石油化工装置蒸汽疏水器设计规范

石油化工装置蒸汽疏水器设计规范本标准规定了石油化工装置蒸汽疏水方式、疏水阀的选用及配管设计。本标准适用于石油化工装置内蒸汽加热设备（管道）的疏水设计和疏水阀的选用与配管设计。本标准不适用于凝结水回收和排放。石化企业蒸汽系统复杂，由蒸汽产生，蒸汽输送管网，众多蒸汽用户（加热设备及蒸汽伴热线）等组成。拥有10MPa／3．8MPa／1．0MPa／0.6MPa等多个压力等级蒸汽管网。蒸汽会在保温管道表面凝结并释放出蒸发焓，从而可能产生蒸汽凝结水。蒸汽凝结水必须通过蒸汽疏水阀疏放到管网之外，以防止蒸汽管网水击事故的发生及保证其安全稳定运行。     
  2    石油化工装置蒸汽疏水器设计规范引用文件
        SH3012-2000          石油化工管道布置设计通则
        SH/T3040-2002        石油化工管道伴管及夹套管设计规范
        SH3059-2001          石油化工企业管道设计器材选用通则
      
 3  石油化工装置蒸汽疏水器设计规范术语
        经常疏水：在运行过程中，所产生的凝结水通过疏水阀自动排出。
        启动疏水：在启动、暖管过程中，所产生的凝结水通过手动阀门排出。
       蒸汽疏水阀作为一种自动阀门，是蒸汽和冷凝水系统的分界点，也是两个压力系统的分割点，任何的泄露都意味着能源的过度消耗，所以正确选着蒸汽疏水阀对降低蒸汽消耗的过程中发挥着巨大的作用。蒸汽疏水阀要从高压条件下的蒸汽和凝结水的混合物中，把凝结水分离出来并排出，它还必须兼有压力元件和精密机械的作用，而且还必须能够在长时间苛刻条件下使用。 常言讲，滴水穿石。蒸汽疏水阀的上的压降几乎是蒸汽系统中*大的。作为节流部位，蒸汽疏水阀需要保持有足够的强度和耐久性，无论是高速流动的冲击和冲蚀，还是冷凝水的闪蒸和汽化，都对疏水阀提出了很高的要求。所以在 JIS中也规定有检验疏水阀这方面性能的水压试验、动作试 验和耐久性试验。
关于水压试验，在JIS标准中，关于“水压试验”是这样规定的：“蒸汽疏水阀的阀体和阀盖要进行水压试验，其试验压力是*高使用压力的2倍，应无渗漏”。
蒸汽疏水阀阀体虽然非常小，但它也是一种压力元件。 因此，一旦因蒸汽压力（内压）发生破损或阀盖飞出等故障，那就决不仅仅是蒸汽和凝结水喷放、蒸汽损失的问题了， 处于饱和压力下的蒸汽和凝结水急剧向大气压下的空间喷放，所拥有的热量使它在一瞬间剧烈膨胀，变为一种破坏能，从而带来巨大的危险。
蒸汽从锅炉加热产生，其压力受锅炉燃烧和用汽负载的变化影响，蒸汽压力往往有较大的波动。从防止某些隐患的观点出发，当然要求蒸汽疏水阀的阀 体和阀盖等零件有足够的强度，能承受*高使用压力。水压试验就是用以检验这一强度，即耐压试验。
水压试验是对蒸汽疏水阀的阀体和阀盖等零件进行的试验，它是在内部零件组装之前，仅仅是阀体阀盖组装在一起的情况下进行。但是，对于吊捅式疏水阀也可以在内部零件 完全组装后进行。
在进行水压试验时，靠螺栓连接的阀体阀盖，其连接部位的泄漏情况，是比较容易发现的，而对于阀体和阀盖本身在铸造时的气孔和“砂眼”则难于发现。即使 水压试验合格的疏水阀，在使用中也常会因铸件的砂眼而引起泄漏。可见发现铸件砂眼的困难性。例如在水压试验时， 有些微孔的泄漏并不显露在外部，而有些铸件砂眼里由于一层极薄的壁而侥幸未产生泄漏。这些情况都会在使用中因内部压力而逐渐发生泄漏。值得注意的是铸钢产品由于铸造工艺不同，较铸铁产品更加容易产生气孔和砂眼，所以在高压应用中多采用锻件。
为了防止这种在水压试验中难以发现的砂眼造成泄漏的危害，作为生产厂家，除了按照JIS的规定进行一般试验以外，还规定了水压试验时间*少要在5min以上，在水压试验中还要用适当的锤子对阀体和阀盖进行敲打。有时，这种锤击和水压试验及气密性试验同时并用。
 “气密性试验”的方法和检查自行车及汽车轮胎的破裂处一样。在特殊的虎钳上固定被试验物（即安装了阀盖的蒸汽 疏水阀阀体)，阀内充气加压后放入水槽中，这是一种容易发现泄漏的方法。也可以对铸件进行X射线检查。

