疏水阀后冷凝水背压高的危害、原因分析及解决方案

发布时间:2018-09-18 18:45      

一、背压是什么?

1、蒸汽疏水阀的背压是指在工作条件下,蒸汽疏水阀出口端的压力,也就是冷凝水排出到设定处(比如集水箱)所需克服的阻力。疏水阀入口(一次侧)的压力和背压之间的差值就是工作压差。  背压并不取决于疏水阀本身,而是取决于疏水阀后的冷凝水管道布局及冷凝水系统的压力。背压过高,压差很小,则疏水阀的排量也变得很小,这样会导致疏水不畅,甚者无法排水。

2、不同类型的疏水阀,允许背压差别很大,因此在疏水阀选型时,除了考虑疏水阀的冷凝水排量外,也要考虑在安装位置处的背压大小。如果蒸汽疏水阀入口压力保持稳定,随着背压的升高,疏水阀运行的压差降低,对于同一疏水阀,压差越小,则排量越小。

3、疏水阀要把设备中的冷凝水输送到远处,必须要克服输送过程中的扬程阻力和静水压等,这个阻力的合值就是背压值。若疏水阀前的压力够高,就可以直接依靠这个压力和重力,让冷凝水自流到集水箱。

二、背压怎么产生的?

蒸汽疏水阀背压的产生,主要是以下几点:

(1)如果疏水阀后端的冷凝水直接排向大气,就没有背压产生,即背压P2=0

(2)冷凝水与输送管道摩擦产生的压力、冷凝水管道弯头的阻力、冷凝水爬坡产生的压力、冷凝水进入的带压设备内的压力(比如闪蒸罐)。

(3)即使冷凝水直接排向大气,如果需要流经很多弯管,会遇到一些削弱流动的阻力,因此也产生了背压,冷凝水管水平方向每100米产生1Barg背压,垂直方向每爬升10米产生1barg背压。   

(4)冷凝水管道有爬升,会有水头(静水压),因此也产生了背压。

三、蒸汽疏水阀后背压高,主要是哪些原因造成的呢?有什么危害呢?怎么解决?

1、疏水阀泄漏;

2、疏水阀后冷凝水回收管道太长;

3、回收管管径太小;

4、不同压力,即高压和低压的冷凝水管直接串在一起了;

5、失流;

6、疏水阀后闪蒸罐压力过高。

针对以上六条,我们提出如下解决方法:

1)、疏水阀作为一个节能产品,需要定期的检测。尤其是发现背压较高时,一定要第一时间去盘查疏水阀,通过红外测温仪测量疏水阀前后端的温度,如果疏水阀前端温度,与相应压力下的饱和蒸汽温度是一致的,这时若发现疏水阀后温度与前端温度非常接近,则说明疏水阀泄漏了;如果疏水阀前端温度,远远低于相应压力下的饱和蒸汽温度,这时疏水阀后的温度与前端温度也是接近的,但都很低温,则说明疏水阀堵水了。

解决:维修或更换疏水阀,降低后端背压。

2)、疏水阀后冷凝水回收管道,垂直方向每爬升1米,产生0.1barg的背压;水平方向(包括转弯)没走10米,产生0.1barg的背压。正常来说,冷凝水管道爬高一般在3-5米之间,最高也就0.5bar背压。水平方向的距离,即疏水阀与集水罐(集水箱)之间的距离,则每个客户相差甚远,原则上,这个距离越短越好。有些客户后面这个距离甚至300-400米,那这个背压就差不多4-5barg了,若前端压力才3Barg,那就好导致疏水阀无法排水,物料无法加热升温,严重影响生产。

解决:--这属于系统性高背压,需要对冷凝水回收管道系统做一些改造。

A、想办法在靠近疏水阀的地方断开,直排,背压降为0;---这个不建议,因为考虑到节能环保,冷凝水都应该回收;

B、在靠近疏水阀的地方,先做一个开放式的集水槽(把背压降得很低),然后再利用机械式冷凝水回收泵送到锅炉水箱去

为了确保动力机械泵能顺利快速的把水打回到锅炉房水箱,回收泵的动力介质可以是蒸汽或压缩空气,压力要大于背压。

动力机械泵的优势:对比于传统电泵回收,解决了高温冷凝水产生的汽蚀问题,以及机械密封件易损问题等缺陷。

C、在靠近疏水阀的地方,先做一个开放式的集水槽(把背压降得很低),然后再利用离心泵将冷凝水泵送到远处的锅炉水箱去。

D、用特制泵回收(把背压降得很低) 

3)、高低压冷凝水串在一起了,没有分开回收。比如减压阀(假设从10减到3barg)前后的冷凝水,前后压力相差很大,但是疏水阀又挨得比较近,如果这两个冷凝水管直接串在一起的话,10barg的冷凝水会回流到3barg设备的疏水阀处,阻止其冷凝水排放,导致设备内积水,无法升温。

