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如何從冷凝水回收系統中獲得收益?

2020-05-16 15:00:27

長期以來,蒸汽一直被用來向與區域供熱系統相連的建筑物(例如大學校園中的建筑物)供熱。生水加熱器高熱容量,相對較低的發電成本以及易于運輸使蒸汽成為將熱能傳遞到大面積區域的有效方法,但是蒸汽分配系統需要謹慎考慮。正確的設計,安裝,操作和維護,可以大大降低災難性故障的風險。有效去除冷凝水不僅是任何蒸汽分配系統的安全性和可靠性的關鍵,而且大限度地提高回收率還可以幫助降低運營成本。

冷凝水清除

從蒸汽分配總管中去除冷凝水對于維持安全高效的中央供暖系統重要。允許水進入建筑機械室并進入熱交換器系統的蒸汽空間將減少熱量傳遞,并可能導致法蘭墊圈,控制閥和其他組件過早損壞。允許水積聚在蒸汽分配總管中也可能導致潛在的危險發生,稱為水錘

蒸汽分配系統中可能會出現兩種類型的水錘。蒸汽流驅動的水錘,當一團流動的水撞擊物體并突然停止時會發生這種情況。水力管道系統的設計通常將流體速度限制在大約10英尺/秒,而蒸汽分配管線的設計速度通常高達每秒100英尺或更高。當冷凝物被允許聚集在蒸汽管線的底部時,就會開始形成波紋或“波浪”,可以以與蒸汽基本相同的速度拾取團塊并將其帶到下游。當凝結塊碰到閥門或彎頭之類的障礙物時,該結塊的動能會轉換為壓力能,其結果可能從微妙的噪音和管道運動到更嚴重的現場破裂和蒸汽逸出情況。

水錘是冷凝水驅動的,也稱為蒸汽錘。當蒸汽袋被相對較冷的冷凝物包圍并塌陷成液態時,就會發生蒸汽錘。蒸汽形式的水所吸收的體積比液體的等效質量大1600倍,因此當蒸汽凝結成水時,它會大量收縮并產生真空。真空會將周圍的水拉到一起以填充空隙,從而產生劇烈的碰撞。這些碰撞幾乎是瞬間發生的,并且可能足以導致管道破裂或閥門和其他組件破裂。

避免出現這些情況的關鍵是正確除去冷凝物,這可以通過使用疏水閥和適當的系統啟動程序來有效地完成。

生水加熱器

疏水閥選擇

為任何蒸汽分配系統選擇的疏水閥類型不僅必須滿足供應壓力和負荷要求,而且還必須滿足通風,對壓力和負荷變化的響應,耐污垢和抗水擊的要求。疏水閥主要分為三類,每一類都有其特殊的屬性,使其適合某些應用。

機械疏水閥包括:

?浮球和恒溫器:這些疏水器由一個附在杠桿上的球和一個閥頭組成。冷凝水進入疏水閥并升起浮子,直到液位將閥從閥座上拉出以允許排出為止。恒溫操作的排氣孔自動排出積聚在殼體內部的空氣。

優點–在啟動和正常運行時具有出色的除氣能力。

缺點–僅限于低壓系統,通常小于30 PSIG(磅/平方英寸表壓)。

?倒置桶疏水閥:倒置桶被水包圍,導致其漂浮。操作此疏水閥總是需要向身體注水。鏟斗安裝在杠桿和閥門上,杠桿和閥門在浮力變化導致鏟斗掉落,將閥頭從其閥座上拉下并排出積聚的空氣或過量冷凝水時起作用。

優點–出色的承受高壓的能力。

缺點–排放空氣或其他不可冷凝氣體的能力有限。由于突然的負載擺動,可能會失去填料,并因壓力急劇下降而無法打開。相對穩定的系統(例如校園分布)通常會看到逐漸變化的負載變化。

恒溫阱,雙金屬疏水閥是常用的恒溫疏水閥。該阱由帶或盤組成,帶或盤由兩種不同類型的金屬制成,具有不同的熱膨脹系數。這意味著在給定的溫度下,兩種不同的材料將發生不同的膨脹,從而導致閥板彎曲或彎曲,可用于打開或關閉閥。

優勢–能夠承受水錘并排放相對于其物理尺寸的大量冷凝物。可以很好地排放空氣和非冷凝性氣體,但可能在所有氣體釋放之前關閉。

缺點–因為它們在飽和點以下運行,所以在疏水閥上游總是會有備用的冷凝水。它們取決于溫度,因此響應時間很慢,可能導致蒸汽泄漏。它們還很容易堵塞閥機構的污垢。

熱力學陷阱,大多數熱力疏水閥使用自由浮動的圓盤運行,該閥由疏水閥在疏水閥出口側閃蒸引起的壓力變化而上下移動。這是一種周期性模式,因為它被熱冷凝水產生的閃蒸蒸汽封閉,因此系統中存在少量的過冷和冷凝水備份。使用熱力疏水閥時,需要適當的滴水管。

優點–出色的承受水錘的能力,并在整個壓力范圍內均能穩定運行。

缺點–不能在低壓(?5 PSIG及以下)或很高的背壓(約為蒸汽壓力的80%)下運行。容易受到灰塵滯留在光盤和底座之間的影響。

啟動程序

蒸汽分配系統的疏水閥的尺寸應能承受在正常和峰值運行條件下會看到的壓力和負荷曲線,但也應注意啟動負荷。這將取決于使系統達到全溫度和全壓所采用的啟動方法。常用的兩種方法是有監督的啟動和自動啟動。

在有監督的啟動下,在每個滴水管處都安裝了一個手動排水裝置,并通向大氣相通,繞過了疏水閥。將蒸汽引入冷干線時,它將處于相對較低的壓力,并且蒸汽的大部分熱能將被釋放以加熱管道,從而產生大量的冷凝水。當蒸汽主管中的溫度和壓力升高時,手動閥關閉,并且疏水閥可以在正常條件下運行。在這種情況下,疏水閥的尺寸僅適用于運行條件,因為在預熱過程中產生的多余冷凝水被手動排入系統。此程序常用于不經常啟動的大型加熱系統中。

在一些較小的系統中使用自動啟動,在這些系統中,鍋爐燃燒并在分配閥打開的情況下達到壓力。在這種情況下,蒸汽干線和支管在沒有監督的情況下達到溫度和壓力,依靠蒸汽疏水閥排出預熱過程中產生的冷凝水。

此方法通常用于經常啟動的非常小的過程設施,例如在夜間關閉并每天早晨重新啟動的干洗店。生水加熱器這并不普遍,也不建議在大型而復雜的配電系統上采用這種啟動方法。

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