印染厂节能途径之蒸汽疏水阀的创新及升级换代

印染厂节能途径之蒸汽疏水阀的创新及升级换代
徐谷仓
【摘要】节能减排是印染企业无法回避的话题，也是印染行业未来发展的重点任务。

针对印染厂的节能压力，本文以蒸汽疏水阀为对象，分析了其在节能中的作用，介绍了其创新情况，并针对新型疏水阀提出了一些想法和建议。

% Energy conservation and emissions reduction is an inevitable topic to dyeing & printing enterprises, and also the key task for the development of the industry. This paper analyzed the role of steam trap in energy saving, and introduced its use status in dyeing&printing factory, as well as the latest innovation on steam trap. Some ideas and suggestion were also given for the new device.
【期刊名称】《纺织导报》
【年(卷),期】2013(000)005
【总页数】3页(P82-84)
【关键词】蒸汽疏水阀;印染厂;节能
【作者】徐谷仓
【作者单位】中国纺织工程学会染整专业委员会
【正文语种】中文
【中图分类】TS198
印染加工需要使用大量蒸汽，而蒸汽中的冷凝水和空气是影响热量交换和管道通过能力的物质，需要及时将其排出才能提高用汽设备的热效率，从而节约蒸汽，降低燃料消耗。

为保证向用汽设备提供优质饱和蒸汽并防止管网中发生水击事故，在蒸汽管道的中途和末端，以及采用蒸汽加热的设备必须装备有蒸汽疏水阀（又称水汽分离器），该装置能够自动排出不断产生的凝结水，并防止蒸汽泄漏。

具体而言，在蒸汽供热系统中，蒸汽自锅炉或发电厂输出来后，首先进入分汽缸。

由于水蒸汽自形成过程中就带有小水珠，再加上分汽缸的散热，所以分汽缸里必然会生成一部分凝结水。

为提高蒸汽品质，尽可能降低湿度，分汽缸底部必须安装疏水阀，以便及时排除分汽缸内的凝结水。

其次，蒸汽管道不论采用何种保温材料，总会存在热量损失，导致蒸汽在输送过程中产生凝结水（约为输汽量的2%）。

如果不及时排出这部分凝结水，一方面，会使管道的有效截面逐渐减少并影响到蒸汽品质；另一方面，管道内蒸汽的流速可达30～50 m/s，会带动凝结水形成高速流动的水块，其密度很大，会冲击破坏管道
阀门，造成水击事故，而聚集的部分冷凝水又会从蒸汽中吸收热量而局部汽化，这种体积的突然膨胀也会破坏管道，影响蒸汽的输送。

再者，染整设备中的蒸汽散热器、热风拉幅定形机、焙烘机等凡是需要用蒸汽加热的设备，都装有蒸汽疏水阀，以提高这些设备的热效率。

另外，正确合理地设计和安装蒸汽疏水阀也是保证用汽设备安全运行和节能效果的必要条件。

综上所述，蒸汽疏水阀是提高蒸汽品质，保证蒸汽管网安全运行的必需装置。

根据设计要求，每隔100～200 m必须安装伸缩弯及疏水阀。

调查显示，全国蒸汽供
热系统每年要浪费3800万t标准煤，其中凝结水回收系统的浪费高达1100万t
标准煤，疏水阀蒸汽泄漏浪费达900万t标准煤。

据统计，印染行业每吨蒸汽配
置的疏水阀的数量是全国平均值的1.5倍，蒸汽浪费情况较为突出，而且有增无减，这说明印染行业并未认识到蒸汽疏水阀更新换代对节能的重要性。

疏水阀不过是一
般供汽、用汽系统中一个小小的器件，然而这个价格不高的小装置对整个系统的安全运行和节能具有特别重大的意义，印染厂必须对现有蒸汽疏水阀的改进和升级给予充分的重视。

