蒸汽作為二次能源，已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)中，如能源、化工、造紙、船舶等領(lǐng)域，使其達(dá)到工藝所需的指標(biāo)。在輸送蒸汽介質(zhì)的管道或設(shè)備內(nèi)，還混有其他成分的介質(zhì)，并在整個(gè)輸送過(guò)程中這些介質(zhì)還會(huì)不斷地產(chǎn)生和形成。如在輸送蒸汽介質(zhì)的沿途因 蒸汽介質(zhì)間的碰撞運(yùn)動(dòng)或與管壁的摩擦等而產(chǎn)生的沿途凝結(jié)水，設(shè)備運(yùn)行前管道系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)存的冷空氣等有害介質(zhì)。因此，能夠盡可能地將蒸汽在輸送過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水及設(shè)備運(yùn)行初期的冷空氣排除干凈，以提高蒸汽的熱效率是蒸汽管道系統(tǒng)一個(gè)極其重要問(wèn)題， 而蒸汽疏水閥正是解決此項(xiàng)問(wèn)題的關(guān)鍵裝置。蒸汽疏水閥是保障蒸汽系統(tǒng)（加熱設(shè)備或蒸汽管網(wǎng)）正常工作、凝結(jié)水回收利用、節(jié)約能源的重要控制類(lèi)閥門(mén)。

蒸汽供熱系統(tǒng)所耗的能源在我國(guó)能源消耗中占有重要地位，全國(guó)產(chǎn)煤量的1/3用于該系統(tǒng)。蒸汽疏水閥對(duì)系統(tǒng)熱能的節(jié)約，不僅節(jié)約了煤，還相應(yīng)地降低了燃燒這部分煤所產(chǎn)生的C02、S02及粉塵的排放量，同時(shí)也意味著節(jié)約了生產(chǎn)這部分蒸汽所消耗的輔 助原料、材料、電力、水、人力和設(shè)備折舊等，因此蒸汽疏水閥是一種節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。

蒸汽疏水閥可自動(dòng)排除設(shè)備內(nèi)的冷空氣，排出管道系統(tǒng)內(nèi)不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水，同時(shí)阻止蒸汽逸出，所以蒸汽疏水閥的作用簡(jiǎn)稱(chēng)阻汽、通水、排空氣。

12.2.1排除凝結(jié)水

在輸送蒸汽介質(zhì)的管道或用熱設(shè)備內(nèi)，蒸汽失去熱量會(huì)轉(zhuǎn)變成凝結(jié)水，同時(shí)系統(tǒng)還可能混入空氣和其他不凝性氣體。凝結(jié)水和空氣及其他不凝性氣體，成為降低用熱設(shè)備熱效率，引起設(shè)備產(chǎn)生故障和降低性能的重要原因。在這種情況下，蒸汽疏水閥節(jié)能作用主要表現(xiàn)在迅速排除產(chǎn)生的凝結(jié)水、排除空氣和其他不凝性氣體，且防止蒸汽泄漏。

（1）凝結(jié)水排除的必要性

①防止水擊首先，從安全角度考慮，如果蒸汽管道中有凝結(jié)水，高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)積結(jié)在一起的凝結(jié)水，使凝結(jié)水在管壁和閥門(mén)及蒸汽用設(shè)備上進(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊，同時(shí)伴隨很大的沖擊力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水擊（也叫水錘作用）。當(dāng)水擊很強(qiáng)時(shí)，會(huì)造成管道轉(zhuǎn)彎處或閥門(mén)的損傷與破壞。當(dāng)然，水擊現(xiàn)象并不*是由于凝結(jié)水而產(chǎn)生的，假如鍋爐安裝與使用不正確，鍋爐里的水進(jìn)入蒸汽里，被帶入輸送管道； 或鍋爐的水位過(guò)高時(shí)，鍋爐供應(yīng)的蒸汽濕度過(guò)大，造成凝結(jié)水形成的速度加快，這也是導(dǎo)致水擊現(xiàn)象的一個(gè)原因。通常，鍋爐供應(yīng)的飽和蒸汽中，濕度應(yīng)在4%以下；如果是6%，這就說(shuō)明濕度大了；如若到10%，其濕度過(guò)大。在濕度大或過(guò)大的情況下，就有必要修改鍋爐的結(jié)構(gòu)或解決安裝上的問(wèn)題。

