高质量疏水阀介绍

怎样避免蒸汽疏水阀失效
摘要提出疏水阀选择和应用设计中应注意的问题，以便能够长期稳定地运行。
关键词疏水阀应用疏水阀的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，我国每年大约有万台疏水阀在使用，但是高达!’使用不好，这中间除了由于疏水阀制造本身的原因之外，更主要的原是在系统设计和选择方面存在问题。表" 各类疏水阀性能比较种类主要优点主要缺点应用推荐浮球式（ 带热静力排空阀）在饱和温度下连续排放冷凝水，排量大；能适应高低负荷的变化，不受力变化的影响；排气性能良好。浮球易被水锤损坏；在暴露状态下，需要保温；热静力排空阀对腐蚀敏感。负荷变化大的换热器；下游有冷凝水泵的场合；经常开停车的场合。倒吊筒式阀体结实，结构简单，可耐水锤，具有很长的使用寿命；若在入口安装止回阀可用于过热蒸汽系统。排放不凝气体慢（经常需要例外增加排空气阀）；在系统压力突然变化时，容易失去水封而泄漏蒸汽，必须在入口安装止回阀；暴露在过冷的环境中会冻坏，必须加保温；在小负荷下，泄漏蒸汽。不凝气排放少的场合。液体或固体膨胀热静力型利用凝结水的热敏感性；在设定温度下，允许开车时排放不凝气；对过热，水锤或振动不敏感；抗冻。热敏元件容易腐蚀；凝结水倒流入工艺排放管线。非常适用于蒸汽伴热管线；加热设备温度控制不严格的场合。压力平衡式体积小，重量轻，安装空间小，排量大；排空气性能好；抗腐蚀，耐水锤和过热，不为冷冻所损坏；根据工作压力的变化而自动调节。无需随压力变化而对疏水阀进行调节。冷凝水排出温度低于饱和温度，为了使蒸汽空间保持流畅必须在疏水阀前加冷却段；普通波纹管不抗冻。间歇操作的工艺设备，开车时要迅速排放凝气；伴热和主蒸汽管线疏水；环境温度低于冰点的合。双金属式结实可靠，易于安装和维修；抗腐蚀，耐水锤和过热，不为冰冻所损坏；具有良好的排气特性；排水温度低于饱和温度，可利用部分显热。双金属对温度感应较慢，无法对负荷变化作出快速反应；冷凝水排出温度低于饱和温度，为了使蒸汽空间保持流畅必须在疏水阀前加冷却段。主蒸管道的疏水安装环境温度低于冰点的场合。热动力式阀体结构结实、简单、重量轻，使用寿命长，安装费用低；操作压力范围大，不需因压力的变化而调整或更换阀尺寸；抗水锤、振动、腐蚀，本体不为冷冻破坏，可适用于过热蒸汽，可在任何方位上操作；唯一的活动部件为不锈钢片，保证操作可靠，减少维修，同可具有止回阀的作用；附有空气排除的碟片，可防止空气阻塞；疏水阀在开关时发出“喀嚓”声，可帮助判断疏水阀是否正常工作。过低的进口压力和过高的背压不能工作；不含防气锁碟片的型号，在启动时易发生气阻。暴露在低温环境中，会造成阀开关频繁，降低寿命，必须加隔热罩。主蒸汽和伴热管线疏水；恒定压力和负荷；安装环境温度低于冰点的场合。

本文主要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。
! 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!。
!"! 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。
!"# 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。
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。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；而对于工艺设备安全系数可参考表(。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。表( 工艺设备安全系数加热设备类型典型设备排放条件

