淺談?wù)羝杷鲗?duì)企業(yè)運(yùn)行成本的影響

曹博翔

（天津渤?；ぜ瘓F(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，天津 300193）

淺談?wù)羝杷鲗?duì)企業(yè)運(yùn)行成本的影響

曹博翔

（天津渤?；ぜ瘓F(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，天津 300193）

本文從蒸汽疏水器的角度出發(fā)，嘗試通過對(duì)正常和故障狀態(tài)下泄露的蒸汽所造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行分析、計(jì)算和比較，提出應(yīng)從設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等方面對(duì)蒸汽疏水器給予足夠的重視，從而達(dá)到節(jié)能和降低成本的目的。

蒸汽疏水閥；運(yùn)行成本；蒸汽損失

改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)經(jīng)過近三十年的高速發(fā)展，取得了巨大的成就，但一些結(jié)構(gòu)性問題也日益凸顯。在目前中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)的背景下，對(duì)國內(nèi)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展模式提出了新的要求，之前的粗放發(fā)展模式需要轉(zhuǎn)變?yōu)楦泳?xì)的方式。對(duì)于化工類企業(yè)來說，無論從節(jié)約成本開支方面，還是節(jié)能環(huán)保方面，改善工廠的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象都是十分重要的課題。本文擬從蒸汽疏水器的角度入手，對(duì)蒸汽疏水器運(yùn)行狀態(tài)對(duì)工廠成本開支的影響做簡(jiǎn)要分析。

1 蒸汽疏水器的定義

蒸汽疏水器是一種在幾乎不損耗流通蒸汽的前提下，排放蒸汽凝水和不凝氣體的裝置。由于疏水器通常都安裝在蒸汽系統(tǒng)的最低點(diǎn)，類似蒸汽系統(tǒng)中的一個(gè)陷阱，故而得名steam trap。

從本質(zhì)上來看，大多數(shù)蒸汽疏水器其實(shí)是一種可以自動(dòng)開啟、關(guān)閉或調(diào)節(jié)的自動(dòng)閥門，因此也被稱為蒸汽疏水閥。而以上定義也可以很容易提煉出疏水器的主要作用，即及時(shí)排出系統(tǒng)中形成的蒸汽凝水和不凝氣體，同時(shí)最大限度保證蒸汽不從系統(tǒng)中泄漏出去，因而其也被稱為汽水分離器。

2 蒸汽疏水器的類型

要實(shí)現(xiàn)汽水分離的目的，最簡(jiǎn)單的疏水器就是在蒸汽系統(tǒng)的最低點(diǎn)安裝一段鉆了小孔的管道，當(dāng)蒸汽通過從此段管道通過時(shí)，其中的凝結(jié)水會(huì)聚集，并通過小孔排出，而蒸汽則會(huì)保留在系統(tǒng)內(nèi)。不過，目前工業(yè)中廣泛使用的疏水器主要分為熱靜力型疏水器和機(jī)械式疏水器兩種。

3 蒸汽疏水器對(duì)工廠運(yùn)行成本的影響

圖1 化工廠中泄漏蒸汽的疏水器

蒸汽作為工業(yè)中常用的加熱介質(zhì)，被廣泛應(yīng)用在化工廠中，而要保證蒸汽系統(tǒng)的高效運(yùn)行，蒸汽疏水器是必不可少的裝置。正如所有閥門設(shè)備一樣，每一臺(tái)蒸汽疏水器都是有使用壽命的，而使用壽命又直接受到選型、使用環(huán)境和維護(hù)保養(yǎng)狀況的影響。在很多工廠中，我們通常可以看到冒著“白煙”的疏水閥和排放點(diǎn)（圖1），要知道工廠的蒸汽來源主要未采購或者自產(chǎn)，而自產(chǎn)的蒸汽很多時(shí)候是直接或間接來自于化石燃料的燃燒，據(jù)報(bào)道，我國每年有超過300萬臺(tái)疏水閥在運(yùn)行，而其中70%～75%存在問題［1］。損壞的疏水器不僅會(huì)影響工藝操作，而且會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。由此不難想象，我國每年因?yàn)槭杷骱驼羝到y(tǒng)泄露造成的損失是相當(dāng)可觀的。但這一點(diǎn)，在國內(nèi)卻很少重視。究其原因是人們存在一個(gè)普遍的誤區(qū)，那就是在一臺(tái)疏水閥的整個(gè)壽命期內(nèi)，購買疏水閥的費(fèi)用占主要部分，但實(shí)際上，其運(yùn)行費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采購費(fèi)用。

下面，就對(duì)蒸汽疏水器各種泄露情況可能造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行逐一分析，并將其與維護(hù)成本進(jìn)行對(duì)比，希望可以有助于弄清造成費(fèi)用增加的主要因素。

