Q
Q&A常见问题
QUESTION&ANSWER
Q&A常见问题解答
Q:Q1. 圆孔一直开着,蒸汽是否泄漏?

因为有开放的孔,人们就会认为蒸汽泄漏可能很严重,但实际泄漏的蒸汽却出乎意料的少。

大气压下,水变成气体,体积会增大1600倍。因此在大气中,很少量的蒸汽,也会用肉眼看到白色的气体。 另外,高温的(100℃以上)凝结水,排放到大气中时,伴着声音,会瞬间爆发性地汽化,变回蒸汽(再蒸发产生的蒸汽叫闪蒸汽)。 因此,即便没有漏气,在管道周边外观,看到的闪蒸汽,给人大量蒸汽泄漏的错觉。 蒸汽压力超过0.1MPaG(温度120℃)时,从排放孔只排放蒸汽的量和只排放凝结水时产生的闪蒸汽量比较,闪蒸汽量要高于前者。蒸汽压力越高,这个差数越高。因ORIFICE-TRAP 的凝结水排放是持续的,当凝结水排放到大气中时,白色的闪蒸汽(不是蒸汽泄漏)会持续不断在眼前显现, 并被误认为是蒸汽在泄漏。 其实是因为凝结水没有滞留,在持续有效地排放,因凝结水的温度接近饱和温度,凝结水排放到大气的瞬间,爆发性的膨胀产生的闪蒸汽增多, 说明ORIFICE-TRAP在有效工作。

我们用数据看下,即便有开放的孔,蒸汽也很难泄漏的事实。ORIFICE-TRAP的凝结水排放孔,通过的凝结水及蒸汽的流量,是由前后的压力决定的。按化工流量计算公式计算,1Mpa.G的压力下, 凝结水排放能力100kg/h的ORIFICE-TRAP ,只排放蒸汽时(排放到大气中),蒸汽流量是3.7kg/h,是凝结水排放能力的3.7%。这个数据是假定100%蒸汽, 没有凝结水的情况下的数据。而实际上是不可能有100%饱和蒸汽的,只要有一点凝结水,泄漏的蒸汽量就比这个数据低。当凝结水量减少到排放能力的10%时,只有0.37%的蒸汽泄漏。传统热动力型疏水阀(DISK型)排放凝结水后,要借用泄漏的蒸汽的力量关闭阀门,因此即便是新品,也会有凝结水排放量的10%的蒸汽泄漏。

Q:Q2. 蒸汽管道,冬季和夏季的凝结水量相差10倍以上,用同一孔径的排放孔可以应对吗?

冬季和夏季的相差有多大?人们想当然认为「冬季和夏季的凝结水量也会相差10倍以上吧?」但实际蒸汽管道的凝结水量夏季比冬季最多减少30%。 管道的凝结水量计算如下

                     

  

      ΔT=蒸汽温度-外气(大气)温度(℃)

      L=管道长(疏水阀之间的距离)(m)

      D=管道的外径 (㎜)

      d=管道的内径(㎜)

      H=蒸汽潜热(kcal/kg)

按这个公式, 与夏季和冬季有关的数据只有ΔT,和凝结水量有比例的关系,通过比较夏季和冬季的ΔT,可知道这个差异。比如,以裸管为例, 假定裸管的表面温度是蒸汽的温度(实际裸管表面温度比这个低),冬季气温是-5℃, 夏季气温是35℃,则如下图。
                

蒸気圧力 配管表面温度 夏のΔT 冬のΔT (夏のΔT/冬のΔT)×100
0.5MPaG 150℃ 150-35=115 150-(-5)=155 74%
1.0MPaG 180℃ 180-35=145 180-(-5)=185 78%
2.0MPaG 214℃ 214-35=179 214-(-5)=219 82%

 

蒸汽压力越高,夏季和冬季的差异越小。夏季的凝结水量比冬季最多减少30%,ORIFICE-TRAP(蒸汽-疏水器)在凝结水负荷率50%为止,没有任何蒸汽泄漏,因此按冬季的凝结水量提供合适的排放孔,在使用上就不会有任何问题。

