化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则

本文介绍了疏水阀的分类和不同类型疏水阀的优缺点，以及选型、安装过程中需要遵循的基本原则，并列举了疏水阀安装的应用实例，分析了疏水阀设计安装过程中的方案优化过程，以期为同类设计工作提供借鉴。

化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则

管道特殊件，是指用于连接或装配成管道的非普通标准组成元件，系按工程设计条件特殊制造的管道组成件，包括：膨胀节、补偿器、特殊阀门、爆破片、阻火器、过滤器、挠性接头及软管等[1]。蒸汽疏水阀(简称疏水阀)作为一种管道特殊阀门，可以尽快排出蒸汽管道系统内的凝结水、不凝气，同时能够最大限度地阻止蒸汽外泄，因此在蒸汽管道、冷凝水管道及其它需要疏水的场合得到了广泛的应用。蒸汽管道中的凝结水通过疏水阀及时排出，可以使蒸汽加热设备的给热更加均匀，使蒸汽潜热得到充分利用进而提高热效率；同时可以防止蒸汽管道中发生震动、结冰胀裂以及水锤等现象，也能够防止凝结水带来的设备腐蚀问题。

1 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则的分类

疏水阀要实现阻汽排水的功能，其设计基于三个基本原理，即蒸汽与冷凝水的密度差、温度差和热力学及流体力学特性。按照这三个动作原理，疏水阀大致可以分为三类：机械型、热静力型和热动力型。各类疏水阀的代表类型及典型特征见。

由表1可知，不同类型的疏水阀有各自的优缺点。在实际选型过程中，可以根据工艺专业计算的排水量和具体的使用场合、工况等，选择合适的疏水阀形式。

2化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则的选型

疏水阀选型时，应当遵循以下原则：

(1)应选用阀门代号S前冠以“C"字代号的疏水阀。此类型号的疏水阀符合国家标准，优质节能，使用寿命≥8000 h，漏气率≤3%。

(2)根据凝结水量、蒸汽温度和压力、设备所需温度、凝结水回收系统最高压力和安装位置等使用条件，选用最为适宜的疏水阀型号。

(3)当凝结水的排放负荷可能低于疏水阀额定最大排水量15%时，不宜选用脉冲式疏水阀，以防止新鲜蒸汽在低负荷下产生泄漏。

(4)对于凝结水需要即时排放的工况，宜选用圆盘式疏水阀、可调恒温疏水阀或浮球式疏水阀等，需要一定过冷度(约17～5℃)的脉冲式或波纹管式疏水阀不宜用于这种工况。

(5)对于蒸汽泵、透平机外壳和带分水器的蒸汽主管等工作场合，宜选用浮球式疏水阀，必要时可选用热动力型疏水阀，不可选用脉冲式和恒温型疏水阀。

(6)对于易发生蒸汽汽锁的蒸汽使用设备，优先选用倒吊桶式疏水阀或安装与解锁阀并用的浮球式疏水阀。

(7)疏水阀安装位置低于加热设备时，可选用任何型式的疏水阀；高于加热设备时，不可选用浮筒式，可选用双金属式疏水阀；与加热设备一致时，可选用机械型、热动力式和双金属式疏水器。

3 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则的安装

3.1 疏水阀的典型安装

疏水阀的场合是蒸汽管道的低点及蒸汽冷凝水管道，其它安装地点参照相关规范的要求及现场实际情况考虑增加。疏水阀的典型安装方法如图1所示。

1)疏水阀须安装在冷凝水管道上，对于蒸汽管道的疏水，应在管道底部设置一集液包，由集液包引出一条冷凝水管道安装疏水阀。

2)疏水阀前通常设一个切断阀，方便疏水阀检修。

3)为防止蒸汽管道中的杂质进入疏水阀，须在疏水阀前的切断阀后设置一过滤器。

4)疏水阀前凝结水管道的点应设置一个排污阀。

5)当凝结水需要回收时，疏水阀后应设置切断阀、检查阀(或视镜)。

6)疏水阀出口管道应尽量减少弯曲和向上的立管，当出口有向上立管时，需要在疏水阀后设置止回阀。

3.2 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则的安装注意事项

疏水阀安装时，还应该注意以下事项：

1)疏水阀不允许串联使用，必要时可以并联使用。

2)多台用汽设备不能共用一只疏水阀，以防短路。

3)疏水阀安装在室外时，应考虑防冻措施。

4)疏水阀组一般不设置旁通。工艺要求必须设置旁通管时，旁通管可与疏水阀平行布置或布置在疏水阀上方，并预留足够的检修空间。

5)疏水阀组管道应该设置保温，有特殊要求的疏水阀除外。

6)采用螺纹连接的疏水阀，应安装活接头。

7)蒸汽管道、蒸汽凝水管道均应考虑热应力和补偿。

8)疏水阀的入口管道为水平敷设时，应坡向疏水阀，坡度在1/200以下。

9)疏水阀本体带过滤器时，疏水阀和阀前切断阀之间可不安装 Y 型过滤器。

10)不同蒸汽压力系统的疏水阀排出的冷凝水应分别接至各自的凝水总管，凝水支管进凝水总管上方设止回阀，并应在凝水总管的上方顺流向呈 45°斜接(见图1)。

11)疏水阀出口管直接插入水箱水面以下时，应在出口管弯头处下方开一个Φ6 mm破真空的小孔。

12)当冷凝水直接排放时，疏水阀应安装在冷凝水出口处。

13)蒸汽往复泵排出口的蒸汽容易带油，其凝结水不宜直接排入凝结水回收系统，以免污染凝结水回水。

4 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则的应用举例

4.1 蒸汽管道

在某烟气净化处理项目中，1100℃的烟气首先经过余热锅炉进行余热回收生产194℃、1.25 MPa的饱和蒸汽，之后烟气经过急冷、除尘、两级脱酸等处理过程脱除污染物，达到排放标准。此时的烟气已被降温至60℃左右，直接排放会形成大量烟羽。因此，使用余热锅炉产生的饱和蒸汽在烟气再热器中对出口烟气进行加热，使烟气温度升高至150℃左右，从而达到烟气脱白的目的。

