工业蒸汽疏水阀及其选型方法

工业蒸汽疏水阀及其选型方法

　　疏水阀是自动排除加热设备或蒸汽管道中的蒸汽凝结水及空气等不凝气体，同时不泄漏蒸汽的一种装置。由于疏水阀具有阻汽排水的作用，可使蒸汽加热设备均匀给热，充分利用蒸汽潜热防止蒸汽管道中发生水锤。它是各种加热工艺设备所需温度和热量并能正常工作的一种节能产品。

蒸汽疏水阀是将凝结水和不凝结气体自动排出，以堵住蒸汽阀门的泄漏。在工业上，蒸汽经常用来加热产品或驱动机械。在这种情况下，使用蒸汽疏水阀，以确保蒸汽不泄漏。在阀门术语中，“疏水阀”的定义是一种无需外界帮助就能自动从设备或管道中排除冷凝液的装置。安装疏水阀的目的是什么？蒸汽是水加热蒸发后形成的气体。为了进行蒸发，水分子必须吸收足够的能量才能分解。这种能量从液体转化为气体的过程叫做潜热。

蒸汽基础: 热交换器利用蒸汽的潜热将热量传递给产品，但当蒸汽完成加热任务(即潜热损失)时，蒸汽凝结成凝结水。换句话说，凝结水不具备蒸汽加热物体的能力。传热效率会受到影响，因此无论是在蒸汽管道还是热交换器中，冷凝水都必须迅速排出。为什么蒸汽疏水阀是必要的，一般阀门有什么问题？有时人们会认为，可以通过手动调节阀门的开度来实现凝结水的排放，从而使用替代控制阀来代替传统的疏水阀。理论上来说，是有可能的。然而，需要满足的条件和情况是极端的。所以实际上，这不是一个实际的解决方案。*大的问题是如何设置阀门的开度。如果设置在固定的开口上，则不能随着冷凝水形成速率的波动而调节。事实上，在同一个系统中形成的冷凝水量是不一样的。

就设备而言，启动时的凝结水量不同于正常运行时的凝结水量，产品负荷的波动也会影响凝结水量。同样，在蒸汽管道的情况下，冷凝水的量也与室外的温度和天气有关。如果设备不能承受凝结水负荷的波动，需要立即从对面设备排出凝结水，或管道中积累的凝结水会影响传热效率。另一方面，当冷凝水负荷减少时会产生蒸汽泄漏，造成蒸汽浪费。降低换热效率和废汽疏水阀适用于各种不同的机械装置，各种类型的蒸汽疏水阀(按工作原理分类)已经研制成功，能够自动排出凝结水和不凝气体。目前，*常用的原理是利用温差、比重、压差这三个方面。每种类型的疏水阀都有其优点和用途。

　　2.1工业蒸汽疏水阀及其选型方法的分类

　　疏水阀的品种很多，各有不同的性能。疏水阀要能“识别”蒸汽和凝结水，才能起到阻汽排水作用。“识别”蒸汽和凝结水基于三个原理：密度差、温度差和相变。根据三个原理制造出三种类型的疏水阀：机械型、热静力型、热动力型。

　　①机械型疏水阀也称浮子型疏水阀，是利用凝结水与蒸汽的密度差，通过凝结水液位的变化，使浮子（球状或桶状）升降带动阀瓣开启或关闭，达到阻汽排水目的。机械型疏水阀的过冷度小，不受工作压力和温度变化的影响，有水即排，加热设备内不存水，能使加热设备达到换热效率。机械型疏水阀有自由浮球式、杠杆浮球式、浮桶式、倒吊桶式等；

　　②热静力型疏水阀是利用蒸汽和凝结水的温度差引起感温元件的变型或膨胀带动阀心启闭阀门。热静力型疏水阀的过冷度较大，一般过冷度为15度到40度，它能利用凝结水中的一部分显热，阀前始终存有高温凝结水，无蒸汽泄漏，节能效果显著。热静力型疏水阀有波纹管式、蒸汽压力式或平衡压力式、双金属片式、液体膨胀式；

　　③热动力型疏水阀是根据相变原理，靠蒸汽和凝结水通过时的流速和体积变化的不同热力学原理，使阀片上下产生不同压差，驱动阀片开关阀门。因热动力式疏水阀的工作动力来源于蒸汽，因此蒸汽浪费较大。热动力型疏水阀分为圆盘式、脉冲式、迷宫式或微孔式。

