽流量计。（2）、正确选择蒸汽管道的口径。（3）、正确设置过滤器、汽水分离器、空气阀。（4）、正确选择、安装疏水器。（5）、保障系统凝结水及时排放与回收。