②防止腐蝕蒸汽使用設(shè)備內(nèi)部水和空氣中的氧與設(shè)備接觸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使鐵銹蝕。因此從防止設(shè)備腐蝕的角度來(lái)看，必須排除凝結(jié)水。

③防止降低蒸汽使用設(shè)備的效率要使凝結(jié)水迅速?gòu)挠闷O(shè)備中排除而又不讓蒸汽排出，是由于蒸汽中的熱量由顯熱和潛熱組成。用蒸汽做功的蒸汽設(shè)備（特別是熱交換器等間接加熱的裝置），都是為了有效地利用蒸汽的潛熱。在這些設(shè)備內(nèi)滯留過(guò)多的凝 結(jié)水與加熱面進(jìn)行接觸，妨礙了蒸汽與加熱面接觸， 使熱交換器等蒸汽使用設(shè)備的產(chǎn)生效率顯著降低。蒸汽使用設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水是飽和蒸汽使用之后的狀態(tài)，只有顯熱，所以它不再具有加熱的作用，因此， 設(shè)備內(nèi)滯留了凝結(jié)水，就*失掉加熱作用。為了不使加熱效率降低，并持續(xù)保證加熱效果，必須不斷地排除設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水。

④防止蒸汽使用設(shè)備的損傷由于蒸汽和凝結(jié)水的溫度不同，設(shè)備內(nèi)的凝結(jié)水使設(shè)備局部產(chǎn)生溫差，往往損傷設(shè)備。因此，從設(shè)備保養(yǎng)上看，也必須排除凝結(jié)水。

（2）空氣排除的必要性

①防止腐蝕蒸汽使用設(shè)備內(nèi)部設(shè)備內(nèi)如果混有空氣，如前所述，凝結(jié)水和空氣中的氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成對(duì)鐵的腐蝕，這是危險(xiǎn)和不經(jīng)濟(jì)的，所以必須排除。

②防止降低蒸汽使用設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率設(shè)備內(nèi)蒸汽的潛熱使被加熱物加熱，蒸汽則冷卻，凝結(jié)成水，在管壁周?chē)纬赡Y(jié)水層。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部混有空氣，由于空氣是不凝性氣體，不能液化，所以在設(shè)備內(nèi)管壁上的凝結(jié)水層內(nèi)側(cè)形成空氣層，由于空氣的熱導(dǎo)率極低，比保溫材料還小，因而使蒸汽和被加熱物之間的熱交換能力顯著降低。另外，由于蒸汽與空氣的性質(zhì)截然不同，一旦混入空氣且滯留，就變成了蒸汽與空氣的混合物，由于溫度下降，使熱交換能力降低。如果蒸汽是飽和蒸汽，它的溫度是由壓力決定

的。一般來(lái)說(shuō)，蒸汽使用設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的壓力是由壓力表顯示的。由于混入了空氣，形成了蒸汽與空氣的混合物，這時(shí)的溫度就比該壓力相對(duì)應(yīng)的溫度低。

12. 2. 2回收利用熱能

蒸汽在各用汽設(shè)備輸送的過(guò)程中，變?yōu)榻咏瑴赝瑝合碌娘柡湍Y(jié)水，并且凝結(jié)水所具有的熱量可達(dá)蒸汽全熱量的20%?30%，且壓力、溫度越高的凝結(jié)水具有的熱量就越多，占蒸汽總熱量的比例也就越大?？梢钥闯?，回收凝結(jié)水的熱量，并加以有效利用，具有很大的節(jié)能潛力。根據(jù)使用蒸汽的工藝流程及用汽參數(shù)不同，實(shí)際所采用的凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)千差萬(wàn)別，除了根據(jù)回收的凝結(jié)水輸送方式不同將 其分為自流凝結(jié)水回收系統(tǒng)、余壓（背壓）凝結(jié)水回 收系統(tǒng)、滿(mǎn)管凝結(jié)水回收系統(tǒng)、加壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)、無(wú)泵自動(dòng)壓力凝結(jié)水回收系統(tǒng)等。除此還可以根據(jù)凝結(jié)水是否與大氣相通將這些系統(tǒng)分為開(kāi)式和閉式凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)。下面從開(kāi)式與閉式兩大系統(tǒng)入手，就現(xiàn)有的一些典型的凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)做進(jìn)一步闡述。