　　2.2工业蒸汽疏水阀及其选型方法选型说明

　　蒸汽在输送、汽水分离、加热、干燥、保温、伴热、消毒、蒸馏、浓缩、蒸煮、换热、采暖、空调等加热工艺过程中，为各种设备工艺所需的温度热量，及时排出凝结水阻止蒸汽泄漏，必须安装疏水阀。对于疏水阀的选型，要求灵敏度高，准确无误地阻汽排水，不泄漏蒸汽，能提高蒸汽利用率，工作性能可靠，背压度高、使用寿命长、维修方便等条件。

　　蒸汽疏水阀的选用原则：

①如果要求设备有加热速度，加热温度控制严，且保持在加热设备中不能积存凝结水，则应选择能排饱和水的机械型疏水阀；

②如果加热设备有较大的受热面积，并不要求尽快加热，加热温度要求不严，而且可以要求积存一定量的凝结水时，选用热静力型疏水阀；

③根据使用设备排水量的多少，选用疏水阀务必考虑安全系数；

④疏水阀是以压差来确定排水量的。

　　具体选用说明如下：

　　①机械型疏水阀背压度为80%，工作质量高，是生产工艺加热设备的疏水阀。小门径的阀灵敏度较大门径的高。除倒吊桶式疏水阀可以排除少量的冷热空气外，这类阀不能排除空气。自由浮球式结构简单，灵敏度高，可排饱和水，抗水击、抗污垢能力差，适用于大口径及大排量，但制造工艺复杂。

　　②热静力型疏水阀可装在用汽设备上部，单纯作排空气阀使用。液体膨胀式适用于要求伴热温度较低的伴热管线排凝及采暖用管线。蒸汽压力式或平衡压力式结构简单，动作灵敏，可连续排水、排空气，性能良好，漏气量小，但抗水击及抗污垢能力差，应用范围广，可作为蒸汽系统的排空气阀。波纹管式广泛用作采暖系统疏水用，也可作为蒸汽系统的排空气阀。双金属片式动作灵敏度不高，能连续排水，排水性能好，过冷度较大且可调节，从低压到高压都适用，高使用温度可达550℃。抗污垢、抗水击性强。

　　③热动力型疏水阀处理凝结水的灵敏度较高，启闭件小、惯性也小、开关速度迅速。圆盘式疏水阀适用于高温高压蒸汽管线、干燥机、加热器及过热蒸汽设备等。脉冲式疏水阀背压度较低，适用于回转干燥滚筒的虹吸管排水，能排除一定量的冷热空气。迷宫式或微孔式疏水阀结构简单，能连续排水、排空气。微孔式适用于小排量，迷宫式适用于特大排量。

在选择了正确的疏水阀的型号和口径以后，正确的安装能确保疏水阀*有效的工作。蒸汽疏水阀仅仅是整个蒸汽疏水站的重要部分之一，蒸汽疏水站中各个部件的正确安装与否都会对整体运行有影响。

工业蒸汽疏水阀及其选型方法安装时应遵循以下各项原则：

    ●所有的疏水阀均有小的排放口，如管道中的杂质、焊渣等进入疏水阀，就很容易引起堵塞，从而导致疏水阀的泄漏或损害，因此需要在疏水阀上游安装Y形过滤器。

    ●对于非直接排向大气的系统，在疏水阀的上游应安装Spiratec检测装置以便于监测和及时发现疏水阀失灵或设备积水情况。有些情况下在疏水阀下游安装观视镜来代替Spiratec检测装置。如安装观视镜应安装于离喷排式疏水阀（如热动力疏水阀）下游至少一米处。

    ●当排水管中存在背压，为防止疏水阀进口压力降低或停机时蒸汽空间积水，应在疏水阀下游安装止回阀。

    ●旁通忘记关闭会导致蒸汽泄漏或疏水阀故障，并增加冷凝水管道的压力，从而影响其它疏水阀的工作，因此我们不建议安装旁通。

    ●疏水阀的安装位置应低于用汽设备的出口，在疏水阀的进口和设备出口之间应有150mm左右的下降管。

    ●应确保疏水阀正确的安装方向，尤其对于有垂直升降机构的机械式疏水阀（如浮球式和倒倒吊桶疏水阀），如安装方向不正确会导致疏水阀的磨损、失效及泄漏蒸汽。

    ●热动力蒸汽疏水阀虽然能在任何安装方位工作，但安装于水平管道能获得*大的使用寿命。

    ●有些用户为节约费用，使用一个疏水阀来排放多个设备的冷凝水，这被称为群组疏水。但实际上由于各设备不同的工作情况，会导致系统积水现象，因此应避免群组疏水。

    ●对带温度控制的换热设备，应尽量避免冷凝水排放管向上的提升，因为在系统负荷降低时换热器内的压力降低而不足于把冷凝水排放出去，从而使设备产生积水、水锤等现象。

    ●疏水阀应尽可能接近被疏水设备的出口以防止出现蒸汽汽锁。当冷凝水出口和疏水阀之间的管道中充满蒸汽时，冷凝水将无法到达疏水阀，从而造成汽锁，设备积水，影响工作效率。