余热锅炉至烟气再热器的蒸汽主管上安装有调节阀组，按照设计规范，调节阀组前已设置疏水阀SV-01(见图2)，SV-01通过集液包接出，冷凝水汇总至烟气再热器出口的冷凝水回收总管。但是由于烟气再热器入口蒸汽管道在管廊上布置，且长度较长，为了增加管道柔性，管道专业在配管时在管廊上设置了两个补偿弯，导致管廊上的蒸汽主管存在两个液袋(见图3)。为了保证开工及正常运行过程中这两处蒸汽管道内冷凝水的正常排出，因此这两处各增加了一个疏水阀SV-02和SV-03。由于管廊施工已经完成，并且这两处液袋长度相对较短，增加的两个疏水阀采用直接排放的形式，以减少施工量，降低成本。

4.2 冷凝水管道

图2中，烟气再热器的出口冷凝水管道上设置了疏水阀SV-04，蒸汽冷凝水排放至冷凝水回收总管，由于管廊位置较高，故SV-04出口冷凝水管道上增加了止回阀。根据烟气再热器的技术资料，烟气再热器加热盘管内的压降很小，因此将烟气再热器入口蒸汽管道上安装的疏水阀SV-01出口冷凝水管道就近在止回阀前汇入，与烟气再热器出口的蒸汽冷凝水一同汇入冷凝水回收总管。烟气再热出口冷凝水管道配管见图4。

4．3 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则系统确定

4．3．1 凝结水回收系统应符合下列要求：     

1 开式重力凝结水回收系统宜用于凝结水箱位置较低的小型蒸汽系统。     

2 闭式背压凝结水回收系统宜用于凝结水管道采用架空或地下敷设的中小型蒸汽系统。     

3 采用闭式背压方式回收系统时应符合下列要求：         

1)凝结水管道的管径计算，应综合考虑凝结水汽水混合两相流状态；         

2)蒸汽疏水阀后凝结水的压力，应大于蒸汽凝结水系统的阻力与终点系统压力之和；         

3)压力等级相差较大的凝结水应尽量避免合流，若必须合流时应采取相应的措施，使其均能回到凝结水箱。     

4 闭式满管凝结水回收系统宜用于二次蒸汽能就近利用的中小型蒸汽系统。    

 5 闭式加压凝结水回收系统宜用于凝结水管道采用架空或地下敷设的大中型蒸汽系统。

 4．3．2 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则凝结水处理系统应符合下列要求：     

1 当回收的凝结水中含有机械杂质时，凝结水处理系统应设置除铁过滤器并且其进水含铁量应控制在300μg/L以下。若系统经常启停，系统启停时含铁量大于300μg/L，应通过技术经济比较后设置除铁过滤器启动滤芯或采取措施进行排放。当汽水系统运行正常，凝结水处理系统进水含铁量小于用水设备对铁含量的要求时，除铁过滤系统可设置旁路。     

2 当回收的凝结水可能溶入铁、微量溶解盐类时，凝结水处理系统应设置除铁、除盐凝结水处理系统。     

3 当回收的凝结水含有铁、微量溶解盐类并存在油渗漏或泄漏的情况时，凝结水处理系统应采用除铁、除油、除盐组合式凝结水处理系统，即除了应具备除铁、除盐功能外，还应设置必要的除油设施。进入除油设施的凝结水含油量不应大于10mg/L。当凝结水含油量经常性大于10mg/L时，应经过技术经济比较后，确定是否设置油水分离设施或采取措施进行排放。凝结水处理系统的除油设备，应能将凝结水中含油量处理至锅炉或工艺装置用水需要的指标。    

 4 当工业透平产生的凝结水水质指标符合现行国家标准《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T 12145或《工业锅炉水质》GB/T 1576的相应等级要求时，可直接回收利用该部分凝结水。     5 凝结水处理系统宜设置独立的凝结水回收水箱。     

6 当生产装置可能存在有机物泄漏的情况时，凝结水处理系统宜设置保安过滤器。     

7 蒸汽凝结水系统所采用的离子交换树脂应为凝结水精处理专用型树脂，凝结水处理系统运行温度应控制在凝结水精处理专用型树脂规定使用温度范围内。当进入离子交换器的凝结水水温超过树脂允许的操作温度，应考虑凝结水热量的利用，并将凝结水水温降至允许范围。

5 化工园区蒸汽疏水阀选型安装原则结论

疏水阀在蒸汽系统中应用广泛，可以根据具体的工艺条件和使用场合，选择合适的疏水阀形式，在保证疏水性能的同时，通过优化管道设计，节省安装空间、减少施工量、降低施工成本。所列举的疏水阀应用案例，是对设计过程中遇到的工程问题提出的解决方案，可为同类设计提供参考。