1、化工蒸汽凝结水系统设计技术规定HG/T 20591-97 条文说明1总则1.0.1 凝结水回收及其热量的利用，是蒸汽供热系统中节约能惊的重要组成部分。通过蒸汽换热设备所排出的凝结水，如果不回收或回收量很少，则不仅浪费大量软化水，而且还将损失大量热量。凝结水损失，通常约占蒸汽本身热量的12%15%，如果包括疏水间漏气，则可达20%50%或更高。因此回收凝结水，对提高能顶利用率，节约燃料和减少软化水的处理费用，具有非常重要的意义。为提高凝结水回收率，必须正确选择凝结水的回收系统，合理地进行设计和安装。安全可靠:不致因凝结水回收系统出问题而影响工艺生产，系统容量要留有一定裕量。运行灵活:在开车、停车
2、、局部负荷变动时，系统能正常生产。技术先进、经济合理:凝结水系统的选择，设备和管路计算要做多方案的技术经济比较。根据每年节能回收的金额，偿还一次投资的年份期限，作为评定指标。合理的回收年限为35年。1.0.3 本规定是针对化工企业编制的，热电站凝结水系统不属于本规定范围。19 2 一般规定2.0.1 本条规定根据国家技经委文件经能1984J483号文所发供热系统节能工作的暂行规定第4(2)条所制定。2.0.2 加热有强腐蚀性和有毒物质的凝结水，因怕渗漏，给锅炉或工艺装置过程带来危害，故不应回收。当锅炉供生活用汽时，为避免发生人身中毒事故，更严禁回收。2.0.3 本条规定主要是参照国务院文件国发
3、1982J102号，国务院关于节约工业锅炉用煤的指令(节能指令第四号)兰间接用汽时，凝结水回收率不得低于60%80%以及建设部颁发GJJ34 -90(城市热力网设计规范3.4. 2条蒸汽热力网中，采用间接加热的热负荷，其凝结水回收率不应小于80%。因此，本规定综合考虑为其凝结水回收率宜不低于80%。2.0.4 化工企业凝结水系统，过去大多采用开式系统，放掉二次蒸汽，热能浪费严重。近年大多改用闭式系统，凝结水余热一是利用水水热交换器将饱和(或过热)凝结水冷却降温回收利用凝结水的热量，用以提高水温度;其二是设置二次蒸发器或闭式凝结水箱，分离过热凝结水的二次蒸汽，根据压力不同，可将该二次蒸汽直接接入
4、低压蒸汽管网或通过喷射加压器将二次蒸汽升压，送入中压蒸汽管网，回收利用二次蒸汽的潜热。2. O. 52. O. 6 本条是根据国家技经委文件经能1984J483号文所发供热系统节能工作的暂行规定第4(3)、(的条制定。3 系统类型3. 1 开式凝结水回收系统，是指凝结水箱与大气相通或系统中的某些点处在大气压力或真空状态下。3. 1. 1 开式背压凝结水回收系统，是蒸汽在设备中放热变成凝结20 水，经疏水阀后直接排入凝结水管网，依靠疏水阀背压将凝结水送至凝结水箱，见附图1。3. 1. 2 开式重力凝结水回收系统是低压蒸汽用热设备排出的凝结水，经疏水阀后，沿着一定坡度依靠重力流向开式凝结水箱的回水
5、系统，见附图2。3.2 闭式凝结水回收系统，凝结水箱不与大气相通且凝结水回收系统中各点，包括疏水阀在内经常处在表压力状态下。3.2.1 闭式背压凝结水回收系统，系统中各用汽设备产生的凝结水，经疏水阀后，利用疏水阀的背压，将凝结水送至闭式凝结水箱，见附图3。3.2.2 闭式满管凝结水回收系统，该系统是将用热设备的各种压力的高温凝结水依靠背压先引入专门的二次蒸发箱，在箱内分离出二次蒸汽并被利用，其凝结水经水封(或液位调节阀)排入凝结水管网，依靠背压或重力作用将凝结水送至闭式凝结水箱，见附图4。3.2.3 闭式加压凝结水回收系统，当靠余压不足以克服系统的阻力，不能把凝结水送至凝结水箱，可在用户处或几