3.1 運(yùn)行蒸汽損失

即使是功能正常的蒸汽疏水器在運(yùn)行中也會(huì)消耗一定的蒸汽，這部分蒸汽損失是正常的運(yùn)行蒸汽損失。如果不考慮選型的問題，在相同的工況下，不同的疏水閥具有不同的運(yùn)行蒸汽損失量，而運(yùn)行蒸汽損失低的蒸汽疏水器自然就可以節(jié)約運(yùn)行成本。

例如，一臺(tái)運(yùn)行蒸汽損失率為0.1kg/h的蒸汽疏水器（閥1），如果按照我國東部沿海地區(qū)平均蒸汽價(jià)格200元/t計(jì)算，一年正常運(yùn)行的損失的蒸汽價(jià)值160元。而若將此運(yùn)行損失率提高至2kg/h（閥2），則每年一臺(tái)疏水器正常運(yùn)行損失的蒸汽價(jià)值將升至3200元。那么，對(duì)于一家安裝有500臺(tái)蒸汽疏水閥的工廠來說，如果全部采用閥1，每年正常運(yùn)行損失的蒸汽價(jià)值為8萬元，而如果采用的是閥2，則一年此項(xiàng)損失總價(jià)將最高將達(dá)到160萬元。兩者相差最高達(dá)到152萬元。

一些疏水閥廠家在宣傳資料稱其生產(chǎn)的疏水閥正常運(yùn)行蒸汽損失為零。但實(shí)際上，制造廠家所宣稱的零蒸汽運(yùn)行損失通常是采用廠家自己的檢驗(yàn)方法得出的，而并非國際上公認(rèn)的測(cè)量方法，而這種內(nèi)部檢測(cè)方法通常采用的蒸汽凝水負(fù)荷也比正常操作中典型的蒸汽疏水閥處理量要高得多。

目前，國際上廣泛接受的測(cè)量疏水閥運(yùn)行泄漏量的方法主要為依據(jù)為ISO 7841“自動(dòng)蒸汽疏水閥－漏氣量的測(cè)定－試驗(yàn)方法”和ASEM PTC 39“蒸汽疏水閥”，我國則參照以上標(biāo)準(zhǔn)制定了《蒸汽疏水閥試驗(yàn)方法》GB12251-2005。如果不是基于以上標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，并采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求精度的檢測(cè)設(shè)備，那么得出的零運(yùn)行蒸汽損失的說法就是不可信的。這一點(diǎn)，在選擇疏水閥廠家時(shí)一定要詳加辨別。

我們可以得到這樣的結(jié)論，選擇運(yùn)行損失量低的疏水閥可以降低運(yùn)行成本。

3.2 故障蒸汽損失

一臺(tái)蒸汽疏水閥在故障狀態(tài)下造成的蒸汽損失為故障蒸汽損失。通常情況下，此一指標(biāo)直接反應(yīng)一臺(tái)疏水閥的可靠性。在實(shí)際情況下，每臺(tái)蒸汽疏水閥發(fā)生故障時(shí)的蒸汽泄漏率是不同的。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定所有故障疏水閥同時(shí)泄漏，則可以按照以下公式粗略估計(jì)一批疏水閥的蒸汽損耗量。

故障蒸汽損失量=最大蒸汽負(fù)荷×故障漏汽率×疏水閥總數(shù)×總平均故障率

通常來說，不同類型疏水閥的預(yù)期壽命是不同的，最短的使用壽命只有1a，而最長(zhǎng)的則可以達(dá)到數(shù)年，最好質(zhì)量的安全閥可以使用長(zhǎng)達(dá)10a。我們?nèi)∈杷y的平均使用壽命為5a，則年平均故障率為20%。

假設(shè)疏水閥的平均故障漏汽率為4%，則當(dāng)一臺(tái)500kg/h的疏水閥發(fā)生故障時(shí)，每小時(shí)會(huì)因此損失蒸汽20kg。對(duì)于一家安裝有500臺(tái)這種安全閥的工廠來說，在安裝后的第一年中，按照平均故障率，總故障蒸汽損失為16000t。按照每1000kg蒸汽價(jià)格200元計(jì)算，第一年中損失的蒸汽價(jià)值320萬元。由此可見，即使以疏水閥正常的故障率計(jì)算，疏水閥故障造成的損失已經(jīng)遠(yuǎn)高于運(yùn)行損失。

