蒸汽凝结水回收系统中常见问题探讨
摘 要:对炼油厂蒸汽凝结水回收系统中存在的诸如水击、非凝结性气体不能排出、汽阻及疏水阀的选型安装等问题的解决办法进行了探讨,从而达到余热利用、节约能源、保护环境、降低生产成本的目的。
关键词:凝结水;回收;非凝结性气体;疏水阀
1 前言
蒸汽作为一种热能载体,被广泛应用于石油、化工、造纸、橡胶等工业领域中。蒸汽在各用汽设备中放出汽化潜热后,变为近乎同温同压下的饱和凝结水,所具有的热量可达蒸汽全热量的20% ~30%,且压力、温度越高,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, 100%的回收凝结水的热量,并加以有效利用,具有很大的节能潜力。
目前,许多企业针对日益显著的凝结水回收的经济、社会效益,以及能源不足带来的问题,对生产中产生的凝结水重视起来,以期通过有效的余热回收利用,节约能源,保护环境,降低生产成本。凝结水回收利用的技改项目不断上马,但是如何有效的处理和利用凝结水,如何解决蒸汽凝结水回收系统中的问题,使之达到最优化的经济效益,是一个值得研究的问题。
2 常见问题的解决与探讨
2.1 防止凝结水水击
在蒸汽管线底部的凝结水是引起水击的重要原因。造成管道内凝结水积存主要有以下情况:一是蒸汽直接通过短路进入凝液系统。这种情况比较多,例如疏水器排凝时漏过蒸汽(设备问题)、蒸汽换热器通过凝液罐直接进入凝液系统(操作问题)等。二是凝液管网系统内某处管路存在液袋。三是有未被发现的高等级的蒸汽凝液错误的接入管线。四是管路有变径时,尤其是放大的位置。解决以上问题,应该注意以下几点:
①在长距离输送蒸汽的管道上要安装疏水阀排出凝结水。
②如果疏水阀的疏水要排入凝结水总管,注意要在疏水阀与凝结水总管之间安装止回阀,避免停汽时凝结水返回管道,在以后供汽时产生水击。
③如果排放系统有背压,则在设计管道直径时要注意由于高压蒸汽凝结水产生的二次蒸汽量。
④在管道运行中,供汽开始时一定要暖管,不要快速开启供汽阀;要经常检修疏水阀前过滤器,以免污染物堵塞;在必要的地方安装疏水阀检测阀,定期检测,使之处于无漏汽的完好状态。
⑤注意在管道变径处不要突然缩小管径。
2.2 消除汽阻,减少加热时间
在凝结水回收系统中,设备启动后,首先是蒸汽推动非凝结性气体(空气、CO2等)及凝结水到达疏水阀,在阀内排放后,蒸汽进入阀内,并使疏水阀关闭。如果凝结水排放点离疏水阀的管道距离较长,则随后排出的凝结水将受到管道内蒸汽的阻碍,这一现象将延续到管道内蒸汽凝结为水为止。汽阻的产生将影响蒸汽的传热效果,加大传热时间,应加以预防。应注意以下几点:
①采用阻汽疏水阀,它能自动排出蒸汽设备中的凝结水、空气和其它不可凝气体,并能防止蒸汽泄漏。
②尽量减小排放点到疏水阀的管道距离,即减少汽阻蒸汽量,使其容易凝结而消除汽阻。
③为了减少闪蒸汽而减小汽阻,加大排放点到疏水阀的管道直径,但注意不要应用于凝结水被提升的场合。
蒸汽凝结水回收系统中的不凝结性气体指空气、二氧化碳及少量氧气。设备开车及锅炉给水时总会有空气存在,给水中还可能会有释放二氧化碳气体的不溶解碳酸盐,这些都是不凝结性气体产生的原因。当空气和其他气体进入蒸汽系统时,蒸汽温度下降,传热效率降低,同时由于二氧化碳及氧气的存在而腐蚀管道和换热器。本文介绍两种带有排放不凝结性气体功能的疏水阀。