    ●如果热静力疏水阀用于蒸汽空间不允许积水的场合，需要在疏水阀上游加装一段冷却段，一般为2米左右。

    ●倒吊桶疏水阀应用于过热蒸汽或系统压力波动很大的系统时，应在进口安装止回阀以避免失去水封而泄漏蒸汽。

    ●在一些应用中，倒吊桶疏水阀因为不能迅速排除空气会导致预热时间加长和设备积水，应安装一单独的排空阀可保证设备有效的运行。

    ●如果双金属疏水阀安装于有背压的系统中，背压的变化会影响冷凝水的排放温度，背压增大排放温度下降，会增加设备积水的可能。

    ●机械式疏水阀安装于室外低温环境应加于保温。

    五、工业蒸汽疏水阀及其选型方法的监测

    以下的原因可能会引起疏水阀的失效：

    ●如同所有的机械机构一样，蒸汽疏水阀也不可避免会遇到磨损的问题，而无法发挥正常功能。

    ●锅炉水处理不好，锅炉水过高的TDS值会使锅炉水携带物进入蒸汽系统，会减小或堵塞疏水阀排放口，请记住一个15mm口径的疏水阀其排放孔通常在3mm左右。

    ●管道的杂质、系统的水锤或腐蚀等都会对疏水阀造成致命的损害。

    ●另外，如果疏水阀选型、安装不当同样会使疏水阀不能正常工作。

工业蒸汽疏水阀及其选型方法

    蒸汽疏水阀的失效表现为泄漏蒸汽或无法排水。疏水阀泄漏蒸汽会造成能源的浪费，无法保证稳定的压力和温度，增加冷凝水管道的压力而影响其它设备的工作性能，对设备造成冲蚀等。而疏水阀的堵塞会导致设备积水，造成温度控制不正确、损坏产品质量、减少热输出、水锤损坏设备等。为了维持疏水阀的正常工作，日常的维护比不可少，如在定期检修，更换内部件等，没有什么方法能够替代疏水阀的维护工作，但可以通过有效的检测方法来提高维护效率。

蒸汽在产生、分配、输送、换热、和冷凝等过程中必须使用自动疏水阀，在实际运行中存在一些不可避免的影响因素比如腐蚀、震动、过热、冰冻、污垢堵塞、冷凝水的回收背压、闪蒸等情况，会影响疏水阀的长久稳定运行。疏水阀必须根据实际的工况和应用加以考虑，任何理想状态的设计可能会导致实际使用的失效。

橡胶的硫化工艺中，腐蚀是必需考虑的因素，如果选用浮球式（包括自有浮球和杠杆浮球）疏水阀使用寿命可能会大大低于设计标准。这种应用中，倒置桶疏水阀和双金属疏水阀具有不可替代的优势。在一些震动的环境中使用疏水阀，传统的球形密封面会受到震动的切割，很快的失效，这时我们需要选择圆盘式热动力或新型孔板式疏水阀；如果由于排量问题必须选机械性疏水阀，则只能选择倒置桶式疏水阀。过热蒸汽会使利用水封作为密封的疏水阀发生泄漏，也会使像波纹管类型的疏水阀产生不可修复的损坏。当倒置桶式疏水阀用于过热蒸汽时，要采用入口自带止回功能的疏水阀，以免持续的蒸发失去水封。

如果用于室外等有可能出现严寒的环境，停机时疏水阀内存有积水的疏水阀可能会由于冰冻而损坏。过冷的环境温度也会让圆盘式疏水阀频繁的动作或直接泄漏蒸汽。对于必须安装于室外的机械型疏水阀，必须在底部考虑手动放手或双金属疏水阀，停机时辅助泄水。冷凝水闭式回收产生过高的背压也会导致圆盘式疏水阀失效。机械型疏水阀虽然可以抵抗一定的背压，但是必须在疏水阀出口加装止回阀，如果加热设备蒸汽入口有控制阀，则必须考虑时疏水阀前的压力低于背压而无法正常排水的问题。