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。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。
 安装疏水阀的安装应当满足供货商和设计的要求。
一般疏水阀的安装要比用汽设备的凝结水出口低，但在有些设备低于疏水阀安装位置的，应该在蒸汽管的低点设置3 型返水接头，靠它的作用把凝结水吸上来，见图!。对于蒸汽管道的疏水，应在管道底部设置集液腿，集液腿的管径一般比蒸汽管径小两级，但*大不超过45("#，集液腿底部比疏水阀塞疏水阀，见图!。设备低于疏水阀的安装示意蒸汽管道疏水阀的安装示意疏水阀不允许串联使用，多台用汽设备不能共用" 台疏水阀以防止短路。疏水阀一般不设旁通，如果必须设，旁通应水平安装或在疏水阀之上。 典型配置蒸汽疏水阀组的典型配置见图#，下面分别说明各部件的作用：集液腿：一方面收集凝结水，另一方面可防止水锤。带有排放阀的% 型过滤器：过滤器（通常为"&& 目）主要是防止疏水阀的堵塞污染通过打开排放阀既可以判断疏水阀工作是否正常，又可以在疏水阀检修时泄压。疏水阀下游的导淋三通：主要用于帮助诊断疏水阀的故障。
（$）疏水阀前后的切断阀：主要是用于维修
更换疏水阀。疏水阀下游法兰连接：一般疏水阀要求螺纹连接，尤其是上游为了减少蒸汽泄漏的可能。而下游采用法兰连接主要是考虑有些疏水阀在维修时要拆除管道（例如倒吊桶式疏水阀）。止回阀：对于疏水阀出口管有向上立管的应设止回阀，但对热动力式可不设，因其自身有止回作用。$ 故障分析判断疏水阀是否正常工作的*好方法是测量疏水阀出口流体温度。如果接近入口蒸汽温度则说明疏水阀失效。疏水阀失效的原因和后果见表#，常见故障分析见表$。图# 疏水阀的典型配置表# 疏水阀失效分析疏水阀失效的原因疏水阀无法打开的后果疏水阀泄漏的后果正常磨损（"）积水（"）能源浪费污染物堵塞（!）温度控制不稳定设备流速过快过滤器没有很好维护产品出现废品（#）蒸汽进入冷凝水管道（$）水锤（$）减少热量输出（$）冷凝水管被加压（’）冷冻（’）损坏设备（’）其它疏水阀背压升高不正确的口径选型和型号选择（(）水锤（(）影响其它疏水阀见故障分析故障分析冷态不排水疏水阀上游过滤器、阀门、管道弯头等堵塞机械机构损坏；疏水阀部污染物堵塞；气锁。热态不排旁通阀泄漏；虹吸管损坏（对于虹吸排放的疏水阀）；用汽设备产生真空。蒸汽泄漏阀座损坏；对于倒吊桶式初次启动未形成水封，可以先关闭入口阀几分种，再慢慢打开，如果仍然不正常，要在疏水阀入口加止回阀；对于热静力式可能元件损坏。通常有如下三种方法来诊断疏水阀是否正常工作：（"）“看”。打开疏水阀下游排放阀，观察是否有凝液和蒸汽排放。
（!）“温度”。观察上下游温度变化，通过测温仪，红外仪，热带（缠绕疏水器，颜色随温度不同而变化），热棒（随温度不同而熔化）测量。“听”可通过听诊器，超声检测仪来判断。产中必须在停止供氧的基础上，采用其它措施来确保厌氧发酵。笔者认为，在甘油发酵后期停止供氧后，通入一定量的!"#进行气提厌氧发酵应是较理想的选择。首先，在残糖浓度较低时，采用!"#气提可以促使厌氧发酵过程较快地实现，促使残糖浓度较快降低，甘油浓度继续增加。其次，采用气提法，投资小，简单可行，只需在无菌空气的进口管道上加装一个三通接入!"#气体即可，而不必改动设备。再次，生产操作中可快捷便利地进行流量调节。采用!"#气提法进行厌氧发酵，需注意以下
两个要素：
要通过反复的生产试验，找出*佳的流量值。一般来说，当甘油发酵液的残糖浓度降至#% 时，是甘油开始反耗的起点，此时通入*佳。但从获得检测数据，到停止通入无菌空气并切换为通入!"#，需要一定的时间。因此，当发酵液中残糖浓度降至&%左右时，就须加大检测频率，及时做好准备，以便恰到好处地确定通入的时机。絮凝除菌技术甘油的发酵周期长因而发酵液中除含有粒径细小的酵母细胞和细胞碎片外，还含有蛋白质和其他胶状物。这些杂质的存在，将对后续的过滤、离交、浓缩、脱色等分离和精制过程不利。所以，采用发酵法生产甘油，其后处理的*步就是除菌，以除去酵母细胞和细胞碎片，从而改善发酵液的过滤性。传统的过滤除菌法效率低，劳动强度大，有时甚至出现粘胶状滤饼堵塞滤布，使操作无法顺利进行，目前已很少采用。现常用的离心除菌法，尽管能取得预期的除菌效果，但设备投资大，能耗高，总的分离效率低，生产成本过高。絮凝技术由于具有促使固形颗粒结合成团，容易沉降、过滤、离心，提高固液分离速度和液体澄清度等一系列优点，而成为研究的热点。絮凝技术曾用于分离谷氨酸菌菌体及抗生素发酵液中的菌体等，但用于分离甘油发酵液中的菌体尚属首次。根据经验，絮凝剂的选择、絮凝初期的快速搅拌均匀和其后的慢速搅拌养絮，是取得较好絮凝分离效果的关键。此外，’( 值、温度、絮凝剂的用量及加入方式等因素对絮凝效果均有影响。目前，清华大学毕喜婧等就絮凝剂的筛选及絮凝效果影响因素等进行了研究，结果表明在适宜的絮凝条件下，甘油发酵液经絮凝处理后，滤速为原来的倍，菌体去除率达$,,%，固形物的回收量为原来的#)$ 倍，但是，将絮凝除菌技术应用到工业性生产上，还需要就以上影响因素做进一步试验，来确定适宜的工艺条件和操作规程。

$ 结语
只有在疏水阀使用中合理的设计、选择和安装疏水阀，才能保证用汽设备安全、稳定、有效、长期的运行，从而减少维修费用，降低能源消耗，提高经济效益。
参考文献