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9.2 冷凝水回收管径计算和布管
发布时间:2016-11-10 16:40:08

冷凝水回收方式依赖于冷凝水收集区域和回收区域的压力差,当工况为正压差时,依靠疏水阀前端压力的驱动就可以很容易把冷凝水直接回收到集水罐,无需其他特殊设备;当工况为负压差时,则需要使用动力泵来输送冷凝水。因此,选用什么方式回收冷凝水,首先得准确计算疏水阀后的背压。

1、 疏水阀后的背压

冷凝水管每爬升1米产生0.1bar背压,每水平方向流动10米产生0.1bar背压,再加上管道的压力损失,再加上终端集水槽内的压力,若集水槽为开放式,则压力=0,若集水槽为封闭式,则看实际压力表的压力。

若冷凝水是回收到闪蒸罐,则读取闪蒸罐上压力表的压力即可。

还要注意一点,冷凝水管道若选型过小,则压损较大,背压就越高。

2、 疏水阀排水管道布局


A、从设备到疏水阀这一段,管内为冷凝水;疏水阀后排水管和公共回收管,则是汽水混合介质,即冷凝水+闪蒸汽。

因为设备内的压力和疏水阀内的压力相同,冷凝水不会闪蒸成蒸汽。冷凝水是在重力作用下沿管道流到疏水阀的,所以设备冷凝水出口到疏水阀之间,一定要有一定高度,产生重力压差(静水压),即我们常说的水头,这样冷凝水才能从设备排出来。

B、大多数时候疏水阀后冷凝水管道都有提升,但是当设备压力比较低,或者是设备压力本来不低,但是设备前有气动控制阀,当温度达到设定温度时,控制阀会关闭,这是设备内几乎没有压力或压力非常低,所以这些工况则尽量避免后面管道提升,且最好增加前端的设备与疏水阀的高度差。

C、疏水阀后冷凝水提升管道,要接到回收主管的上部而不是底部,若接在底部,可能会出现大量冷凝水回流,产生水锤破坏疏水阀。

3、疏水阀布管建议

A、 疏水阀前排水管尽量缩短,一般建议在1米以内,不要超过2米;否则容易产生“蒸汽綁”问题;

B、 用汽设备冷凝水出口与疏水阀之间的垂直高度一般为10倍管径,10D。

C、 装疏水阀的那一段管道尾部不能往上翘,尽量水平或尾部稍微下压一点点。因为尾部上翘会导致疏水阀泄漏。

4、用泵回收冷凝水

当冷凝水输送距离较远,背压较高时,传统的方法是先将水收集到一个储水罐,再用电动离心泵增加压力,将水打到锅炉房去。但是电泵最大的问题是“汽蚀”和噪音。

离心泵在高速旋转时,会在叶轮的中心区形成一个低压区,把水吸入泵内,同时也有部分高温冷凝水因为压降产生部分闪蒸汽,附着在高速旋转的叶轮上形成蒸汽气泡,随着叶轮旋转,气泡瞬间破裂,这就是我们常说的汽蚀空化,严重损伤叶片和其他内部件,造成泵故障。

因此,建议选用机械式动力泵。

动力机械泵是引入外来动力源(蒸汽或空气),不存在汽蚀问题,也无需用电,所以对一些有防

爆要求的厂区,或没有电源的区域非常合适。

5、冷凝水回收管道选型计算

           冷凝水回收管管径,是根据相关压力、冷凝水流量等参数计算出来的。一般设备厂商已经设计好了疏水阀前的管径,疏水阀也选用与管道同口径或稍小口径的,这里举例说明疏水阀后公共回收管口径的计算。

          举例:某台或几台设备的蒸汽压力都是6barg,冷凝水排量合计为5t/h,安装了浮球式疏水阀,冷凝水背压为0.5barg,要求计算冷凝水公共回收管应该选多大?

解:首先,我们要知道,疏水阀后回收管内为与蒸汽同温同压的高温饱和水,还有一部分闪蒸汽,是两相流,是汽水混合介质,所以计算管道时,先要考虑冷凝水和闪蒸汽的质量流量比例和体积流量比例,再考虑流速的因素。

A、 确定水和汽的质量流量

      当高温冷凝水突然从6barg降到0.5barg时,从《1.3 闪蒸汽》章节中查表得知,有10.33%的冷凝水会变成闪蒸汽,即闪蒸汽质量流量=5000*10.33%=516.5kg/h,剩下的液态冷凝水质量流量=5000-516.5=4483.5kg/h

B、 确定水和汽的体积流量

      查蒸汽表得知,0.5barg压力时饱和水的比容=0.00105253 m3/kg,其倒数就是水的密度=950kg/m3

0.5barg压力时蒸汽的密度为0.84717 kg/m3

由此算出水的体积=4483.5/950=4.72 m3/h

闪蒸汽的体积=516.5/0.84717=609.68 m3/h

      蒸汽的体积是水的体积的609.68/4.72=129倍,即蒸汽在管道内占的空间比水占得空间要大得多,在这个管道里,水的体积几乎可以忽略掉,所以接下来计算管径时,应该按照蒸汽管道来考虑,应该按蒸汽流速来计算。

C、 确定冷凝水管径

      因为是湿蒸汽,流速只能按15-20m/s来考虑,这里以20m/s计算。

查《8.2 蒸汽管道选型表》得知,0.5barg压力,流速20m/s,闪蒸汽流量516.5kg/h时,应该选用DN100的管道。从下图可看出,DN100的最大流量为559kg/h,所以选用DN100是合适的。


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