（1）開(kāi)式凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)

開(kāi)式凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)是把凝結(jié)水回收到鍋爐的給水罐中，在凝結(jié)水的回收與利用過(guò)程中，回收管路的一端向大氣敞開(kāi)，通常是凝結(jié)水的集水箱敞開(kāi)于大氣。凝結(jié)水?dāng)y帶的蒸汽和冷凝水因減壓到常壓后閃蒸蒸汽的二次蒸汽排空，散失了部分熱量，或?qū)⒍握羝右岳谩．?dāng)凝結(jié)水的壓力較低，靠自壓不能到達(dá)再利用時(shí)，可利用泵對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行壓送。為了防止壓送時(shí)泵發(fā)生汽蝕，可將近100°C凝結(jié)水自然或加冷凝水降溫到70°c以下。開(kāi)式凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)由于凝結(jié)水直接與大氣接觸，凝結(jié)水中的溶氧濃度較高，易產(chǎn)生設(shè)備腐蝕。這種系統(tǒng)適用于小型蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。采用該系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡 量減少冒汽量，從而減少熱污染和工質(zhì)、能量損失。 常見(jiàn)開(kāi)式凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)的典型方式有以下幾種。

①開(kāi)式自流凝結(jié)水回收系統(tǒng)自流凝結(jié)水回收系統(tǒng)又稱(chēng)低壓重力凝結(jié)水回收系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，熱用戶(hù)處于高位，凝結(jié)水回水箱處于低位，凝結(jié)水通過(guò)

房凝結(jié)水箱或區(qū)域凝結(jié)水箱，zui后用水泵將凝結(jié)水送至鍋爐給水箱或總凝結(jié)水箱。背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)適用于壓力為0.1?0.3MPa的用汽設(shè)備，若用汽壓力過(guò)低，疏水閥工作背壓太低，凝結(jié)水不能克服回收系統(tǒng)阻力；若蒸汽壓力過(guò)高，又要和低壓凝結(jié)水合流， 經(jīng)疏水閥壓力較高的凝結(jié)水產(chǎn)生二次蒸汽較多，在疏水閥后凝結(jié)水管中的二次蒸汽占據(jù)了大量的空間。為了防止水擊，凝結(jié)水流速不能太高，否則導(dǎo)致凝結(jié)水管道直徑很大。因此，幵式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)不宜用于蒸汽壓力過(guò)高的用汽設(shè)備，凝結(jié)水合流于低壓凝結(jié)水的場(chǎng)合。但當(dāng)高壓用汽設(shè)備所產(chǎn)生的凝結(jié)水量遠(yuǎn)小于低壓用汽設(shè)備的凝結(jié)水量（10%以下）時(shí)，也可 采用開(kāi)式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)。

b.分離出二次蒸汽的開(kāi)式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)。 這種凝結(jié)水回收系統(tǒng)是蒸汽在設(shè)備中放熱形成凝結(jié)水，經(jīng)疏水閥排入二次蒸發(fā)箱分離出二次蒸汽后，再經(jīng)疏水閥排入凝結(jié)水管網(wǎng)，依靠疏水閥的背壓，將凝結(jié)水送至凝結(jié)水箱。zui后用泵將凝結(jié)水送至鍋爐給水箱或總凝結(jié)水箱。在該系統(tǒng)中二次蒸汽排人大氣，不僅造成大量熱量的浪費(fèi)，而且污染環(huán)境，因此這種凝結(jié)水回收方式不應(yīng)得到推廣。

