11.9疏水阀的选型-制程设备

11.9.1 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽疏水阀的选 型 — 制程设备 11.9 805 11.9.2 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 固定式蒸煮锅 工业中广泛使用蒸煮锅加热各种物料，并要求尽可能快地加热，这不同于烹饪用的煮锅，使用的蒸汽 压力一般比较高，安装在这类煮锅上面的疏水阀要能及时排除空气和冷凝水，并能在启动工况和运行工况 下自如的排放冷凝水，因此，浮球式疏水阀是最佳选择。如果蒸汽进口相对的一侧安装排空气阀，煮锅启 动时间就会缩短。 如图11.9.1所示，浮球 - 热静力式疏水阀安装在靠近排放点的地方，在出口靠近地面的地方安装热动 力疏水阀也是一个不错的选择，但需要并联一个排空气阀以达到最大效率。在一些小型煮锅上也可以安装 压力平衡式疏水阀，但要在前面加装冷却段。 如图11.9.2所示，当疏水阀不能安装在煮锅的底部时，可加装内部虹吸管连接到带破汽锁装置的浮球 疏水阀。 倾斜式制程煮锅 倾斜式煮锅(图11.9.2)的特点是经常会产生蒸汽汽锁而关闭疏水阀，原因就是冷凝水必须通过一根上升 管从底部排至耳轴处的出口，当上升管充满蒸汽后就会使疏水阀关闭，阻止了冷凝水的外排，所以疏 制程设备 FT FT - C TD BPT SM No.8 IB 浮球 - 热静力 浮球 - 热静力 热动力 压力平衡 双金属 液体膨胀式 倒吊桶 （带破蒸汽汽锁） 蒸煮锅 - 固定式 A B B1 B 蒸煮锅 - 倾斜式 B A 蒸馏罐 A 工业高压锅 A B1 蒸煮锅 A1 B1 蒸汽加热台 B B6 A2 酿造煮锅 A1 B 蒸发器 A1 B B1 硫化机 A B1(仅夹套型) B1 806 图11.9.1 带浮球式疏水阀的固定式煮锅 排空气阀 浮球 - 热静力式疏水阀组 至冷凝水系统 说明：A - 最佳选择；B - 可接受的选择；1 - 并联排空气阀；2 - 需要冷却段长度至少1m 6 - 带防气阻碟片 应用场合 疏水阀型式 表11.9.1 疏水阀选型之七 — 制程设备 11.9.3 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 破汽锁装置的浮球式 疏水阀 图11.9.2 带虹吸管的倾斜式过程煮锅 排气阀 至冷凝水系统 蒸馏罐 蒸馏罐通常为大型容器，产品在里面进行蒸煮处理，使用的蒸汽压力相对较低。例如，把密封的罐头食 品放在蒸煮器里，通入蒸汽加热或煮熟罐头。门关好后，必须保证所有的空气和冷凝水排除并进入干饱和蒸 汽。浮球-热静力式疏水阀（内置排空气阀）是理想的选择，尤其是它能在较低压力下排出大量冷凝水。 在这样一个巨大蒸汽空间内，空气的排除可能会是一个问题，如果空气不能排走，制程温度就会下降 导致产品报废，如果蒸汽进口在底部，应该在顶部安装压力平衡式排气阀，如果在顶部进汽应在底部加装 排气阀(见图11.9.3)。 水阀必须带破汽锁装置。 如果蒸汽在顶部进入煮锅夹层，需加装排空气阀以便缩短启动时间。 浮球热静力疏水阀组 排汽阀位于顶部 当蒸汽顶部进入时， 在此安装排气阀。 蒸汽也可 由此进入 蒸汽入口 图11.9.3 烹饪用低压蒸煮器 门 至冷凝水系统 807 11.9.4 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 蒸汽进入 图11.9.4 需要大量排空气的工艺蒸馏罐（空器未按比例绘制） 冷凝水直排 排出空气 冷凝水直排 空气排出口要高于蒸馏罐的底部 图11.9.5 工业蒸煮锅 冷凝水出口 冷凝水出口 蒸汽进入 蒸汽疏水 未按比例 工业高压锅 如图11.9.4所示，另一个方法是采用自作用温控来排除大型高压锅内的大量空气，当系统带冷却循环 时，疏水阀和排气阀必须并联。 蒸煮锅 热量通过蒸汽夹套提供，在起机阶段夹套内充满大量空气。蒸汽进口位置可以在夹套的底部、中部或 顶部，前两个位置需要在夹套的顶部装压力平衡式排气阀（见图11.9.5），但如果进口位置在顶部，需靠 近底部安装排气阀。如图所示，需要采用浮球-热静力式疏水阀排水，也可以选择热动力式疏水阀，但通 常需加装与之并联的排空气阀。 蒸汽加热台和热板 使用这种设备的行业和工况变化很大，比较典型的应用是瓦楞纸生产过程的最后的烘干程序(图11.9.6)。 根据纸板厚度的变化，加热板的压力和蒸汽负荷也相应变化。可采用浮球 - 热静力疏水阀或压力平衡式疏水 阀，也可以采用热动力式疏水阀疏水。 808 11.9.5 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 通常，蒸汽不是从加热板的一端进入，冷凝水也不是从另一端排放，因为这样冷凝水（包括空气）也 会逐一经过相连的所有部分最后才到达疏水阀，将会延长加热时间，使加热板的最后部分温度迟迟不能上 升。比较好的方法是加热板的各部分单独进蒸汽，并单独疏水。如图11.9.6所示，压力平衡式疏水阀通常 也适合这种应用。 图11.9.6 带压力平衡式疏水阀的 冷凝水进入 蒸汽进入 冷凝水排出 酿造煮锅 这是一种非常专业的蒸发器，因此处理方法也很特别，通常蒸汽从蒸发器的底部进入，由于蒸发器对 换热量的要求很高，锅炉设备会导致尖峰负荷，产生汽水共腾现象。所以在蒸发器的进口端安装一汽水分 离器，可提高进入蒸发器的蒸汽干度。 在底部盘管的排水口处应安装浮球 - 热静力式疏水阀，加热器必须保证极高的换热性能，使其负荷稳 定并在加热器内部产生持续的湍流，这就需要疏水阀具有连续排放、排量大（无论是较大的起机负荷，还 是较小的运行负荷都能应付自如的特点）。浮球 - 热静力式疏水阀可以达到良好的疏水效果。 排空气也非常重要，如果加热器的设计要求空气由冷凝水出口排放，则必须增加系统排空气的能力， 疏水阀并联排气阀将会更有利于系统启动(见图11.9.7)。 有时由于系统设计的原因，会导致空气在某些地方积聚，所以安装单独的排气阀装置是很有必要的。 图11.9.7 酿造煮锅 至冷凝水系统 至冷凝水系统 汽水分离器疏水 蒸汽进入 浮球 - 热静力式疏水 阀和排气阀并联 至冷凝水系统 热板 809 11.9.6 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 物料进入 蒸发器、加热器和再沸器 蒸发器在设计和使用上是多种多样的，但基本上都采用热交换器来加热制程流体，如图11.9.8所示。 