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影响蒸汽系统安全与高效运行的常见问题分析

蒸汽系统在现代应用广泛,在设计、安装和使用过程中往往存在一些常见问题,影响蒸汽系统安全与高效的运行。蒸汽系统常见问题有:水锤问题,设备堵塞,疏水不畅,下面逐一进行分析。
1、水锤问题
1.1水锤的危害。
水锤现象发生时,管道内会发出巨大的响声,还有可能会出现管道的震动。在严重情况下,水锤还会造成管道、阀门等的断裂,造成极其危险的状况。
1.2水锤形成的原因。
水锤的根源来自于管道低点的冷凝水没有及时排放。
比如:1)管道的变形,可能是管道支撑间距过大,造成支架间的管道变形下垂,下垂部位积水。2)采用不恰当的管道变径,同心变径处容易积水。3)不正确的过滤器安装。过滤器的滤网应水平安装,而不是向下。4)不恰当的蒸汽疏水,造成蒸汽主管内留存凝结水。5)不正确的运行情况,启机阶段阀门开启太快。
1.3水锤的预防措施。1)设计阶段,正确设计管道坡度,每隔一段距离以及在管道低点,精心设置疏水点。
a.管道坡度要求。蒸汽管道坡度合理设置应为:顺坡汽水同向流动2‰;逆坡5‰在尽可能的情况下,蒸汽主管道应沿流动方向布置不小于10‰的坡度。蒸汽管网内的凝结水可顺蒸汽流动。地上管网坡度不是特别重要,重要的是在适当位置设置疏水点。
b.需设疏水的位置。疏水点间距:顺坡200m,无坡度100m,逆坡50m设置一个疏水点。管道的低点、上升管道的底部、立管下端、蒸汽管道末端,以及任何可能积存凝结水的地方均应设置疏水点。减压阀、调节阀、重要分支切断阀前;汽水分离器、蒸汽加热设备的低处;蒸汽分配管、分气缸、扩容器的底部;文丘里流量计的上游侧;进入建筑物前的入户管处;c.主管上疏水应设置集水槽。蒸汽主管道上的疏水管一般为DN15-DN20即可满足凝结水流量的排放要求。但在系统运行时,蒸汽管道内的蒸汽流速会高达162km/h;带动凝结水一起流动。如不设置集水槽,疏水管直接与蒸汽主管相连,疏水管将不会捕获很多的沿蒸汽主管高速流动的凝结水。为了防止集水槽内的杂质进入疏水阀内,疏水管与集水槽连接时,应距离疏水槽底部30~50mm。为了便于清洗与排污,可在集水槽底部设置法兰盲板或排污阀。集水槽的大小根据主管的大小设置。主管道大于200mm时,集水槽按1/2主管直径设置,小于200mm时,集水槽按100mm或与主管管径相同。
2)安装阶段,除按设计及上述要求布置管道坡度、疏水点外,还应注意以下常识:
a.蒸汽管道变径管,应采用偏心变径管底平,防止积液,而不是同心变径管。热水管道为了便于排气,应采用偏心变径管顶平。
b.蒸汽系统的过滤器,滤网应水平安装,而不是滤网向下安装。避免滤网处积液。
c.分支管道的连接应从主管道的上方取蒸汽。如果从主管的侧面或底部取蒸汽,蒸汽会把主管内的冷凝水及管道杂质带入分支管内,进而进入设备,会影响到设备的工作性能。
d.分支管道的阀门尽可能靠近取汽点。当所连接的设备停机时,可减少阀后分支管道内的凝结水量。避免再次开机时,大量的凝结水随蒸汽进入设备,避免水锤。
3)在所有疏水阀后安装止回阀,否则在停机阶段凝结水将有可能回流到蒸汽管道中,造成管道内积水。当开启系统时,出现水锤。疏水阀后安装止回阀还有一个好处,就是当多个设备疏水共用一根主管时,可防止当某个设备停机时,凝结水回流到停机设备中,这在制药行业相当重要,防止交叉污染。凝结水回流到换热器内,会加剧换热器的腐蚀。