③開(kāi)式加壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)當(dāng)靠背壓不足以克服系統(tǒng)的阻力，不能把凝結(jié)水送回鍋爐房時(shí)，可在用戶(hù)處或幾個(gè)用戶(hù)聯(lián)合起來(lái)設(shè)置回水箱，收集用熱設(shè)備中流出的各種壓力的凝結(jié)水，在排出或利用二次蒸汽后，把剩余的凝結(jié)水用凝結(jié)水泵或凝結(jié)水回收裝置

送至鍋爐房總凝結(jié)水箱，這就是加壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)，它實(shí)際是背壓和加壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)的組合（圖 12-4）。

（2）閉式凝結(jié)水回收與利用系統(tǒng)

閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)的凝結(jié)水集水箱以及所有管路都處于恒定的正壓下，系統(tǒng)是封閉的。系統(tǒng)中凝結(jié)水的大部分能量通過(guò)一定的回收設(shè)備直接回收到鍋爐內(nèi)，凝結(jié)水的回收溫度僅在管網(wǎng)內(nèi)降溫，同時(shí)由于系統(tǒng)封閉，減少了回收進(jìn)鍋爐的水處理費(fèi)用，而且水質(zhì)也有保證。該系統(tǒng)的凝結(jié)水回收經(jīng)濟(jì)效益好，設(shè)備的工作壽命長(zhǎng)，注重蒸汽輸送系統(tǒng)、用汽設(shè)備和疏水閥的選型，目前大力推廣閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)，以下給出典型的幾種系統(tǒng)。

①閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)與開(kāi)式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)類(lèi)似，閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)中用汽設(shè)備的凝結(jié)水經(jīng)疏水閥分離后，同樣依靠疏水閥的背壓返回凝結(jié)水箱，不同的是閉式回收系統(tǒng)中凝結(jié)水箱與大氣不相通，而且在一定的條件下還要充分利用二次 蒸汽。根據(jù)凝結(jié)水是否分離出二次蒸汽，分為背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)和分離出二次蒸汽的背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)。

a. 閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)。閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)的二次蒸汽可用于低壓采暖或其他用汽設(shè)備。凝結(jié)水箱內(nèi)的壓力由安全水封保持，由于回收了二次蒸汽，也延長(zhǎng)了管道的使用壽命。閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)中，為了減少室外凝結(jié)水管中的二次蒸汽 和水擊現(xiàn)象，可將凝結(jié)水在接入室外管網(wǎng)前加以冷卻，充分利用其熱量。原則上是把從用熱設(shè)備出來(lái)的高溫凝結(jié)水冷卻到100°C以下，使二次蒸汽不再產(chǎn)生。

b. 分離出二次蒸汽的閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)。 為分離出二次蒸汽并加以利用的閉式背壓凝結(jié)水回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)多用于蒸汽壓力為0.3MPa以上的用汽設(shè)備，此時(shí)經(jīng)疏水閥排出的凝結(jié)水所產(chǎn)生的二次蒸汽較多（占5%以上），利用這些蒸汽，可減少熱損失， 減小所需的凝結(jié)水輸送管道直徑，而且因?yàn)槟Y(jié)水輸送管中沒(méi)有二次蒸汽，基本上不會(huì)產(chǎn)生水擊，運(yùn)行安全。但該系統(tǒng)必須具備兩個(gè)基本條件：一是用戶(hù)用汽設(shè)備的蒸汽消耗量較大，蒸汽壓力較高，產(chǎn)生的二次蒸汽較多；二是產(chǎn)生的二次蒸汽有可利用的設(shè)備。

②閉式滿(mǎn)管凝結(jié)水回收系統(tǒng)（圖12-5）是背壓和自流凝結(jié)水回收系統(tǒng)的混合系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是將用戶(hù)的各種壓力的高溫凝結(jié)水依靠背壓先引入專(zhuān)門(mén)的二次蒸發(fā)箱，在箱內(nèi)分離出二次蒸汽并被利用。剩余的凝結(jié)水變成低溫、低壓的凝結(jié)水經(jīng)過(guò)水封或疏水閥排