6、个用户联合起来设置凝结水箱，收集各用热设备中流出的各种压力凝结水。在排出或利用二次蒸汽后，其凝结水用凝结水泵或凝结水加压装置送至凝结水箱。4 系统的拟定4.1.1 凝结水回收数据表摘自化工蒸汽系统设计规定)(HG/T20521-92)。本表流量指工艺回收后送出的凝结水量;电导率表明金属离子含量污染情况。4.2.2 凝结水回收系统的拟定，必须根据化工企业蒸汽系统的需要和可能，确定凝结水的回收和利用方式。21 4.2.3 在采用开式凝结水回收系统时，应采取如下一些措施，以减少设备和管路的腐蚀。装设蒸汽凝结水?昆合物的冷却器或三次蒸汽的凝结器，以便将高温凝结水的水温在到水箱之前降到95100C。将凝
7、结水送入凝结水箱破位以下降低凝结水的充氧量。不间断地抽水或者最大限度地延长抽水时间，以减弱溃痛腐蚀。在凝结水箱中装置浮漂挡板，以减弱空气中氧向凝结水的扩散力。4.2.3.1 开式背压凝结水回收系统，用汽换热设备(蒸汽压力大于O.lMPa，一般为O.30. 6MPa)的凝结水经疏水阀，依靠疏水阀背压将凝结水送至凝结水箱。该系统二次汽排入大气，热损失大，浪费热能，且影响环境，管道腐蚀严重，所以不宜采用。但系统简单，适于二次汽量较少或无法回收利用二次蒸汽的场合。4.2.3.2 开式重力凝结水回收系统，适用于用汽压力低(小于O.lMPa)的自流回水系统。凝结水经疏水阀后，直接接到坡向凝结水箱的凝结水管
8、道，靠凝结水本身的重力流到凝结水箱，水箱放散管与大气相通。适于小型蒸汽供应的凝结水回收系统，要求地形条件能使凝结水管道顺坡坡向凝结水箱。4.2.4 闭式凝结水回收系统的二次蒸汽和凝结水的余热被充分利用，减少腐蚀，保护环境，提高了管道和设备的使用年限。为避免空气进入系统管网内腐蚀管道和附件，将整个凝结水系统封闭起来，使系统内各点保持正压，防止产生真空吸入空气，而在系统终端二次蒸发器或凝结水箱内维持一定的正压力，一般控制在0.110.12MPa。该压力的确定，主要考虑两个因素:一是流入二次蒸发器或凝结水箱的凝结水温度，二是凝结水量的变化情况。当凝结水量和温度变化大时，这个压力宜控制高些，反之宜控制
9、低些。闭式二次蒸发器或凝结水箱内压力的控制，通常采取如下措施实现:在二次蒸发器或凝结水箱上装设安全阀或安全水封;22 如果在条件(如房间高度)允许时，可采用单水封套管或套管水封管以及多级水封管，控制系统末端压力。4.2.4.1 闭式背压凝结水回收系统，设备简单，凝结水热量可集中利用。故在一般作用半径为500lOOOm，凝结水量不多，用户分散的中小型厂区采用。(1)背压凝结水回收系统中，高压凝结水在回送途中要不断二次汽化，加上疏水阀的漏汽，背压凝结水管必然是汽水两相流动，极易产生水击，故凝结水的管径应按汽水?昆合状态进行计算。(2)为保证凝结水顺利回到闭式凝结水箱，疏水阀后的凝结水压力应大于凝结
10、水系统的阻力(包括疏水阀和凝结水箱位差和凝结水箱内的压力)。(3)闭式背压凝结水回收系统凝结水管是汽水两相流动，且当系统中有压力相差较大的凝结水合流，在设计与调节不当时会互相干扰，以致低压凝结水回流不畅，造成低压设备不能正常工作。由于汽水两相流动和疏水阀间歇工作的复杂情况，管路水力计算很难取得十分准确的结果。根据经验，一般高低用汽压力差在O.3MPa以下采用合流是合适的。当压差较大时，宜将高低压凝结水分开输送。在管路连接处采取一些便利高低压凝结水合流的简单措施。如支管与凝结水干管相连时，应采用自干管上部斜插入的做法，或将高压凝结水管做成简单的喷嘴形或多孔管，见附图5。4.2.4.2 当采用闭式