疏水阀首先要能“识别”蒸汽和凝结水，才能起到阻汽排水作用。

“识别”蒸汽和凝结水基于3种原理：密度差、温度差和相变。

现有的国内外疏水阀虽然种类繁多，但均是采用以上原理中的一种，并由此分为三大类，分别为机械型、热静力型和热动力型。

3种疏水阀的性能和优缺点各异，因此必须根据实际设备的蒸汽压力大小进行选择安装，否则会导致新装的疏水阀无法正常工作。

机械型也称浮子型，有向上浮子式、向下浮子式、密闭浮子式（全浮球）、自由半浮球（UFO）式等，是利用凝结水与蒸汽的密度差，通过凝结水液位变化，使浮子升降带动阀瓣开启或关闭，达到阻汽排水目的。

机械型疏水阀的过冷度小，不受工作压力和温度变化的影响，有水即排，加热设备里不存水。

该类型疏水阀的缺点在于容易发生机械故障，如浮子被垃圾卡住导致疏水阀失灵。

此外，浮子式疏水阀由于没有杠杆机构，从而影响了整个阀的工作可靠性，阀瓣与阀底易磨损。

尤其对于全浮球式疏水阀，不凝性气体积聚于阀体上部无法随水排出阀外，会造成汽堵，因此必须设置排气口，用双金属片作为开关，然而一旦双金属片损坏，就会造成严重的蒸汽泄漏；浮球为密闭空心球，不耐水击，其焊接缝在高温高压下易渗漏，导致动作失灵；工作中一旦有冲击气流使浮球滚动移位，水封失灵，也会造成蒸汽严重泄漏；排水孔位于阀体的下部，易因杂质积累造成排水口堵塞。

热静力型疏水阀是利用蒸汽和凝结水的温差引起感温元件的变型或膨胀带动阀心启闭阀门。

热静力型疏水阀的过冷度比较大，一般过冷度为15～40 ℃，该类疏水阀能利用凝结水中的一部分显热，使阀前始终存有高温凝结水，蒸汽泄漏较少。

热静力型疏水阀一般用于蒸汽管道、小型加热设备、采暖设备和温度要求不高的小型加热设备上，这类疏水阀分为膜盒式、波纹管式和双金属片式。

以双金属片式为例，
其有两大缺点：一是过冷度太大，造成用汽设备凝结水无法及时排除；二是阀门与阀底一直处于恶劣条件下，频繁动作而极易磨损，造成阀门关闭不严以致蒸汽泄漏。

国产的双金属片型疏水阀多简单模仿国外产品，外形虽似，但双金属片组成工作曲线基本上是1 条直线，因此阀的过冷度必然较大，从而无法及时排出设备中的冷
凝水。

热动力型疏水阀是根据相变原理，靠蒸汽和凝结水通过时的流速和体积变化的不同热力学原理，使阀片上下产生不同压差，驱动阀片开关阀门。

因热动力式疏水阀的工作动力来源于蒸汽，所以蒸汽浪费比较大，此外其结构简单，有噪音，阀片工作频繁，使用寿命短。

早在上世纪80年代，国家就将这种疏水阀列为淘汰产品，但因为价格便宜，部分印染企业还有使用。

目前我国仍有部分印染企业的蒸汽管网系统没有伸缩弯，也有企业未装疏水阀，有的企业还在“跑汽操作”，其能源浪费可想而知。

此外，目前印染厂使用的疏水阀中能够达到正常标准（即漏汽率≤3%）的只占小部分，绝大部分的均存在严重的
能源浪费现象。

因此，蒸汽疏水阀的更新换代是很有必要的。

根据资料介绍，优质的疏水阀应具备如下特征：不应有空心构件；在水封状态下工作，使蒸汽泄漏要减少到最小程度；排水口密封应是随机的，以减少磨损，延长阀的使用寿命；排空能力要可靠；要去掉杠杆机构以提高工作可靠性；排水口位置不宜设置在阀的下部；过冷度要小。