关于耐压试验，根据JIS的规定，“耐压试验”的定义是对于密闭浮球 式蒸汽疏水阀及热静力式蒸汽疏水阀的耐压试验，要在疏水阀组装后进行，在阀内充以1.2倍*高使用压力的水压或空 气压，观察其性能及结构是否有异常”。通过试验，从中选出 性能及结构无异常的蒸汽疏水阀。
人们容易把这种耐压试验和前边讲过的水压试验的意义和目的混同起来。然而，两者是有明显区别的。由于已经特别规定了蒸汽疏水阀要经常在*高使用压力下工作，因此它 的内件在结构上必须具有耐压性能，所以耐压试验的目的就 是对密闭浮球式疏水阀的浮球和热静式疏水阀中感温元件波 纹管进行强度试验。杭州瓦特在生产实践中充分注意到，对于密闭浮球和波纹管等， 从其结构上看，往往强度容易发生问题，这些零件如果稍有一点泄漏或温度不够，蒸汽疏水阀就会丧失其功能。因此，按规定只有密闭浮球式和热静力式蒸汽疏水阀必 须进行耐压试验。
关于蒸汽疏水阀的动作试验，是蒸汽疏水阀又一个重要的指标。在JIS标准中规定：“这种试验是在*高使用压力下，在流经蒸汽疏水阀的蒸汽中， 加入饱和水或与饱和温度接近的热水（对于热动力式蒸汽疏 水阀特別规定是饱和水)，对蒸汽疏水阀的动作状况进行试验。试验时间原则上规定30min，也可以与用户协商，在不影响试验结果的前提下，适当缩短”。在试验中要求受试验的 疏水阀工作状态良好，阀座无蒸汽泄漏及其他异常。另外， 对热静力式蒸汽疏水阀，必须确认它能在规定的动作温度范围内开阀，在凝结水排除后能完全关闭，其阀座无蒸汽泄漏和其他异常现象。
这项试验是对每个蒸汽疏水阀都必须进行的重要试验， 并应严格地进行，杭州瓦特认为事实上这样试验是检验蒸汽疏水阀品质的重要标志，由于增加一定成本，往往其价格也会相应较高。

 4   石油化工装置蒸汽疏水器设计规范蒸汽疏水
        4.1 蒸汽加热设备或管道的疏水—般有以下两种方式：经常疏水和启动疏水。
        4.2 蒸汽加热设备或管道的下列各处应设经常疏水:
        a) 蒸汽加热设备(如油罐加热器、换热器等)凝结水出口管道；
        b) 蒸汽分水器，扩容器下部;
        c) 饱和蒸汽管道的末端或*低点，立管下端以及蒸汽管网每隔200-300m处；
        d) 蒸汽分配管下部；
        e) 蒸汽管道减压阀和(或)调节阀前；
        f) 蒸汽伴热管末端。
        4.3  蒸汽加热设备或管道的下列各处应设启动疏水：
        a) 蒸汽设备或管道启动时有可能积水而又需要及时疏水的*低点；
        注：蒸汽设备指用蒸汽加热的设备及以蒸汽为动力的设备等。
        b) 分段暖管的管道末端(如蒸汽支管与主管相接的切断阀前)；
        c) 水平管段每隔100—150m处；
d) 水平管道流量孔板前，但在允许*小直管长度内，不得装设疏水点；

        5  石油化工装置蒸汽疏水器设计规范 疏水阀的选用
    5.1  疏水阀首先应根据工艺条件、凝结水回收或不回收以及安装位置等并参照各种疏水阀的技术性能，选用适宜的疏水阀型式。其次根据疏水阀前后的工作压差和凝结水量、制造厂样本的试验数据或图表，决定疏水阀的规格。
        5.2  每台加热设备、蒸汽管道疏水点，伴热管道终点，一般应单独设疏水阀。如排水量超过单个疏水阀，可并联使用相同类型的疏水阀，其排水量等于各个疏水阀排水量之和。
        5.3  蒸汽轮机、蒸汽泵的入口蒸汽管道上应选用连续疏水的疏水阀。
        5.4  蒸汽主管，蒸汽分水器下部管道、设备和仪表用的蒸汽伴热管道，可采用间歇疏水的疏水阀。
        5.5  疏水阀工作压差的确定
        5.5.1 疏水阀工作压差是指疏水阀入口压力与其出口压力之差。可按公式计算．
本来，这项试验的动作次数应为500000次左右（相当 于连续动作一年的时间），然后，观察阀瓣和阀座等有无异常 及磨损程度，这才是比较理想的。当然，有的厂家已在实施 这种长时间的耐久性试验。然而试验结果表明，关于阀瓣和 阀座的损伤和磨耗，只要动作3000次左右，就能大体看出 其倾向，所以目前作出了上述关于3000次规定。

