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展会结束

收录于话题

#科学 #技术 #工艺 #论文 #学术

出品 |《阀门》期刊

作者 | 合肥燊兴机电设备有限公司：包敬杰

概述 ●

蒸汽系统在工业企业的生产中扮演着非常重要的角色。蒸汽的消耗情况也直接反应了各个工业装置在生产过程中能耗的高低，降低蒸汽的使用量也成了工业企业节能降耗的重中之重。蒸汽疏水阀的作用是将蒸汽系统中的凝结水、气体尽快排出，同时最大限度地防止蒸汽的泄漏。

疏水阀类型及特点 ●根据疏水阀的工作原理，可分为以下三种类型：（1）机械型机械型疏水阀依靠蒸汽疏水阀内凝结水液位高度的变化而动作，包括浮球式、敞口向上浮子式、敞口向下浮子式。①浮球式：浮子为封闭的空心球体；②敞口向上浮子式：浮子为开口向上的桶型；③敞口向下浮子式：浮子为开口向下的桶型。（2）热静力型热静力型疏水阀依靠液体温度的变化而动作，包括双金属片式和蒸汽压力式。①双金属片式：敏感元件为双金属片；②蒸汽压力式：敏感元件为波纹管或墨盒，内部充入挥发性液体。（3）热动力型热动力型疏水阀依靠液体的热动力学性质的变化而动作，包括圆盘式和脉冲式。①圆盘式：在相同的压力下，液体与气体的流速不同，产生不同的动、静压力，驱使圆盘阀片动作。②脉冲式：不同温度的凝结水通过两极串连节流孔板时，会在两极节流孔板之间形成不同压力，驱使阀瓣动作。目前常用的疏水阀在结构、技术性能、产品质量和使用功能等方面存在诸多不足。大多采用机械方式排出，长期在高负荷、恶劣环境下工作时，器件易损坏，极大影响使用寿命；采用间歇排水，在热负荷较大时，疏水阀启停稍有操作不当就会导致疏水器无法关闭，造成蒸汽的极大浪费；故障率高，加大了维修成本，使用寿命短。如何克服上述蒸汽疏水阀存在的问题，结合现有的技术实现间歇式蒸汽疏水阀连续疏水，同时减少间歇式疏水器的启停次数，保障凝结水及时排出，降低蒸汽泄漏率，成为该领域研究的难点。本文介绍一种能够连续排出凝结水的新型节汽疏水阀，减少间歇式疏水阀的启停次数，保障凝结水及时排出，降低蒸汽泄漏率，达到节能降耗的目的。

基本原理 ●新型疏水器基于一个简单的原理：液态流体（如冷凝水）的密度远大于气态流体（如蒸汽）的密度，该原理在任何压力变化下都成立，因此新型疏水阀可处理各种不同密度的气态或液态流体。其基本组成部分包括喷嘴、涡流腔和靶孔板，如图1所示。

图1 新型疏水阀原理图

3.1 喷嘴以蒸汽和冷凝水为例，当这两种流体同时被推挤于小管径的管路中时，孔道恰好形成一种排凝效应。因为密度较高的流体在相同压力下有较低的线性移动速度，当冷凝水被推挤到更狭窄的喷嘴时，会形成阻碍效应，移动较慢的冷凝水会阻碍移动较快的蒸汽。在此状况下，冷凝水将会被连续排出，而蒸汽始终被阻挡于喷嘴内部。在不同压力状况下，冷凝水的排放速度（排放量）也会随之改变。3.2 涡流腔根据伯努利定律和拉法尔喷嘴的原理，因动态压力变化而产生的少量雾化水气提供足够的空间。3.3 靶孔板在各种不同的流体压力下，都可有效而快速地排放冷凝水；当冷凝水和蒸汽同时存在时，只有冷凝水能通过，而将蒸汽留在前端部分继续使用；可以稳定地背压连续排放不同数量的冷凝水。3.4 工作流程冷凝水流过喷嘴，如果不产生汽化，那么压降主要落在喷嘴上，因靶孔直径大于喷嘴直径较多。同时涡流腔内产生轻度涡流，如果喷嘴出口产生轻度汽化，汽泡在涡流腔内旋转，随着汽泡量的增加，旋转速度加快。在蒸汽量较大时，从喷嘴出来的汽水混合物流速直径变大，大于靶孔直径，造成靶孔周围的撞击现象，产生了很大的压力损失。汽量越大，从靶孔中冲出的汽水混合物的速度越快，使靶孔出口产生较大的涡流损失。

现场应用效果 ●在中石化某石化公司，对硫磺区域150 t/h酸性水汽提塔C3001的重沸器E3005A、E3005B的凝液系统进行了相应的改造。为真实考察新型节汽疏水器的性能，统计了疏水器更换前后酸性水汽提塔C3001工况相近的两个时间段的实时监控系统数据。疏水器更换前为10月1日~19日，疏水器更换后为12月1日~19日，两个时间段取数频次均为30 min/次。根据统计数据，新型疏水器更换后，吨水耗汽均值减少0.0097个单位，节汽率4.49%，统计结果如表1和图2所示。