Q:Q3. 只有蒸汽,没有凝结水产生时, 蒸汽是否泄漏?
 现实中,没有100%饱和蒸汽:热能从高处向低处流动,即便对加热设备及蒸汽管道进行保温,都无法避免散热产生的凝结水。 现实中,不产生凝结水的饱和蒸汽是不存在的。 但, 即便有凝结水为零的饱和蒸汽,泄漏的蒸汽量也是少到令人吃惊的程度。

闪蒸汽,会有蒸汽泄漏的错觉:大气压下,水变成气体,体积会增大1600倍。因此在大气中,很少量的蒸汽,也会用肉眼看到白色的气体。另外,高温的(100℃以上)凝结水,排放到大气中时,伴着声音,会瞬间爆发性地汽化,变回蒸汽(再蒸发产生的蒸汽叫闪蒸汽)。因此,即便没有漏气,看到周边管道外观出现的闪蒸汽,也会让人有大量蒸汽泄漏的错觉。

ORIFICE-TRAP(蒸汽-疏水器)
的凝结水排放孔,通过的凝结水及蒸汽的流量,是由前后的压力决定的。按化工流量计算公式计算, 1Mpa.G的压力下,凝结水排放能力100kg/h的ORIFICE-TRAP ,只排放蒸汽时,蒸汽流量是3.7kg/h,是凝结水排放能力的3.7%。这个数据是假定100%蒸汽,没有凝结水的情况下的数据,而实际上是不可能有100%饱和蒸汽的,只要有一点凝结水,泄漏的蒸汽量就比这个数据低。传统热动力型疏水阀(DISK型)排放凝结水后,要借用泄漏的蒸汽的力量关闭阀门,因此即便是新品,也会有凝结水排放量的10%的蒸汽泄漏。

Q:Q4. 重启设备时,发生10倍以上的凝结水,会不会发生启动时间长,或发生水锤现象?
 早晨重启冷却的加热设备时,大部分凝结水是由把设备的金属材质,如,铁、不锈钢等加热到运行温度所消耗的蒸汽产生。 感觉比正常运行时发生的凝结水量多很多,但实际计算并没有那么多,因此这个不是影响启动时间的因素。

主要原因是,停产休息时,空气会占据蒸汽室。生产结束,疏水阀关闭,蒸气室内残留的蒸汽散热后变成凝结水,体积缩小,蒸气室内产生真空,外部的空气就会侵入。如果不排出这个空气,启动时,蒸汽无法顺利流入,凝结水也无法顺畅排放。即,空气不能排出才是影响启动效率的关键。

传统疏水阀,通路复杂弯曲,阀门只能通过液体,气体无法通过,因此空气也无法通过。 虽然有利用空气和蒸汽的温度差通过阀门的方法,但效果并不理想。ORIFIE-TRAP 流路成一字型,排放孔一直开着,没有妨碍通行的阀门,空气会迅速通过排放,蒸汽也就能快速流入,启动时产生的凝结水也会紧随空气排放。 因为都是按设备的最大凝结水排放量选定ORIFICE-TRAP机型,不存在凝结水太多,排放不出去的问题。根据35年的运营经验, 只要根据正常运行时的最大凝结水量选择合适的ORIFICE・TRAP型号, 把传统疏水阀换成ORIFICE・TRAP后, 启动时间平均可节省15分钟。而且原来传统疏水阀解决不了的水锤问题也消除了。
Q:Q5. 加热设备的蒸汽负荷经常变动,而O-疏水阀的排放孔径不变, 凝结水的排放是否有问题?

