为每次启闭排水阀门所需的凝结水储存空间,储存空间的大小决定着排水频次,实际上该空间远远小于疏水阀所设计的单位时间排水量,导致排水时间短、间歇排水频次增高,是疏水阀使用寿命短,失效快的重要原因。排水频次的增高加大了蒸汽的泄漏。
2.2驱动方式决定了排水时的漏汽率
2.2.1热动力型疏水阀其工作原理靠汽液二相流密度之差直接控制排水阀门启闭,因凝结水与蒸汽处于混合状态,在凝结水的排放过程中很难控制“只排水、不排汽”。该驱动方式是导致漏汽率高的根本原因。
2.2.2机械型疏水阀其工作原理为汽液二相流进入壳体之内停存,实现汽液分离,随着凝结水量的增加,驱动阀体内设有的浮球或浮筒运动,通过连接部件启闭排水阀门工作。该驱动方式在排放凝结水过程中的蒸汽泄漏是不可避免的,在疏水阀正常工作时漏汽率可控制在允许范围内,但当排水阀门失效、失控、关闭不严时会导致蒸汽直排,造成蒸汽流失浪费无法估算。
2.2.3热静力型疏水阀其工作原理,依据热敏原件对温度变化的反应产生热涨冷缩物理变化实现启闭排水阀门,控制凝结水间歇排放。关闭排水阀门的设定温度决定疏水阀排水时的漏汽率,设定温度过低易造成设备内积水影响生产效力,反之造成排水时的蒸汽泄漏。
疏水阀“使用寿命短,失效快,排水时漏汽”,除上述因素外,不排除因凝结水水质不良对其使用性能造成的影响。
综述,笔者所谈疏水阀“使用寿命短,失效快,排水时漏汽”等问题根源的目的,是为引起业内及相关人士对疏水阀问题原因的认识,进一步引深疏水阀不按蒸汽凝结水的产生过程及变化规律进行分类设计排水方式,是造成现流通使用疏水阀普遍存在,“使用寿命短,失效快,排水时漏汽”的问题根源。将疏水阀
6
定义成“低值易耗品”是远远不够的,其使用寿命低不是问题的关键,疏水阀不能正常工作,其一,当不能正常排水时造成设备积水温度低,不能正常生产。设备操作人员能及时发现,更换即可,更换费用有限。其二,当疏水阀失效造成的排水阀门失控、关闭不严或不关闭导致的蒸汽直排,操作人员很难及时发现,判定及时解决,(①疏水阀本身没有漏汽提示功能。②绝大多数用能企业已将凝结水进行并网密闭回收,局部使用环节,疏水阀失效漏汽难以发现。)该情况普遍存在,所造成的蒸汽热能直接浪费数目惊人。从这个角度观察疏水器的性能及质量,将其判定是“低值易耗品”,不能直接反应其造成蒸汽热能流失浪费的本质,仅此一项问题将其判定为“耗能产品”并不为过。
据不完全统计,国内不同行业现使用疏水阀的数量在两千万支以上,这就意味着存在两千万个以上的泄漏点,每时每刻都在泄漏着蒸汽,其造成的蒸汽热能的浪费无法估算,所浪费的煤、水、电资源及对环境造成的破坏会让有责任心的世人感到惊恐。 结束语:
为完成国家制定的“十三五节能减排”目标,蒸汽领域的节能减排规划目标应首先放在解决耗能疏水阀的使用上,淘汰现流通使用的耗能疏水阀,推广高效率、长寿命疏水阀的工作迫在眉睫、刻不容缓,希望有识之士携手共进,为完成国家“十三五节能减排”目标做出贡献,造福社会,造福人类,为圆我伟大中华复兴之梦做出应有贡献。 参考文献:
1. 疏水阀 术语、标志、结构长度GB12250-2005 2. 蒸汽疏水阀 技术条件GB22654-2008
7
第二篇
揭秘“疏水阀”耗能问题根源
摘要:
1. 疏水阀排水控温功能的缺失,导致高温凝结水经疏水器排出后产生二次汽化,造成系统排放环节所谓余压余热的产生。
2. 疏水阀功能及质量检测标准中对凝结水的排出温度没有控制要求,现流通使用的疏水阀均不带排水控温功能。
3. 二次蒸汽的产生量来源于水中高显热,水中高显热的流失浪费直接影响蒸汽热能的一次利用率。
4. 系统排放环节“余压余热”的产生及排放是饱和蒸汽系统热能流失浪费的最大根源。 5. 疏水阀排水控温功能的缺失是造成蒸汽热能无功损耗、热能流失浪费的最大根源。
关键词:余压余热 排水控温功能的缺失 水中高显热 高温凝结水 二次蒸汽 排水控温100℃以下 热能流失浪费的最大根源 序言:
疏水阀是饱和蒸汽系统不可缺少的配套使用原件,其功能是将蒸汽放热后产生的凝结水自动排出,排水时阻止蒸汽的泄漏。
