石油化工装置蒸汽疏水阀选用及配管设计

石油化工装置疏水阀的选用及其配管设计 2 蒸汽疏水 2.1 蒸汽加热设备或管道的疏水一般有以下两种方式： a) 经常疏水：在运行过程中，所产生的凝结水通过疏水阀自动排出。 b) 启动疏水：在启动、暖管过程中，所产生的凝结水通过阀门排出。 2.2 蒸汽加热设备或管道的下列各处应设经常疏水； a) 蒸汽加热设备（如油罐加热器、换热器等）凝结水出口管道； b) 蒸汽分水器、扩容器下部； c) 饱和蒸汽管道的未端或最低点，立管下端以及蒸汽管网每隔 200～300m 处； d) 汽分配管下部； e) 蒸汽管道减压阀或（和）调节阀前； f) 蒸汽伴热管未端。 2.3 蒸汽加热设备或管道的下列各处应设启动疏水： a) 蒸汽设备或管道启动时有可能积水而又需要及时疏水的最低点； 注：蒸汽设备指用蒸汽加热的设备及以蒸汽为动力的设备等。 b) 分段暖管的管道未端（如蒸汽支管与主管相接的切断阀前）； c) 水平管段每隔 100～150m 处； d) 水平管道流量孔板前，但在允许最小直管长度内，不得装设疏水点； e) 过热蒸汽不经常流通的管道切断阀前、入塔汽提管道切断阀前； 2.4 凡属 2.2 条 C 款规定的必须经常疏水处，均应在其管道下部设凝液包，其尺寸和要求按图 1-图 4 执行。 2.5 蒸汽管道的疏水量可按下列公式估算 2.5.1 蒸汽管道起动疏水的凝结水量： n ii tCqtCqW 60 21 222111 ×− ∆+∆= ……………………………………… (1) 式中： W ……… 凝结水量，kg/h; q1 ……… 单位长度钢管质量或单个阀门质量， kg/m 或 kg/个； q2 ……… 单位长度钢管或单个阀门的保温材料质量，kg/m 或 kg/个； C1 ……… 钢管的比热，kJ/(kg.k); 对于碳素钢可取 C1=0.4689,合金钢 C2=0.4856 C2 ……… 保温材料比热， kJ／kg.k; 可近似地取 C2=0.8374 △t1……… 钢管升温速度， ℃／min；，一般按 5℃／min 计算； △ t2……… 保温材料升温速度，℃／min；一般取△t2＝△1/2 i1,i2 …… 操作压力下过热蒸汽的焓或饱和蒸汽的焓和饱和水的焓，kJ/kg； n ……… 管道长度或阀门数量，m 或个。 2.5.2 蒸汽管道经常疏水的凝结水量： n ii QW 21 − = …………………………………………………… (2) 式中： Q ……… 蒸汽管道单位长度散热量，W/m； 其它符号同 式（1） 2.5 蒸汽疏水管径，一般可按表 1 范围采用 表 1 蒸汽疏水管的公称直径 DN mm 蒸汽主管 50 80 100 150 200 250 300 400 500 经常疏水 20 20 20 20 20 20 20 20 20 起动流水 20 20 20～25 20～40 20～40 25～40 25～40 25～40 25～40 2.6 蒸汽管道的疏水管切断阀应选用闸阀，当蒸汽表压力大于或等于 3.5Mpa 时，疏水管切断阀应装 两个串联闸阀。 3 疏水阀的选用 3.1 疏水阀首先应根据工艺条件、凝结水回收或不回收、安装位置等参照各种疏水阀的技术性能，选用 适宜的疏水阀型式。再根据疏水阀前后的工作压差和凝结水量、制造厂样本的试验数据或图表，决定疏 水阀的规格。 3.2 每台加热设备、蒸汽管道疏水点、伴热管道终点，一般应单独设疏水阀，如排水量超过单个疏水阀， 可并联使用相同类型的疏水阀，其排水量等于各个疏水阀排量之和。 3.3 蒸汽轮机、蒸汽泵应选用连续疏水的疏水阀。 3.4 蒸汽主管、蒸汽分水器下部管道、设备和仪表用的蒸汽伴热管道，可采用间歇疏水的疏水阀。 3.5 疏水阀工作压差的确定 3.5.1 疏水阀工作压差是指疏水阀入口压力与其出口压力之差。可按公式(1)计算。 △P＝P1－P2………………………………………………………………(1) 式中： P1------疏水阀入口表压力，Mpa； P2------疏水阀出口表压力，Mpa； △P-----疏水阀工作压差，Mpa。 3.5.2 疏水阀入出口压力的确定 a) 蒸汽管道连续疏水用疏水阀的入口压力 P1可取蒸汽管道压力的 0.95～1； b) 供蒸汽加热设备连续疏水用疏水阀的入口压力 P1 可比加热设备的蒸汽入口压力低 0.05～ 0.10Mpa； c) 疏水阀出口压力 P2取决于疏水阀后凝结水管道阻力，凝结水管道上升高度和凝结水回收容器 的操作压力。