2.3.1 倒置桶型蒸汽疏水阀
这种疏水阀在各种疏水阀的工作原理中是最可靠的,它独特的杠杆系统,倒置桶上部的一排气孔可以连续自动排放空气和二氧化碳,不会形成冷滞后或空气阻,少量蒸汽通过排气孔以弥补阀体的散热损失。
2.3.2 浮球型蒸汽疏水阀
这种疏水阀是一种利用密度和温度变化进行工作的机械式疏水阀,浮球动作利用的是汽、水密度差原理。由于排放阀孔在水封下,不能排出空气和其他不凝结性气体,当积存的不凝结性气体达到一定程度的时候,就会产生温降,这时在疏水阀上部的热静力排气阀就会打开,把气体放出去。热静力排气阀的操作温度只比饱和温度低几度,所以它可以通过一个完全独立的阀孔,处理大量的空气。
2.4 疏水阀的选型
为了能使疏水阀充分发挥作用,其选型应该从以下四方面进行:
2.4.1 凝结水负荷
凝结水负荷直接影响阀体的大小排量,应根据具体应用场合计算凝结水量和蒸汽凝结速率。
2.4.2 安全系数
在蒸汽疏水阀的选型过程中,必须考虑安全系数,因为凝结水速率的变化而出现的压降、系统设计因素、疏水结构的影响及经济运行等方面都要求考虑安全系数,经验表明,安全系数可以从1. 5~10、根据用户的实际情况不同而选定。
2.4.3 压差
压差指疏水阀前后的压力之差。压差的大小将直接影响凝结水能否顺利排放,阀前压力可能因为压力控制阀或温度调节阀动作、虹吸排放等操作而增大;背压可能会因为管路摩擦、其他疏水阀向回水系统排放及升高凝结水而增大。这些压力的变化将会影响压差,在设计时应重点考虑。
2.4.4 最大允许压力
疏水阀必须能够承受系统最大压力或设计压力。它不一定要在这个压力下工作,但必须能够承受这个压力。
2.5 疏水阀的安装
疏水阀的安装对其自身的长期运行、凝结水的排放影响严重,并可防止蒸汽管道中发生水击、震动、结冰胀裂等现象。安装时应考虑以下几方面:①疏水阀应尽量靠近加热设备,使凝结水自然流入疏水阀,提高工作效率,减少热量损失。
②疏水阀的入口管应设在加热设备的最低点,避免凝结水在设备内积聚。出口管段尽量减少背压,故管径要大而短,少拐弯,尽量减少向上的立管。
③用汽设备安装疏水阀时一般尽可能采用单元疏水方式,即每个设备的疏水点上安装一只疏水阀,然后再接到一根总管上,这种方式使设备之间不产生干扰,避免“短路”,提高设备的热效率。
④疏水点的选择:扩容器的下部,分汽缸(蒸汽分配管)的下部及水平安装的波型补偿器的波峰下部;饱和蒸汽管道的末端或最低点,蒸汽伴热管的末端。节流孔板的前面、锅炉启动时有可能积水的系统最低点等处,应设置启动疏水装置;蒸汽系统的减压阀前、调节阀前;经常处于热备用状态的设备进汽管的最低点。⑤北方寒冷地区应加强管路的保温,防止凝结水在疏水阀内冻结。
⑥在系统安装时注意正确使用旁通、过滤器、止回阀、检测阀、切断阀及污物管等。
3 结束语
随着能源日益紧张,节能工作越来越重要,凝结水回收作为一种重要的节能措施将会被越来越重视。蒸汽凝结水回收项目是必要可行的,在具体实施中要注意正确解决汽阻、水击、不凝结性气体的排放、疏水阀的选型与安装等问题,使此项目在实际应用中发挥出其应有的作用。随着凝结水回收技术的不断完善和凝结水回收设备的研制开发,凝结水回收的节能效益将显得更为突出。