11、满管系统回收凝结水时，为使所有用户的凝结水能返回凝结水箱，在进行凝结水管水力计算的基础上应绘制水压图，以便根据各用户的室内地面标高、管道的阻力、凝结水箱的标高、其中的汽压等因素，通过水压图以合理确定二次蒸发箱的安装高度及二次蒸汽的压力，使所有用户的凝结水能返回至凝结水箱。4.2.5 选择加压凝结水系统时，应首先根据用户分布的情况，分片合理地布置凝结水泵站，条文中是按自动启闭水泵的运行方式23 考虑。为避免水泵频繁的启闭，凝结水泵的流量不宜过大。根据目前凝结水回收率的水平，凝结水泵的流量按每小时最大凝结水量计算。当泵站并联运行时，凝结水泵的选择应符合并联运行的要求。4.2.6 疏水加压器(凝结水
12、自动泵)是国内近年仿照国外产品研制出的一种新型凝结水输送装置，构造简单，不用电动机作动力，自动启停，运行可靠，使用维修方便。华北xx厂、西安xx厂、郑州xx厂等，都由于使用了这一装置，把高温凝结水安全可靠地送回凝结水箱或锅炉房。其中华北xx厂已在几个车间凝结水回收系统中较多地推广使用，取得了较好的节能效果。当采用疏水加压器即凝结水自动泵作为加压泵，如该疏水加压器不具备阻汽作用时，则各用汽设备的凝结水管道在接入疏水加压器之前，应分别安装疏水阀。如当疏水加压器兼有疏水阀和加压泵两种作用时，则用汽设备的凝结水管道上可不另安装疏水阀。但疏水加压器的设置位置应靠近用汽设备，并应使疏水加压器的上部水箱低于
13、凝结水系统，以利于用汽设备的凝结水顺畅地流入该疏水加压器的集水箱。5 系统内主要设备的选择计算和安装5.1. 1. 1 疏水阀按其工作原理分类(1)热动力型利用蒸汽、凝结水通过启闭件(阔片或阀瓣)时的不同流速引起被启闭件隔开的压力室和进口处的压力差来启闭疏水阀。这类疏水阀处理凝结水的灵敏度较高，启闭件小，惯性也小，开关速度迅速。主要品种及性能如下:a.圆盘式疏水间结构简单，造价低，间断排水有噪音，允许最小过冷度为680C，有一定的漏气量，排空气性能不佳，耐水击，适应冷冻及过热蒸汽场合，适用范围较广。b.脉冲式疏水阔结构简单，能连续排水，但有较大的漏气24 量。背压度较低，适用于回转干燥滚筒的虹
14、吸管排水，能排出一定量的冷热空气，最小过冷度为68C。C.迷宫式或微孔式疏水阀利用凝结水通过迷宫式通道的多节膨胀降压或通过微孔的一次膨胀所产生的二次蒸汽来为阻止或减少蒸汽的泄漏。结构简单，能连续排水、排空气。微孔式适用于小排量，迷宫式适用于特大排量。但都不能适应压力流量变化较大的情况。(2)热静力型利用蒸汽和凝结水的不同温度引起温度敏感元件动作，从而控制启闭件工作。其温度敏感元件受温度变化在开关启闭件时有滞后现象，对低于饱和温度一定温差的凝结水和空气可同时排放出去。可装在用汽设备上部单纯作排空气阀使用。主要品种及性能如下:a.液体膨胀式疏水阀结构复杂，灵敏度不高，能排出60100C的低温水，也
