冷凝水回收方式依賴于冷凝水收集區(qū)域和回收區(qū)域的壓力差,當(dāng)工況為正壓差時,依靠疏水閥前端壓力的驅(qū)動就可以很容易把冷凝水直接回收到集水罐,無需其他特殊設(shè)備;當(dāng)工況為負壓差時,則需要使用動力泵來輸送冷凝水。因此,選用什么方式回收冷凝水,首先得準(zhǔn)確計算疏水閥后的背壓。
1、 疏水閥后的背壓
冷凝水管每爬升1米產(chǎn)生0.1bar背壓,每水平方向流動10米產(chǎn)生0.1bar背壓,再加上管道的壓力損失,再加上終端集水槽內(nèi)的壓力,若集水槽為開放式,則壓力=0,若集水槽為封閉式,則看實際壓力表的壓力。
若冷凝水是回收到閃蒸罐,則讀取閃蒸罐上壓力表的壓力即可。
還要注意一點,冷凝水管道若選型過小,則壓損較大,背壓就越高。
2、 疏水閥排水管道布局
A、從設(shè)備到疏水閥這一段,管內(nèi)為冷凝水;疏水閥后排水管和公共回收管,則是汽水混合介質(zhì),即冷凝水+閃蒸汽。
因為設(shè)備內(nèi)的壓力和疏水閥內(nèi)的壓力相同,冷凝水不會閃蒸成蒸汽。冷凝水是在重力作用下沿管道流到疏水閥的,所以設(shè)備冷凝水出口到疏水閥之間,一定要有一定高度,產(chǎn)生重力壓差(靜水壓),即我們常說的水頭,這樣冷凝水才能從設(shè)備排出來。
B、大多數(shù)時候疏水閥后冷凝水管道都有提升,但是當(dāng)設(shè)備壓力比較低,或者是設(shè)備壓力本來不低,但是設(shè)備前有氣動控制閥,當(dāng)溫度達到設(shè)定溫度時,控制閥會關(guān)閉,這是設(shè)備內(nèi)幾乎沒有壓力或壓力非常低,所以這些工況則盡量避免后面管道提升,且最好增加前端的設(shè)備與疏水閥的高度差。
C、疏水閥后冷凝水提升管道,要接到回收主管的上部而不是底部,若接在底部,可能會出現(xiàn)大量冷凝水回流,產(chǎn)生水錘破壞疏水閥。
3、疏水閥布管建議
A、 疏水閥前排水管盡量縮短,一般建議在1米以內(nèi),不要超過2米;否則容易產(chǎn)生“蒸汽綁”問題;
B、 用汽設(shè)備冷凝水出口與疏水閥之間的垂直高度一般為10倍管徑,10D。
C、 裝疏水閥的那一段管道尾部不能往上翹,盡量水平或尾部稍微下壓一點點。因為尾部上翹會導(dǎo)致疏水閥泄漏。
4、用泵回收冷凝水
當(dāng)冷凝水輸送距離較遠,背壓較高時,傳統(tǒng)的方法是先將水收集到一個儲水罐,再用電動離心泵增加壓力,將水打到鍋爐房去。但是電泵最大的問題是“汽蝕”和噪音。
離心泵在高速旋轉(zhuǎn)時,會在葉輪的中心區(qū)形成一個低壓區(qū),把水吸入泵內(nèi),同時也有部分高溫冷凝水因為壓降產(chǎn)生部分閃蒸汽,附著在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪上形成蒸汽氣泡,隨著葉輪旋轉(zhuǎn),氣泡瞬間破裂,這就是我們常說的汽蝕空化,嚴重損傷葉片和其他內(nèi)部件,造成泵故障。
因此,建議選用機械式動力泵。
動力機械泵是引入外來動力源(蒸汽或空氣),不存在汽蝕問題,也無需用電,所以對一些有防
爆要求的廠區(qū),或沒有電源的區(qū)域非常合適。
5、冷凝水回收管道選型計算
冷凝水回收管管徑,是根據(jù)相關(guān)壓力、冷凝水流量等參數(shù)計算出來的。一般設(shè)備廠商已經(jīng)設(shè)計好了疏水閥前的管徑,疏水閥也選用與管道同口徑或稍小口徑的,這里舉例說明疏水閥后公共回收管口徑的計算。
舉例:某臺或幾臺設(shè)備的蒸汽壓力都是6barg,冷凝水排量合計為5t/h,安裝了浮球式疏水閥,冷凝水背壓為0.5barg,要求計算冷凝水公共回收管應(yīng)該選多大?
解:首先,我們要知道,疏水閥后回收管內(nèi)為與蒸汽同溫同壓的高溫飽和水,還有一部分閃蒸汽,是兩相流,是汽水混合介質(zhì),所以計算管道時,先要考慮冷凝水和閃蒸汽的質(zhì)量流量比例和體積流量比例,再考慮流速的因素。
A、 確定水和汽的質(zhì)量流量
當(dāng)高溫冷凝水突然從6barg降到0.5barg時,從《1.3 閃蒸汽》章節(jié)中查表得知,有10.33%的冷凝水會變成閃蒸汽,即閃蒸汽質(zhì)量流量=5000*10.33%=516.5kg/h,剩下的液態(tài)冷凝水質(zhì)量流量=5000-516.5=4483.5kg/h
B、 確定水和汽的體積流量
查蒸汽表得知,0.5barg壓力時飽和水的比容=0.00105253 m3/kg,其倒數(shù)就是水的密度=950kg/m3,
0.5barg壓力時蒸汽的密度為0.84717 kg/m3
由此算出水的體積=4483.5/950=4.72 m3/h
閃蒸汽的體積=516.5/0.84717=609.68 m3/h
蒸汽的體積是水的體積的609.68/4.72=129倍,即蒸汽在管道內(nèi)占的空間比水占得空間要大得多,在這個管道里,水的體積幾乎可以忽略掉,所以接下來計算管徑時,應(yīng)該按照蒸汽管道來考慮,應(yīng)該按蒸汽流速來計算。
C、 確定冷凝水管徑
因為是濕蒸汽,流速只能按15-20m/s來考慮,這里以20m/s計算。
查《8.2 蒸汽管道選型表》得知,0.5barg壓力,流速20m/s,閃蒸汽流量516.5kg/h時,應(yīng)該選用DN100的管道。從下圖可看出,DN100的最大流量為559kg/h,所以選用DN100是合適的。