4)系统刚开始运行时,缓慢开启阀门,让残存在系统中的凝结水在被高速流动的蒸汽带动之前,慢慢地通过疏水阀排放掉。这在启机阶段相当重要。
2、设备堵塞
蒸汽系统的换热器、疏水阀、流量计经常被管道内的杂质堵塞、降低工作效率,甚至损坏设备。减少停机和维护时间越来越重要。
2.1发生堵塞的原因分析。
根本原因是:水垢、铁锈、焊渣以及其它固体颗粒在施工或运行过程中进入管道系统内。具体有如下情况:1)安装过程中因环境、人为的因素,造成的杂物、垃圾、碎石、砂子等进入管道。2)管道焊接、切割过程中,形成的氧化皮、焊渣进入管道。3)运行过程中,碳钢管道在蒸汽高温下容易生锈腐蚀,铁锈呈片状或形成铁锈泥,也容易造成堵塞。
2.2预防措施。
1)进入现场的管子两端都要封口,防止杂物进入。安装过程中的暂时不能连接的管口要封闭。2)管道焊接作业,尽可能采用氩弧焊打底,防止焊渣进入管道。已安装成型的管道不允许在上面开孔,防止切割碎片进入管道。需要开孔的管道应提前预制。3)铁锈的预防,管道尽可能设计成闭式回水系统,防止大量空气进入管道内。在蒸汽主管末端安装排气阀,及时把管道内的空气排除。4)管道安装完成后,要按照系统,逐根吹扫,把管道内的杂质、焊渣等吹扫干净后,方可正式投入使用。吹扫时应把流量计、控制阀、换热器等设备隔离或拆除。防止杂物把设备损坏。5)最重要的是设计要考虑在每个疏水阀、流量计、控制阀、用汽设备的上游安装过滤器。为了减少停机时间,在每个重要设备前安装过滤器,是最经济的做法。
2.3疏水不畅。
疏水不畅的原因有很多,像疏水阀选型不合适,疏水阀位置安装不合理,凝结水水管选型、布置不合理都会造成疏水不畅,目前项目执行中遇到的疏水不畅主要是:多个设备共用疏水管,凝结水管错误接入排水管。
1)疏水不畅的危害。
a.多个设备共用疏水管,当某台设备停机时,凝结水会串入停机设备。b.凝结水管错误接入排水管,会造成蒸汽串入排水管上游,造成地漏或洗手池等反蒸汽。
2)原因分析。
a.没有详细设计,施工人员对蒸汽凝结水的特性认识不清楚。错误的认为蒸汽凝结水是无压力管道。b.疏水阀后的管道中的凝结水,不仅仅有凝结水,还含有大连的闪蒸蒸汽。经计算,疏水阀后管道内的99%的体积是蒸汽,1%是水。c.疏水阀后的凝结水管是有压力的。凝结水管阻力越大,凝结水管的压力越大。最大可达蒸汽主管道的80%。当0.6MPa的蒸汽系统凝结水接入排水管时,可能造成排水管内压力达到最0.4MPa,蒸汽可以使凝结水上返40m高。d.多台设备并联时,当某台设备停机时,蒸汽管道阀门关闭,设备内的蒸汽压力降低,甚至可能是负压,主管道内的凝结水就会很容易进入停机的设备内部。
3)解决方法。
a.多台设备凝结水并联接入凝结水总管,必须在每个疏水阀后安装止回阀,防止凝结水倒流。无论疏水阀后的排放管是多么的低,或多么的顺畅,均应加止回阀。b.蒸汽凝结水是有压管道,必须单独排放。不得排放到污水管、雨水管中。在设计或施工时,应引起重视,绘制详细的走向图,做出技术交底,向工人讲解清楚。
蒸汽系统作为工业厂房的常用公共介质,同时具有高温、高压的特点。只有良好的设计与安装结合,才能安全、高效的提供高品质的蒸汽。希望能够对蒸汽系统的设计与安装,有所裨益。
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