15、能排除空气，适用于要求伴热温度较低的伴热管线排凝及采暖用管线。b.蒸汽压力式或平衡式压力式疏水阀结构简单，动作灵敏，可作为蒸汽系统的排空气阀。C.波纹管式疏水阀结构简单，动作灵敏，能连续排水，过冷度20C左右，抗污垢及抗水击性差，广泛用作采暖系统疏水，也可作为蒸汽系统排空气阀。d.双金属片疏水阀动作灵敏度不高，能连续排水，排水性能好，过冷度较大且可调节，从低压到高压都适用，最高使用压力可达4.0MPa，最高使用温度可达550C。抗污垢、抗水击性强，可作为蒸汽系统排空气阀。(3)机械型疏水阀依靠浮子随凝结水液位升降的动作实现阻汽排水。小口径较大口径阀灵敏度高，浮球式灵敏度高于浮筒式疏水阀。除倒吊
16、桶式疏水阀可以排除少量的冷热空气外，这类间都不能排出空气。主要品种及性能如下:a.自由浮球式疏水阀结构简单，灵敏度高，能连续排水，漏25 气量小，一般结构不能自动排除空气，可附加热静力型排空气阀，可排饱和水，抗水击、抗污垢能力差。可设计成大口径及大排水量的疏水阀，但制造工艺复杂。b.杠杆浮球式疏水阔特点与自由浮球式相同，但结构较复杂，灵敏度略低，体积小，制造工艺较简单。c.浮桶式疏水间制造工艺简单，灵敏度不高，间断排水，不能排出空气，可排出饱和水，抗水击、抗污垢性比浮球式强，但体积大。d.倒吊筒式疏水阀与浮桶式相比，灵敏度高，体积小，漏气量也小。可在工作开始和中间排除一定量的冷热空气。5.1.
17、1.3 调节阀前的疏水，见附图6。内漏蒸汽量5.1.1.4 疏水阀漏气率-:r品#件且XIOO%使用寿命是指疏水阀在漏气率不超过规定值内的使用期限。5.1.1.5 不同压力的不同用汽设备，不能共用一个疏水阀，否则因为高压用汽设备的进出口压力高，使低压用汽设备的出口压力提高，造成进出口压差缩小，减少了低压用汽设备的排水量，甚至排不出水而无法工作。同一蒸汽压力的几个同类型用汽设备也不允许共同使用一个疏水阅。由于制造和使用情况不同，其加热效率、流体阻力都有所不同，更重要的是这些用汽设备的负荷都不一致，蒸汽大量从阻力小的设备流过，从而影响其它设备通过的蒸汽量，不能满足用汽设备的工艺要求。5.1.1.6
18、疏水间并联安装见附图705.1.1.11 按计算结果选取疏水阀时，应选择符合国家标准和CVA标准的优质节能疏水阀。这种疏水阀在阔门代号S前都冠以C宇代号，其使用寿命注8000h，漏气率O.3%。在凝结水一经形成，必须立即排除的情况下，不宜选用脉冲式26 和波纹管式疏水阀(因二者均要求一定的过冷度约175CC)，而应选用浮球式疏水阀。在凝结水负荷变动到低于额定最大排水量的15%时，不应选用脉冲式疏水闹。因它在低负荷下，将引起部分新鲜蒸汽的泄漏损失。5.1.2.1 由于供汽初期易发生超负荷运行现象，为适应这种变化，并考虑疏水阀最大排水量是按连续测得的，故计算求得的设备或管道排水量应乘以安全率可，才
19、可作为选用疏水阀的最大排水量。蒸汽管道取开工或正常工作时，蒸汽管道凝结水量的大值作为选用疏水阀的最大排水量。5.1.2.2 蒸汽疏水阔进出口的实际工作压力，是指疏水阀进出口端管道内凝结水或蒸汽的实测压力。5.1.2.3 疏水阀实际最高工作背压是指疏水阀正常工作时，其出口端的最高允许压力，即疏水阀前凝结水压力减去凝结水通过该疏水阀时的阻力。POB = P - LlP P干一疏水间实际工作压力，Pa;LlP 凝结水通过疏水阀时的阻力，Pa(与疏水阀的构造和疏水量有关)。6 凝结水管道的水力计算6. I. 1 经济比压降的选取参考城市热力网设计规范)(GJJ34-90)第6.2和6.2.3条。6.1