自第一代具备自动排水功能的疏水阀诞生已有100多年的历史,在这个漫长的历史过程中,虽经几代人不懈的努力研发出不同驱动类型的疏水阀,用于满足不同工况的使用,但未能从根本上发现和解决饱和蒸汽系统排放环节所谓余压余热产生的根本原因。余压余热产生及排放已成为饱和蒸汽系统热能流失浪费久治不愈的世界难题。
8
一、 系统排放环节余压余热产生的问题根源
1.1疏水阀“排水控温功能”的缺失是导致“余压余热”产生的最大根源 疏水阀正常工作时所排凝结水均为高温带压凝结水,其温度高于100℃,压力大于0.01Mpa,由于疏水阀没有控制排水温度功能,凝结水经疏水阀排出时水中高显热从系统内排出后进入低于凝结水压力及温度环境,即会产生二次汽化。凝结水不管采取何种输送方式,系统排放环节都会出现所谓“余压余热”。 1.2疏水阀排水时的漏汽问题
不同驱动类型的疏水阀,因均采用间歇排水的方式进行排水,其排水节门的关闭速度决定着漏汽率,(热静力型疏水阀根据关闭阀门的设定温度决定)。疏水阀正常工作时的漏汽率是系统排放环节余压余热产生的次要问题。
1.3疏水阀功能及质量检测标准[1][2]中,对疏水阀的功能检测以自动排水为前提,质量检测以排水时的漏汽率及使用寿命为检测依据,对疏水阀所排凝结水的温度没有控制要求,所以现流通使用疏水阀均不带排水控温功能,直接导致系统排放环节“余压余热”的产生。
二、“余压余热”的产生及排放,造成凝结水中高显热流失浪费的问题分析 高温带压凝结水的排放导致二次蒸汽的产生,造成平均8---15%的蒸汽浪费 疏水阀正常工作时所排凝结水的压力大于一个大气压,温度高于100℃,水中显热值大于419kj/kg,凝结水经疏水阀排放到常压环境,会立刻降压、降温,产生部分二次蒸汽。部分高温凝结水汽化后,水中高显热降至419kj/kg以下,温度降至100℃以下,显热值大于419kj/kg的部分转变成二次蒸汽热焓。二次蒸汽的产生量来源于水中高显热,水中高显热的流失直接影响蒸汽热能的一次使用效率。
二次蒸汽产生量及蒸汽热焓的利用率计算方法如下:
1、蒸汽热焓利用率=(1-水的显热/蒸汽热焓)×100% ------------ (1)
9
2、排放100℃蒸汽凝液时蒸汽利用率=(1-419/蒸汽总热焓)×100% ----(2) 注:419kj/kg为100℃蒸汽凝液的显热值
3、高温蒸汽凝液的二次汽化质量=[高温蒸汽凝液的显热-100℃蒸汽凝液显热(419kj/kg)]/ 100℃蒸汽的汽化潜热(2257 kj/kg) ----------------(3)
通过以上公式计算得出的不同压力蒸汽的参数见下表: 蒸汽压力 参 数 温度,℃ 凝液显热值,kj/kg 汽化潜热,kj/kg 总焓,kj/kg 一次热焓利用率(%) 排等压蒸汽凝液时的二次气化质量,kg/kg 排放100℃蒸汽凝液时的热焓利用率(%) 蒸汽凝液排出温度控制在100℃,提高的热焓使用率(%) 0 3.2 9.14 13.04 15.75 84.34 84.52 84.8 84.94 85 0 0.04 0.11 0.16 0.19 0.0MPaG 0.1MPaG 0.5MPaG 1.0MPaG 1.5MPaG 100 419 2257 2676 84.34 120.42 505.6 2201.1 2706.7 81.32 158.92 670.9 2086 2756.9 75.66 184.13 781.6 2000.1 2781.7 71.9 201.45 859 1935.1 2794 69.26 通过上表不难看出:
排放100℃的凝结水二次蒸汽的产生量为零,蒸汽热焓利用率为84.34%; 排放158.92℃凝结水的二次蒸汽产生量为0.11kj/kg,蒸汽热焓利用率为75.66%; 排放201.45℃凝结水二次蒸汽产生量为0.19kj/kg,蒸汽热焓利用率为69.26%。 如将158.92℃、201.45℃凝结水的排出温度控制在100℃以下,即可分别消除0.11kj/kg、0.19kj/kg,二次蒸汽的产生,可分别提高9.14%、15.75%蒸汽热焓的一次利用率。二次蒸汽的产生直接影响蒸汽热焓的使用效率。
如此说明,只有将高温凝结水的排出温度控制在100℃以下,将水中高显热存留于系统之内,控制高显热的流出才能从根本上解决排放环节“余压余热”的
10