可按下式计算： P2＝0.01(H+h)+P3………………………………………………………………(2) 式中： P2------疏水阀出口表压力，Mpa； P3------凝结水回收容器的表压力，Mpa； H------疏水阀后系统阻力（水柱），m h------疏水阀后系统管道上升高度；m 3.6 疏水阀后的背压不得超过该疏水阀的最高允许背压，根据允许背压度的定义，允许背压度是允许最 高背压与人口压力之比的百分率，可写成： ％入口压力 允许最高背压允许背压度＝ 100× …………………………………………… (3) 或 允许最高背压=人口压力×允许背压度／100％…………………………………………（4） 3.7 蒸汽加热设备、蒸汽伴热管的凝结水量 3.7.1 一般蒸汽加热设备的每小时蒸汽用量即为凝结水量。 3.7.2 蒸汽伴热管道的凝结水量，可按蒸汽伴热管的每小时蒸汽用量计算。 3.8 疏水阀设计排水量 Wsh，应大于计算最大凝结水量 W，按下式计算 Wsh = kW……………………………………………………………………………（5） 式中：K----疏水阀选择倍率； W----计算最大凝结水量，kg/h; Wsh ----设计排水量，kg/h; 3.9 疏水阀的选择倍率 K 的确定 3.9.1 疏水阀选择倍率 K 是由安全因素和使用因素确定 a. 安全因素：主要考虑理论计算与实际使用的差异，如负荷、压力等对疏水阀排水能力的影响； b．使用因素：主要考虑启动时低压大疏水量的情况，设备迅速加热的要求。 3.9.2 疏水阀的选择倍率按表 2 执行 表 2 疏水阀的选择倍率 K 供 热 系 统 使用情况 K 蒸汽管道、蒸汽分水量、蒸汽伴热系统 连续 一般 2～4， 可采用 3 油罐排管或盘管加热器、换热器和一般工艺设备 连续 一般 2～3，可采用 2 凝结水量较大需迅速加热的设备、系统蒸汽管道 间歇 一般 3～4，可采用 4 4 疏水阀的安装 4.1 疏水阀尽可能布置在距加热设备凝结水排出口下游 300～600mm 处，对于恒温型疏水阀，则应留有 1～2m 长的不保温管段。 图 5 4.2 疏水阀一般应安装在水平管段上，阀盖朝上。热动力式、双金属式疏水阀可安装在垂直管盘上。 4.3 疏水阀的安装位置：应方便操作、维护和检修，应布置在地面或操作平台上。在有条件的地方，宜 将疏水阀成组安装。如蒸汽伴热管道的疏水阀，可按图 6～图 7 布置。 4.4 疏水阀人口管的设计 4.4.l 疏水阀人口管径应按凝结水量计算，但不得小于疏水阀接口直径。凝结水出口至疏水阀的入口管 段应尽可能的短，且使凝结水自流进入疏水阀，并符合 4.1 条要求。 4.4.2 每个疏水阀人口管的最低点，应装设排液管，并联的疏水阀可使用一根排液管，排液管上的阀门 应选用闸阀。 4.4.3 疏水阀前应设切断阀。 4.4.4 疏水阀与前切断阀间宜设置 Y 型过滤器（疏水阀本体带过滤器者除外）。过滤器的通道面积应为 凝结水管截面积的两倍。 4.5 疏水阀出口管的设计 4.5.1 疏水阀出口管径应按汽液混相计算，且不得小于疏水阀接口直径。 4.5.2 疏水阀后凝结水出口与回收系统问，必须安装切断阀，应选用闸阀，凝结水不回收或单独徘至无 背压设备可不设切断阀。 4.5.3 当凝结水回收时，疏水阀与切断阀之间，应设置 DN20 检查阀；当凝结水不回收直接排入边沟或下 水道时，可以不设检查阀。检查阀应为闸阀。 4.5.4 疏水阀后应设止回阀，唯热动力式疏水阀本体能起止回作用可不设止回阀。凝结水不回收或单独 排至常压设备时不设止回阀。 4.5.5 疏水阀出口管插入水箱水面以下时，应在弯头下方开ф8mm 小孔，详见图 8。 4.6 旁通管的设置 4.6.l 连续生产不能中断排除凝结水以及特殊重要的（或蒸汽量很多的）加热设备或温度有严格要求者、 可设置旁通管，旁通管应安装在疏水阀的上方或水平方向。 4.6.2 一般加热设备、蒸汽管道、伴热管道不应设置旁通管。 4.7 典型的疏水阀管道布置 4.7.1 凝结水回收的疏水阀管道布置 a. 蒸汽加热设备的疏水阀管道布置见图 9. b. 蒸汽管道的疏水阀管道布置见图 10。 4.7.2 凝结水不回收的疏水阀管道布置见图 11。 4.7.3 并联疏水阀的布置 a. 凝结水回收的疏水阀管道布置见图 12。 b. 凝结水不回收的疏水阀管道布置见图 13。 图 13 图 10