2012年11月，笔者在郑州参加河南省针织染整专业委员会技术交流会期间看到“天工牌智能型疏水系统”的介绍资料。

通过对比发现，这种混合电脑型疏水系统完全不同于现有疏水阀，其构造具有创新性，且不少性能指标已超过曾获专利金奖的“李氏”牌UFO式的蒸汽疏水阀，主要性能指标对比如表1 所示。

天工牌智能型疏水系统由张水友、俞建云、王保生组成的3人团队设计发明，已
获得国家实用新型发明专利（专利号：ZL 201220027774.X）。

该疏水系统利用
蒸汽和冷凝水的密度差及温度差来达到水汽分离，并以汽推水，以水封汽。

首先利用外接管道把经过热量交换过的水汽混合体蓄存在疏水系统内部的容器里，通过电子传感器和多道不锈钢控制阀门，再通过电脑控制器，从3个方面同时作用控制
疏水系统，由内部容器里的自动水汽分离系统，进行水汽分离，实现阻汽排水功能，同时还可通过多道不锈钢阀门来控制冷凝水流量。

目前已有200多台天工牌智能
型疏水系统在浙江、广东、福建等地的20余家印染企业装备运行，并获得了良好的效果，其优点可总结为以下几个方面。

（1）节能：该疏水系统能使蒸汽加热设备在换热过程中产生的冷凝水及时快速排出，同时避免蒸汽泄漏；经过保温隔热处理，可减少热量损失。

（2）环保：能充分回收利用蒸汽冷凝后产生的冷凝水，没有蒸汽能够通过疏水阀泄漏，使车间整洁干净、无水汽。

（3）寿命长：与传统疏水阀相比，新型疏水系统的使用寿命可延长数倍，甚至更多。

（4）高效：冷凝水能及时快速排出，所以能使热交换器和散热器快速升温，从而提高设备的工作效率。

（5）应用广泛：新型疏水系统可适应各种蒸汽加热设备的疏水要求，耐腐蚀、不生锈，使用安全可靠，克服了传统疏水阀应用范围的局限性。

为进一步了解天工牌智能型疏水系统的性能和效果，笔者在绍兴考察了 5家相关
企业，具体观察了 2 台定形机、2 台平网印花机的烘房、2 台溢流染色机，发现使用中的疏水系统运行稳定，能及时快速连续地排出冷凝水，未发生蒸汽泄露现象；设备的升温加热能快速达到工作要求；该疏水系统操作简便，可通过电脑对加热设备进行温度控制。

尤为值得一提的是，该团队正在设计生产能使用高压蒸汽的疏水系统，装备这种疏水系统后，一些设备完全能使用高压蒸汽，这样就可以不用导热油，淘汰导热油锅
炉。

2012年12月，笔者在义乌市参观了环保节能展览会时发现，有数家企业在
天工开物公司展台洽谈订购其新型疏水系统，说明这种疏水系统已引起了相关企业的关注和重视。

（1）加强营销力度，可以与印染机械制造企业合作配套销售；对专职销售人员进行相关专业技术的培训；利用各种渠道，如召开新闻发布会、专业报纸杂志和会议等，扩大产品的知名度。

（2）企业安装疏水系统时必须保持装置水平，周围环境应清洁干净，以保障电脑的正常运行，若环境较差则要加保护装置。

（3）试用期间，应通过鉴定机构，如质量技术监督局等，定期进行性能指标测试，以备后用。

（4）加强对蒸汽疏水系统的管理，为每套疏水系统编号，安排专人负责，并配备单独记录卡。

疏水系统有关技术资料要建立维护制度，对记录数据要定期进行统计、分析、整理，国家规定疏水阀的漏汽率应≤3%，如超过，必须及时更换维修。

（5）加强情报工作，了解国内外疏水阀的技术发展情况，并尽可能走访知名的疏水阀制造企业。

（6）深入研究，进一步提高新型疏水系统的冷凝水回用率。

【相关文献】
[1]徐谷仓，陈立秋.染整节能[M].北京：中国纺织工业出版社，2001.。