蒸汽不同疏水方式的節(jié)能比較

高振禹

1.0前言

節(jié)能降耗是發(fā)電廠當(dāng)前和今后的一項很重要的任務(wù)，如熱力系統(tǒng)通過技術(shù)革新及設(shè)備改造實現(xiàn)節(jié)能降耗就有很大的潛力可挖。就拿蒸汽管線的疏水（經(jīng)常性疏水而非啟動性疏水）來說，是提高效率和消除水錘危害所必須的，由于擔(dān)心自動疏水器泄漏國內(nèi)電站幾十年來幾乎一直沿用氣（電）動閥門疏水。

疏水閥不能區(qū)別介質(zhì)的不同，開啟后無論是蒸汽還是凝結(jié)水均可通過，這樣就存在四個問題：第一，為排凈凝結(jié)水防止凝結(jié)水的殘留勢必要延長閥門開啟時間而造成蒸汽的浪費；第二，每次疏水過程中都要不可避免地出現(xiàn)汽水兩相流沖刷，造成閥門的沖蝕及下游管段的撞管振動；第三，凝結(jié)水量不是衡定的，隨運行條件、負荷大小及環(huán)境溫度變化而改變，因此開閥疏水長短及間隔無法準確確定；第四，無論是電動閥還是氣動閥，不僅要敷設(shè)線纜、氣路，且常年要消耗電源或氣源，如果疏水點較多也是很可觀的。這些都是采用疏水閥充當(dāng)經(jīng)常性疏水的缺點與不足。

如果采用疏水器，因為疏水器可以區(qū)別不同介質(zhì)，具有自動“阻汽排水”的功能，實質(zhì)上是一個“汽水隔離器”，降蒸汽和凝結(jié)水阻隔于疏水器前后兩端，在排水的過程中是不會泄漏蒸汽的。采用疏水器與采用疏水閥相比較，采用疏水器可以使上述疏水閥存在的四個問題迎刃而解，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

現(xiàn)以國內(nèi)某電廠600MW機組的三個典型疏水場合為例進行具體的分析和計算。

2.0采用自動疏水器疏水

自動疏水器在排放凝結(jié)水的過程中不會泄漏蒸汽，因此不會發(fā)生上述損失。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料均證明：采用疏水器疏水有顯著的節(jié)能降耗效果，因采用疏水器帶來的經(jīng)濟效益，一般可在半年左右實現(xiàn)疏水器投資費用的回收，是一項簡單易行、效果顯著、投資回報快的革新挖潛技術(shù)改造項目。

在國內(nèi)可以比較國產(chǎn)機組和進口機組疏水器應(yīng)用的不同情況，一般國產(chǎn)機組上很難找到疏水器，而在進口機組上卻很難數(shù)清究竟有多少疏水器，一般日本機組疏水器用量最大，兩臺350MW三菱機組有數(shù)百只之多，歐美機組約為日本機組的50%，且隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的增強在逐漸增加疏水器的應(yīng)用部位及數(shù)量，例如各段抽汽、吹灰系統(tǒng)和各聯(lián)箱、凝結(jié)水箱、擴容蒸發(fā)器以及壓縮空氣系統(tǒng)等等。

4.0其他因素造成蒸汽泄漏的分析計算

4.1汽水兩相流沖蝕造成的閥門泄漏

兩相流對閥門和管道的沖刷是相當(dāng)嚴重的。疏水閥疏水過程中兩相流的沖刷引起閥門的泄漏可按下面公式計算：

Fs=C×（do/4.654）^2/K×0.121×P1

P1：蒸汽壓力 （kPaA）

P2：背壓 （kPaA）

Fs：蒸汽流量 （kg/h）

C：流量系數(shù)

Do：泄漏孔徑 （mm）

K：1+0.0013 （蒸汽過熱度）

下表為因閥門泄漏引起的效益損失（煤單價按140元計算）：

4.2維修成本方面的比較

疏水閥通常需要通過解體閥門并根據(jù)泄漏程度對閥座研磨或更換閥塞、盤根等，這項工作每隔1～2年需定期進行，由于閥門數(shù)量多維護量也較大，在當(dāng)前電廠“減員增效”趨勢的要求下就顯得很被動。特別是電、氣動執(zhí)行機構(gòu)的故障和檢修，更增加了現(xiàn)場的維護和檢修工作的總量。

自動疏水器是一種完全自立式的特種閥門，其最大特點是沒有任何人機接口，無需現(xiàn)場的任何整定和調(diào)試，也不需任何的操作（若采用一、二代傳統(tǒng)疏水器，因內(nèi)部有復(fù)雜的“杠桿-鉸鏈”系統(tǒng)且為運動部件容易出現(xiàn)磨損、變形需要一定的維護和檢修）。據(jù)統(tǒng)計杠桿系統(tǒng)的故障率要占疏水器全部故障的90%以上，因此人們多采用第三代自由浮球式疏水器，由于它沒有杠桿系統(tǒng)，整體故障率減少90%以上，基本沒有什么檢修工作量。

4.3運行成本方面的比較

疏水器的自立式工作方式，無需人為干預(yù)、無需外部能源，因此比起疏水閥來可以節(jié)省大量人力、時間及能源等。

5.0正確選擇疏水器是關(guān)鍵

5.1發(fā)電廠擴大疏水器的應(yīng)用是節(jié)能和環(huán)保的需要

疏水器是蒸汽節(jié)能的必然選擇，蒸汽系統(tǒng)合理設(shè)置疏水點和正確選擇疏水器，可以提高和保證蒸汽品質(zhì)，提高蒸汽做功效率（避免道爾頓汽液分壓而降低蒸汽的功效），杜絕蒸汽系統(tǒng)積存凝結(jié)水形成兩相流沖蝕及至水錘破壞等安全問題。

當(dāng)前國內(nèi)大型火電站設(shè)備技術(shù)及運行水平在很多方面已迅速向國際接軌，唯獨在疏水器的應(yīng)用方面與國際先進國家呈現(xiàn)出巨大反差，當(dāng)然這里面有一定的歷史淵源，但也反映出國內(nèi)電力行業(yè)在節(jié)能和環(huán)保方面的意識尚有不足。

疏水器從應(yīng)用方面看主要有串連、并聯(lián)兩種方式，前者典型應(yīng)用如加熱器的疏水，疏水器是串接在系統(tǒng)之中的；后者典型應(yīng)用如管線的分段疏水，疏水器是并接在系統(tǒng)之上的。

疏水器的工作原理主要分兩大類：一類是基于介質(zhì)的密度差來判別汽、水不同介質(zhì)，自動關(guān)閉或打開閥門，實現(xiàn)所謂的“阻汽排水”功能。機械型疏水器、熱動力型疏水器都屬于這類疏水器，也是電站應(yīng)用最多的疏水器類型；另一類是基于介質(zhì)溫度的不同間接判斷汽、水不同介質(zhì)的：高于某一溫度則判為汽而關(guān)閥阻汽，反之則判為水而開閥排水。壓力平衡式疏水器（波紋管、膜盒）和雙金屬片式疏水器都屬于這種疏水器，統(tǒng)稱熱靜力型疏水器。