在耐用性试验上，需要注意的是，如果是热静力型蒸汽 疏水阀，这类阀的关键部件是波纹管或双金属等感温体，因 此，这类疏水阀的性能及耐用性在很大程度上取决于感温元 件的质量，因此，要求它具有足够的耐用性。而上述耐用性 试验方法，作为感温元件本身的试验来说是不够的，这意味 着必须对感温元件本身进行试验。因此，波纹管等感温元件 应预先进行它们本身所特有的耐用性试验。在确保感温元件 的质量之后，再把它们组装到蒸汽疏水阀上，然后进行综合 性能试验。这时应特别注意的问题就是前面所提到的阀瓣和 阀座的接触面等。
根据JIS B8401的规定，以水压试验、耐压试睑、动作试验、排放量试验、耐用性试验这五种试验称为一般性能试验。这些试验中每一项试验都应在生产广实施。在进行这些试验时，若蒸汽疏水阀动作状况无异常，符合JIS标准规 定，即可作为可信赖的产品而使用。
蒸汽作为优秀热媒介广泛应用于化工，医药，印染，造纸等生产领域，蒸汽的产生过程需要消耗大量石化能源。一次性的石化能源不仅意味着能耗成本，也对环境造成了负担和污染。减少蒸汽消耗，消除蒸汽浪费，即意味着降低能源的消耗，对于各个企业的经济效益和社会效益都非常重要。杭州瓦特经常建议客户在选购疏水阀时必须了解供应商能否正确对疏水阀选型，还必须了解疏水阀的一般性试验能力，这对疏水阀的安全和可靠运行时基础。

    6　石油化工装置蒸汽疏水器设计规范疏水阀的安装
        6.1  疏水阀宜布置在距加热设备凝结水排出口下游300-600mm处，对于恒温型疏水阀，则应留有1-2m的不保温管段，可按图5布置。
        6.2  疏水阀一般应安装在水平管段上，阀盖朝上。热动力式、双金属式疏水阀也可安装在垂直管段上。
        6.3  疏水阀的安装位置，应方便操作、维护和检修．应布置在地面或操作平台上，在有条件的地方，宜将疏水阀成组安装。如蒸汽伴热管道的疏水阀，可按图6-图7布置。
        6.4  疏水阀入口管的设计
        6.4.1 疏水阀入口管径应按凝结水量计算，但不得小于疏水阀接口直径。凝结水出口至疏水阀的入口管段应尽可能的短，且使凝结水自流进入疏水阀，并符合6.1条要求。
        6.4.2 每个疏水阀入口管的*低点，应装设排液管，并联的疏水阀可使用一根排液管，排液管上的阀门应选用闸阀。
        6.4.3 疏水阀前应设切断阀。
        6.4.4 疏水阀与前切断阀间宜设置Y型过滤器(疏水阀本体带过滤器者除外)。过滤器的通道面积应为凝结水管截面积的两倍。
        6.5  疏水阀出口管的设计
        6.5.1
疏水阀出口管径应按汽液混相计算，且不得小于疏水阀接口直径。
        6.5.2 疏水阀后凝结水出口与回收系统间，必须安装切断阀，应选用闸阀，当凝结水不回收或单独排至无背压设备时可不设切断阀。
        6.5.3 凝结水回收时，疏水阀与切断阀之间，应设置DN20检查阀；当凝结水不回收直接排入地沟或下水道时，可以不设检查阀。检查阀应为闸阀。
        6.5.4 疏水阀后应设止回阀，唯热动力式疏水阀本体能起止回作用可不设止回阀。凝结水不回收或单独排至常压设备时可不设止回阀。
        6.5.5 疏水阀出口管插入水箱水面以下时，应在弯头下方开Ф8mm小孔，详见图8。
        6.6  旁通管的设置
        6.6.1 连续生产不能中断排除凝结水以及特殊重要的(或蒸汽量很多的)加热设备或温度有严 格要求者、可设置旁通管。旁通管应安装在疏水阀的上方或水平方向。
        6.6.2 一般加热设备、蒸汽管道、伴热管道不应设置旁通管。
        6.7 典型的疏水阀管道布置
        6.7.1 凝结水回收的疏水阀管道布置
        a) 蒸汽加热设备的疏水阀管道布置见图9；
        b) 蒸汽管道的疏水阀管道布置见图10。
        6.7.2 凝结水不回收的疏水阀管道布置见图11。     
        6.7.3 并联疏水阀的布置 
        a)  凝结水回收的疏水阀管道布置见图12；
        b)  凝结水不回收的疏水阀管道布置见图13