ORIFICE・TRAP 是根据安装设备的最大凝结水产生量来设计的排放孔径,因此无论负荷如何变动, 不存在凝结水排放不净的问题。只会存在负荷率降低时, 蒸汽是否泄漏,泄漏多少的问题。

 

下图的曲线,体现了随着凝结水量负荷的变化,蒸汽泄漏量的变化。

凝结水量是横轴,蒸汽泄漏量是纵轴,以ORIFICE・TRAP的 No,6型号为例,压差0.5MPa

凝结水最大排放能力172kg/h、换算成100%的横轴。

蒸汽最大排放能力8kg/h,换算成100%纵轴。

凝结水负荷率 50%为止,蒸汽泄漏为零。

凝结水负荷率50%以下开始,蒸汽开始有泄漏。

  qa02.jpg

凝结水负荷率25%时, 有10%的蒸汽泄漏。换算成蒸汽泄漏数量就是,:

8kg/h×10%=0.8 kg/h, 仅仅是凝结水排放能力 (172kg/h)的0.47%。

--凝结水负荷率10%时, 有30%的蒸汽泄漏。换算成蒸汽泄漏数量就是:

8kg/h×30%=2.4 kg/h, 仅仅是凝结水排放能力 (172kg/h)的1.4%。

以上的关系, 和蒸汽压力无关,在实际应用中都成立。

即ORIFICE・TRAP在凝结水负荷率仅仅是10%时, 蒸汽的泄漏量也要比传统疏水阀在正常使用状态下,排放凝结水时的同伴蒸汽少很多。

虽然蒸汽管道的压力不变,但因为气候温度的影响,凝结水量会有增减变动。但加热设备,一般只要蒸汽压力不变,凝结水量就不会有变动。一般凝结水量如果减少,加热的必要性减少,就会自动或人为关闭蒸汽的供应阀门,加热室内的蒸汽压力也随之降低。因为排放孔的出口侧压力几乎不变,如果蒸汽压力降低,ORIFICE・TRAP进口侧和出口侧的压差也会缩小,随之排放孔的排放能力也降低。即,即便凝结水的产生量减少,对ORIFICE・TRAP的凝结水排放能力的负荷率影响不大。一般加热设备,即便凝结水量减少,也不会增加蒸汽的泄漏量。

Q:Q6. 根据锅炉的常用压力选择O-TRAP后,如锅炉的压力发生了变化,是否影响凝结水的排放?
 锅炉的压力发生变化时,蒸汽温度也会变化,就会扰乱生产工艺,因此工厂会为稳定锅炉的蒸汽压力做各种努力,如果锅炉的蒸汽压力经常变化,是否有特殊情况?用以下的提问来回答这个问题比较合适。「选择ORIFICE・TRAP后,如蒸汽压力下降,对凝结水的排放有影响吗?」>


根据1.0MPaG的压力,选定ORIFICE・TRAP后, 压力下降了1/2, 到 0.5 MPaG的情况为例。


ORIFICE・TRAP凝结水的排放量计算公式如下:

 num02.jpg

      Q=凝结水流量 (㎏/hr)

      d=排放孔径 (㎜)

      Δp=压差 (㎏/c㎡)

      v=比容积 (m3/㎏)

凝结水流量 Q和

    num03.jpg
 有比例关系。

假设凝结水排放到大气中

蒸汽压力1.0MPa时,凝结水排放量是:
num04.jpg
蒸汽压力 0.5MPa 时, 凝结水排放量是:
num05.jpg
蒸汽压力降低1/2后, 凝结水排放量大约是70%.
 
 空气暖风机把空气从0℃加热到 100℃时,看一下凝结水量的变化比例,

从下列公式中获得凝结水量:

num06.jpg

      Q=凝结水流量(㎏/hr)

      传热面积 (㎡)(㎡)

      K=热贯流率 (kcal/㎡・hr・℃)

 ΔT=蒸汽温度-(进口侧温度+出口侧温度)/2(℃)br />
   A=50㎡

   K=40(kcal/㎡・hr・℃)

                  

 蒸汽压力1.0 MPaG时, ΔT=183-60=123
      num07.jpg

 蒸汽压力 0.5 MPaG 时,   ΔT=151-60=91
      num08.jpg
 
      num09.jpg

蒸汽压力从1.0降到0.5 MPaG, 但因为蒸汽温度也下降,凝结水量也准确降到70%。

すが、蒸気温度も下るので、
因此选定ORIFICE-TRAP型号后, 即便蒸汽压力从1.0降到0.5 MPaG, 但因为蒸汽温度也下降,凝结水量也准确降到70%,而选定ORIFICE-TRAP型号时,凝结水排放能力有20%左右的安全值,因此压力下降1/2,对凝结水的排放没有任何影响。

Q:Q7. O-疏水阀的排放孔太小,锅炉用水里含有的硅酸、钙的氧化物、锈等,是否会堵塞排放孔?