20、.2 对背压凝结水回收系统，应根据运行过程中可能出现的最大流量和允许的最大压力损失，来选用较小的管径以节省管网的一次投资。6.2 凝结水管道水力计算公式是通过水力学公式导出。27 式中h=土?伫二IPa/m ( Dn 2g 10001 h-一比压降，Pa/m;Dn一一管子内径，mm;一一热介质在管内流速，m/s;Y一一热介质的重度.N/m3;g 一一自由落体重力加速度，g=9. 80665m/s2; k 一一管道摩擦阻力系数。当已知管道质量流量为G时流速Gh飞2m/s O. 9pl二:-: I ? 10001 将式(B)代入式CA)可得如下工程使用公式式中h=6.25以1013过Pa/mPUn
21、 G一一凝结水的计算流量，t/h;p一一热介质密度，kg/m3; 其余符号同前。CA) (B) 当管径大于Dn40时，管道的摩擦阻力系数推荐用希弗林松计算公式式中28 =O叫E)025Dn一一管道内径，mmo管壁等值粗糙度Kd采用下列数值:闭式凝结水系统:凡=0.5mm开式凝结水系统:Kd=l.Omm (6.2.2) 重力和加压凝结水系统:Kd=1.0mm，=958. 38kg/m3 将p及不同Kd值代入公式(6.2.1)及(6.2.2)，即可得出:重力和加压凝结水管路计算公式t:.h = 7. 178 X 109品Pa/m(6.2.3) 背压凝结水管路计算公式开式系统Kd=1.0mm/、2t
22、:.h= 6.875 X 1012一二一PP D.25 闭式系统Kd=0.5mm式中f飞2t:.h=5.781X1012-:二7ppD. 25 Pa/m (6.2.4-1) Pa/m (6.2.4-2) pp 管道中汽水?昆合物平均密度，kg/m30其它符号向上。7 系统的控制和凝结水品质的监测7.0.1 凝结水系统的控制和监测，目的为保证凝结水回收系统的正常可靠运行，制止和减少凝结水浪费，回收能量，从而提高化工企业的经济效益。7.0.2 由于遥控仪表比较复杂，造价高，对于中小型凝结水系统不宜采用。对于大型凝结水回收系统，应与整个供热系统一起设置主控室或监测站。各凝结水泵站之间应设有联络电话。
23、7.0.3 大型凝结水回收系统，大多有几个或十几个凝结水泵站分站组成。站内的凝结水泵，通常无人操作，因此凝结水输送的自动化必不可少。而用凝结水箱的高低水位自动控制7泵的开停，是凝结水泵站常采用的一种控制方式。29 。供热蒸汽3 附图1开式背压凝结水回收系统示意图1一一用汽设备;2疏水阀;3凝结水箱片一凝结水泵。CJ.) 1- 附图2开式重力凝结水回收系统示意图1 用汽设备;2一一疏水阀;3二次蒸发箱;4一一开式凝结水箱;5 凝结水泵。w N 供热蒸汽二次蒸发汽去用户附图3闭式背压凝结水回收系统示意图1一一用汽设备;2疏水阀;3闭式凝结水箱;4一水封装置;5一一凝结水泵。w w 低压蒸汽高压蒸汽
24、附围4闭式满管凝结水回收系统示意图l一一用汽设备p卜一疏水阀;3一一二次蒸发箱;4一一液面调节阀;5一一安全阀;6一一闭式凝结水箱;7一一凝结水泵。高压凝+3ma孔数=支管截面狈cmX12.4 1; 水低叫I叮L=孔数X6.5皿j (a) (b) 1 -附图5高低压凝结水管道梅连接示意图蒸汽主管附图6调节阔前疏水示意图34 1-1 安全阀宁肯1 附固7疏水间并联安装示意图l二检查阀;2疏水器;3 过滤器。35 责任编辑王五玫问权所有;j旦出如中华人民共和国行业标准化工蒸汽凝结水系统设计技术规定HG/T 20591-97 食编辑化工部工程建设标准编辑中心(北京和平里北街化工大院3号楼)邮政编码:100013 印刷秦皇岛市卢龙印刷厂1998年1月