入室外凝結(jié)水管網(wǎng)，然后靠背壓和重力作用送至鍋爐房總凝結(jié)水箱，在回水系統(tǒng)的末端，總凝結(jié)水箱前增設(shè)與全廠區(qū)的回水管道zui高處相同高度的水封，以防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)。

③閉式余壓加壓凝結(jié)水及二次蒸汽回收利用系統(tǒng)凝結(jié)水閃蒸產(chǎn)生的二次蒸汽在閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)中有兩種回收方式：一是將二次蒸汽直接引入低壓蒸汽管網(wǎng)內(nèi)；另一種是利用高壓蒸汽通過(guò)噴射壓縮器將二次蒸汽抽出加壓送到中壓蒸汽管網(wǎng)中。這種系統(tǒng) 能較好地充分利用二次蒸汽，回收熱能，且系統(tǒng)裝置不復(fù)雜，值得推廣。

④使用組合式凝結(jié)水泵將凝結(jié)水直接返回鍋爐房的閉式回收系統(tǒng)閉式蒸汽凝結(jié)水回收方式是回收100°C以上的飽和水，一般離心泵在輸送飽和狀態(tài)的熱水時(shí)會(huì)產(chǎn)生汽蝕，使泵不能正常工作，嚴(yán)重的汽蝕會(huì)損壞泵葉輪造成事故。目前采用將離心泵和噴射壓 縮器緊密組合的方式來(lái)解決汽蝕問(wèn)題。該系統(tǒng)由離心泵、噴射壓縮器、循環(huán)管路、出口壓力控制閥、排汽閥及運(yùn)行的自控裝置等組成。這種組合式凝結(jié)水泵不需要大的安裝場(chǎng)地和凝結(jié)水罐，也不需要臺(tái)架，在閉式凝結(jié)水循環(huán)中常用到。

（3） 開(kāi)式與閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)的比較

開(kāi)式與閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)主要存在以下一些區(qū)別：

①開(kāi)式蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，初始投資小，但系統(tǒng)占地面積大，經(jīng)濟(jì)效益差， 對(duì)環(huán)境污染大。閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益好，設(shè)備工作壽命長(zhǎng)，故障率低，維修方便，是值得推廣的 一項(xiàng)裝置。

②開(kāi)式凝結(jié)水回收系統(tǒng)是間歇的，半自動(dòng)運(yùn)行的，而閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)是連續(xù)的、全自動(dòng)運(yùn)行的。

③開(kāi)式蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)只能利用80°C以下的熱水，閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)可回收100°C以上的飽和水，因此，閉式蒸汽凝結(jié)水回收方式節(jié)能效益優(yōu)于開(kāi)式凝結(jié)水回收系統(tǒng)，近年已經(jīng)大量應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐。

（4） 回收方式和設(shè)備的確定

對(duì)于不同的冷凝水改造項(xiàng)目，選用何種回收方式和回收設(shè)備，是該項(xiàng)目能否達(dá)到投資目的至關(guān)重要的一步。首先，必須準(zhǔn)確地掌握冷凝水回收系統(tǒng)的冷凝水量，若冷凝水量計(jì)算不正確，便會(huì)使冷凝水管管徑選得過(guò)大或過(guò)小。其次，要正確掌握冷凝水的壓力和溫度，回收系統(tǒng)采用何種方式、何種設(shè)備、如何布置管網(wǎng)，都和冷凝水的壓力溫度有關(guān)。再次：冷凝水回收系統(tǒng)疏水閥的選擇也是應(yīng)該注意的內(nèi)容，疏水閥選型不妥，會(huì)影響冷凝水利用時(shí)的壓力和溫度，亦影響整個(gè)回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在系統(tǒng)選擇時(shí)也并非回收效率越高越好，還要考慮經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，也就是在考慮余熱利用效率的同時(shí)，還要考慮初始的投人。由于閉式回收系統(tǒng)的效率較高，環(huán)境污染少，往往被優(yōu)先考慮。

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