要保證疏水閥正常的故障率，需要工廠建立一套疏水閥定期檢修和更換的管理制度，而實(shí)際情況是，國內(nèi)大多數(shù)工廠并沒有建立這樣一套管理制度，或者即使建立了，也通常無法不打折扣的實(shí)施。在這種情況下，我們可以設(shè)想，第一年發(fā)生故障的100臺(tái)疏水閥沒有被及時(shí)修復(fù)或更換，而第二年，另外的100臺(tái)會(huì)發(fā)生故障，到第二年年底，現(xiàn)場(chǎng)的故障疏水閥將達(dá)到200臺(tái)，而相應(yīng)的，故障疏水閥造成的經(jīng)濟(jì)損失將是640萬元，這還是基于第一年損壞的100臺(tái)疏水閥的泄漏率沒有升高的基礎(chǔ)上，而實(shí)際情況很可能要更糟。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，工廠的運(yùn)行成本將不斷攀升，而其實(shí)這一切都是可以避免的。

當(dāng)然，對(duì)于疏水閥的定期檢修和更換也是需要資金投入的，但即使每年將所有損壞100臺(tái)疏水閥全部更換，其總費(fèi)用通常也不會(huì)超過10萬元，何況其中相當(dāng)一部分疏水閥的故障其實(shí)是可以通過維修解決的。是任憑故障安全閥每年造成高達(dá)數(shù)百萬元經(jīng)濟(jì)損失，還是每年投入幾十萬元對(duì)故障安全閥進(jìn)行檢修更換，相信這筆經(jīng)濟(jì)帳并不難算。

當(dāng)然，在實(shí)際操作中，疏水閥的情況會(huì)復(fù)雜得多，比如，蒸汽疏水閥除了以上分析的泄漏故障外，還會(huì)發(fā)生堵塞，從而使蒸汽系統(tǒng)內(nèi)積累的蒸汽凝水無法排出，最終會(huì)對(duì)系統(tǒng)的安全和操作造成明顯影響。因此，以上僅僅以漏汽疏水閥為例，對(duì)簡(jiǎn)化的操作情境進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)對(duì)比。

3.3 其他蒸汽損失

當(dāng)然，除以上兩種蒸汽損失之外，一個(gè)蒸汽系統(tǒng)中還存在其他形式的蒸汽泄漏現(xiàn)象，比如，由于排水裝置選型不當(dāng)，造成系統(tǒng)內(nèi)凝水無法及時(shí)排除，需要通過其他旁路或者放凈閥進(jìn)行泄放，造成蒸汽的損失；另外，由于凝水排放點(diǎn)選擇不當(dāng)，無法及時(shí)排出的蒸汽凝水腐蝕管路、管件，或者造成水錘對(duì)法蘭、閥門和管道等造成損害，從而造成疏水閥之外的管段泄漏，造成蒸汽損失等。這兩種情況需要根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地通過對(duì)排水裝置進(jìn)行適當(dāng)選型、調(diào)整凝水排放點(diǎn)位置等方式進(jìn)行解決。

據(jù)報(bào)道，日本TLV公司1976年到1979年間對(duì)日本疏水閥進(jìn)行的檢查發(fā)現(xiàn)，所有接受檢查的360000臺(tái)疏水閥中，正常運(yùn)行的占79.9%，故障的占到20.1%，其中，跑汽6.9%、泄漏9.8%、堵塞1.5%、其他0.7%。在我國，據(jù)機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展基金委員會(huì)、機(jī)械工業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院、中國化工純堿工業(yè)研究會(huì)等單位研究發(fā)現(xiàn)，我國蒸汽管道上使用的疏水器中，30%處于嚴(yán)重漏汽狀態(tài)，總量達(dá)到75.71萬只，60%處于超標(biāo)準(zhǔn)漏汽狀態(tài)，總量達(dá)到151.42萬只，再加上許多應(yīng)裝疏水器而未裝而造成的泄漏，共同造成每年約1億t的蒸汽泄漏，約合標(biāo)準(zhǔn)煤1400萬t標(biāo)準(zhǔn)煤［2］。這必須引起我們的高度重視。

通過對(duì)蒸汽排水系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、對(duì)疏水閥等排水裝置進(jìn)行合理選型，可以較大降低工廠運(yùn)行中蒸汽損失造成的經(jīng)濟(jì)和能源損失。而對(duì)于運(yùn)行中的化工廠而言，建立一套切實(shí)可行的蒸汽疏水閥定期檢修和更換規(guī)定，并嚴(yán)格執(zhí)行，也可以極大地降低由疏水閥泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)我國化工行業(yè)降低運(yùn)行成本，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式都會(huì)起到明顯的作用。

［1］李漢.怎樣避免蒸汽疏水閥失效［J］.化工設(shè)計(jì)，2004，14（2）.

［2］馬天余.節(jié)能與效益蒸汽疏水器損失量的計(jì)算［J］.化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2000，18（3）：34-35.

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.009

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1008-1267（2016）05-0023-03

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