解决:高低压冷凝水要分开回收。 

4)、冷凝水回收管管径设计得过小,因为高温冷凝水在突然降压时,有一部分会变成闪蒸汽,那闪蒸汽需要占据比较大的空间,因此,我们必须严格根据冷凝水流量和压力,来计算闪蒸汽流量,然后按照10M/s的流速,来计算冷凝水回收管的管径,然后稍微放一点余量即可。管道要是太小,会造成管道里憋压,导致背压增高。注意:因为大气压下,蒸汽的比容是水的1600多倍,因此我们这里计算管径基本上就直接把水的体积忽略不计了。--详见我们“维远阀门”公众号中“蒸汽知识”里的《9.2冷凝水回收管径计算与布管》

解决:扩大回收管道。

5)、关于失流:失流是指换热器内蒸汽空间的压力等于或小于疏水阀后的总背压,从而导致冷凝水无法从换热器内排除的现象。主要有以下几种情况会导致换热器内的压力低于疏水阀后背压:

(1)由于二次侧流体入口温度升高导致负荷的降低;

(2)由于二次侧流体的流量降低导致负荷的降低;

(3)由于设定温度的降低导致二次侧流体出口温度降低;

(4)当负荷降低时,控制阀会关小降低蒸汽的压力,导致疏水阀前后没有足够的压差使冷凝水通过疏水阀排放,从而导致蒸汽空间积水。

背压高是一个相对的概念,对于这种可能出现失流的工况,比如设备前端有气动控制阀控制温度,当温度达到工艺要求的温度时,控制阀开度变小甚至关闭,此时换热器内蒸汽压力会快速降低甚至变成真空状态,这样背压即使只有1-2barg,都是背压高于前端压力,这时候也会导致疏水阀无法及时排出。

解决:直接在设备后面使用自动疏水泵替代疏水阀。

6)、关于闪蒸罐:若闪蒸罐内压力较高,则闪蒸比例过低,能回收到的闪蒸汽很少,那就失去了闪蒸汽多级利用的意义了。正常设计管网时,闪蒸罐内的设计压力一般比较低的,但是有时候因为闪蒸罐尺寸设计不合理,过小,或者溢流阀出现故障,不能及时的释放多余压力,导致超压。因为这个系统中,疏水阀后的背压是等于闪蒸罐内的压力的。

解决:正确设计闪蒸罐尺寸,系统设计要合理,相关阀门,尤其是溢流阀必要好用。

7)、另外,还有一个问题,请注意,因为热动力疏水阀耐背压能力比较差,而且会泄漏蒸汽,不建议选用,尤其是冷凝水回收工况,还有减压阀前管道疏水,则一定不能选用热动力疏水阀,否则积水严重,一定要选用机械式疏水阀(包括浮球式和倒吊桶式)。

热动力型疏水阀: 允许背压为进口压力的50%以下;

热静力型疏水阀:阀的允许背压度不低于30%;

机械型疏水阀: 抗背压能力较强,允许背压为进口压力的95%以上;

8)、走出误区:

针对现在有些客户,因为背压高疏水不顺畅,甚至排不出水,就把疏水阀拆掉,后面直接用一个什么泵打回水箱去,自以为反正都回收了,没有浪费。还有一种情况,就是疏水阀泄漏了也不管,自以为反正都回收了,没有浪费。

这种想法是错误的,他们认为疏水阀只要在正常排水,设备升温也正常(疏水阀即使泄漏蒸汽,也不会影响设备升温),冷凝水全部回收利用了,就不在乎疏水阀是否泄漏,认为即使泄漏,也没关系,反正都回收利用了,更有甚者,连疏水阀都不装,或者停用疏水阀,让高温冷凝水直接循环利用,实际上这是绝对错误的,大错特错!

疏水阀排水不畅,或者排不出水,应该从阀门或系统上找出原因,尽早改善,以确保工厂的安全生产,并达到最佳节能效果。

总之,如何选用合理疏水阀、如何有效回收利用冷凝水、如何实现节能降耗是目前每个企业的最重要课题之一。即使你有非常完善、非常昂贵的回收系统,蒸汽主管和换热设备后都必须要安装合适型号的疏水阀,且必须确保疏水阀是无泄漏的,必须定期检查、定期更换疏水阀!! 

另外,对于一些特殊设备,比如细长型列管换热器、滚同类烘干机等等,需要多加研究,还要考虑蒸汽绑,空气绑等问题,这些问题则需要选用相应的破蒸汽绑疏水阀、增加排空阀,还有在疏水阀后加止回阀等等措施,都可以解决一些问题。 

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