蒸汽加热器通常为一组水平管，也可以使用垂直管，通常以排管式或管束式布置，蒸汽在管内流动，排管 可安装在蒸发器壳体内，或直接使用一外部加热器或一再沸器，其应用原理都基本相似。系统起机时的冷 凝水负荷要大于沸腾时的负荷，但换热器的换效热率在任何时候都非常重要。 不管冷凝水负荷大小疏水阀 都要能自如的排除冷凝水和空气。 浮球式疏水阀是最佳选择，要安装在冷凝水排放点的附近，否则，就要安装带破汽锁装置的浮球式疏 水阀，有必要的话还要再并联一个排气阀。 当压力很高或有水锤现象发生时，可选择倒吊桶式疏水阀，但必须并联安装排气阀。对于某些换热 器，额外安装排空气阀可提高系统出力，对于多级蒸发器，安装排气阀会使问题变的很复杂，因为蒸发器 的某一级或几级应可能在真空下工作，所以必须做一些特殊布置，可使用自动疏水阀泵。冷凝水可能会有 腐蚀性，排放时可听取专家建议。 硫化机 从硫化室出来的冷凝水可能会带有酸性，对一些疏水阀产生腐蚀，浮球-热静力式疏水阀依然是最佳选 择，或者是和排气阀并联在一起的倒吊桶式疏水阀。不管选择哪一种，必须是抗腐蚀的不锈钢结构。冷凝水 由于被污染要直接排放掉，不能回收，疏水阀需定期清理。 蒸汽在硫化室的底端进入，需要在相对的另一高端安装高性能的排气阀，这样排水和和排气就更容 易。 图11.9.9 硫化机 蒸汽进入夹套 室门 蒸汽夹套 夹套或硫化室 内的排气阀 硫化室 蒸汽进入硫化室 夹套中的冷凝水排至冷凝水系统 来自硫化室 的冷凝水直排 图11.9.8 蒸发器 蒸汽进入 排气阀 浮球热静力式疏水阀 物料出口 加热器 至冷凝水系统 810 11.9.7 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册 Questions 1. Which of the following is critical on small jacketed pans fitted with balanced pressure traps? a| They must be supplied with dry saturated steam  b| The condensate line must rise after the trap to increase backpressure  c| The trap must not be fitted with a 'near-to-steam' thermostatic capsule  d| The trap must be fitted on an unlagged cooling leg  2. Where should air vents be fitted on jacketed process vessels? a| On the steam inlet to the vessel  b| At the bottom of the vessel  c| At a point furthest away from the steam inlet and horizontal to it  d| It is not necessary to fit air vents on jacketed process vessels  3. How does a tilting pan differ from a fixed pan for condensate removal? a| Tilting pans produce less condensate  b| Tilting pans can only drain condensate when in the tilting position  c| Tilting pans can suffer from steam locking conditions  d| There is no difference between them  4. What can cause problems on large retorts and industrial autoclaves? a| Air not venting properly from the vessel  b| Wet steam supplied to the vessel  c| Dry steam supplied to the vessel  d| Steam locking occurring due to long condensate drain lines  5. Where should automatic air vents be placed on large vessels? a| On the steam supply line to the vessel after the control valve  b| On the top or bottom of the vessel opposite the steam inlet  c| Automatic air vents are not necessary on such vessels  d| On the condensate manifold supplying a group trap arrangement  6. Which of the following statements is true? a| Tilting boiling pans do not generally suffer from steam locking  b| Retorts should not be air vented under any circumstances  c| Brewing coppers use less steam at start-up than when running  d| Condensate from vulcanisers must be passed to waste  1: d, 2: c, 3: c, 4: a, 5: b, 6: d Answers 11.9.8 蒸汽疏水阀的选型 — 制程设备 章节11.9第11章 蒸汽疏水 蒸汽和冷凝水系统手册