Fixed Orifice Type Steam Trap(固定孔式蒸汽疏水器) 的排放孔,被堵塞的频率大大低过传统疏水阀。

 Fixed Orifice Type Steam Trap(固定孔式蒸汽疏水器)的排放孔径最小φ0.5㎜, 最大φ10.0。

如发生堵塞现象,也是发生在孔径 φ1.0㎜以下的FIXED
ORIFICE TYPE STEAM TRAP(固定孔式蒸汽疏水器),孔径大于φ1.0㎜的,在实践经验中,几乎没有发生堵塞的。如今锅炉的性能提高很多,蒸汽中硅酸和钙等的氧化物含量极少,发生堵塞一般是由铁锈引起。如今FIXED ORIFICE TYPE STEAM TRAP(固定孔式蒸汽疏水器)的进口侧有材质是不锈钢的60Mesh 的Y型过滤器,一般的铁锈等杂质都能被过滤,因此一般不会堵塞。

Q:Q8. 闪蒸汽是什么?
 蒸汽设备中产生的凝结水(饱和水),排放到比蒸汽设备更低压力的大气中时, 因为压力差, 部分凝结水瞬间再蒸发变成蒸汽,此现象叫闪蒸汽(flash steam)。具体来说,压力 1.0Mpa•G的热交换机产生的凝结水,即蒸汽饱和温度183℃的水(饱和水)具有185Kcal/kg的热能(显热)。排放到大气中时,凝结水的周边压力由 1.0Mpa•G下降到 0.0Mpa•G, 0.0Mpa•G大气压力下,不存在 100℃ 以上的水,具有的热能也被限定在100Kcal/kg。因此失去了居所的多余的热能185-100=85Kca在瞬间( 1/10~1/20秒)释放消耗。15%的凝结水会变成闪蒸汽,1L的凝结水会膨胀到240L闪蒸汽。

压力和闪蒸汽发生量(ORIFICE・TRAP排放孔径Φ1.0㎜)
 蒸汽压力
(MPa・G)
 凝结水排放量
(凝结水100%)
(㎏/h)
 蒸汽排放量
(蒸汽100%)
(㎏/h)
 闪蒸汽量
(㎏/h)
 蒸汽排放量/
凝结水排放量(%)
闪蒸汽量/
凝结水排放量(%)
0.1   32.0  1.1  1.1  3.6  3.6 
0.3   45.0   2.0   3.6   4.3   7.9 
0.5   55.4   2.5   6.1   4.5  11.0 
1.0   75.4   4.4  11.3   5.8  14.9 
2.0  103.0   8.3  21.6   8.0 20.9 
3.0  120.0  12.4  30.0  10.3  25.0 
4.0  133.0  16.1  37.2  12.1  27.9 
5.0  162.0  24.9  51.8  15.3  31.9 

 
看到上记表格,是否会有哇~的惊诧? 很多人常识上认为,凝结水负荷率为100%,即只排放凝结水,没有任何蒸汽时,
ORIFICE-TRAP(蒸汽-疏水器)的出口侧的水蒸气状态最温和,而凝结水负荷率为0%,没有凝结水,只有蒸汽时, 蒸汽泄漏会很严重。 但事实上正好相反, 蒸汽压力0.1MPaG以下,饱和温度比较低的情况下,蒸汽排放量超过闪蒸汽量, 0.1MPaG压力以上, 因为压力高, 闪蒸汽量就增加很多。

因为闪蒸汽排放到大气中的瞬间,有爆发性的膨胀并伴有噪音,给人大量蒸汽在泄漏的错觉。特别是在1.0MPaG以上压力时,凝结水量多,气势很大,在凝结水负荷率100%时,达到最高。 ORIFICE・TRAP因连续排放凝结水,排放到大气中时,闪蒸汽的白雾会持续不断在眼前显现,常常被误会是蒸汽在泄漏。 其实是因为凝结水没有滞留,在持续有效地排放,凝结水的温度接近饱和温度,凝结水排放到大气的瞬间, 爆发性的膨胀产生很多闪蒸汽, 这说明O-TRAP在有效工作。

Q:Q9. 引进Orifice-Trap后,为何能提高生产效率?
关于ORIFICE・TRAP在传热工程学上的特征及对生产效率方面的提高, 可参照「ORIFICE・TRAP 引进案例」

说疏水阀支配加热工艺的生产效率,一点不言过。疏水阀的好坏, 单纯比较单个的疏水阀并没有太大意义。比起安装有疏水阀的个别装置,由几种加热设备组合构成的连续性整体生产工艺(比如生产瓦楞纸的Corrugator机器)上的问题才头痛。只有能持续稳定发挥每个加热设备的预期性能,整个生产工艺流程才能达到最高水准。反之,其中某个加热设备的某个组成装置的性能降低,这个装置就会成为降低整个生产流程效率的绊脚石。因此,可以说安装在加热设备上的疏水阀对加热设备的热效率起着支配性的作用。特别是疏水阀的出口侧同时连接在同一个回收管的情况很多,各个疏水阀并不是完全独立的状态,因此要格外留意根据某个疏水阀的泄漏故障,会影响整体生产工艺效率低下的问题。

疏水阀的故障可分为两大类, 一类是凝结水排放不出的闭锁故障, 一类是蒸汽泄漏的泄漏故障,闭锁故障时,安装有疏水阀的加热设备的热度上不去, 因能感知到加热功能降低,因此容易发现故障,但这种故障不会直接影响到其他加热设备的功能(凝结水的排放)。而泄漏故障,哪怕只有一个泄漏,或多或少也会对整体生产流程产生直接的不好的影响, 泄漏严重时, 凝结水回收管内的背压上升,导致连接在这个回收管上的所有其他疏水阀的凝结水都不容易排放, 从而降低了整个生产工艺的效率。特别是出故障的疏水阀位于离凝结水罐很近的下游位置,影响会很大,导致整个生产工艺都不稳定。但即便在这种情况下,安装有泄漏故障疏水阀的加热设备,因为加热性能几乎没有受到影响,虽然整体生产工艺的加热性能降低了,但很难发现这个出了泄漏故障的疏水阀。因为没有找到影响生产效率的真正问题出在哪儿,为了保障品质,会盲目想各种方法调整威胁生产工艺的要素(比如加减移送物件的移送速度),直到泄漏严重导致影响其他加热设备的温度显著降低,出现品质管理上的问题,或因凝结水回收不符合预期,才能注意到出泄漏故障的疏水阀, 因此早期发现泄漏故障的疏水阀是很难的。

现实中,因为认识不到传统疏水阀蒸汽泄漏的故障(因为排放到回收管,肉眼看不到),凝结水回收管内的压力上升,会影响整个生产流程的凝结水排放,因为凝结水的排放是间歇式的,加热设备的热功能就很不稳定, 不能发挥加热设备的最高生产率, 人们就容易错把降低了的生产率当做正常的生产率,严重影响了发挥加热设备的热效率。而
ORIFICE-TRAP(蒸汽-疏水器)不会发生蒸汽泄漏故障,能连续排放凝结水,凝结水回收管内的压力非常稳定,使各加热设备的凝结水不滞留,能连续有效排放,因此在凝结水的排放决定加热设备的热效率的关键问题上,ORIFICE・TRAP可以最大限度使整体生产工艺稳定持续保持最好的生产效率。
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