CN209926008U - 疏水设备及具有其的疏水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种疏水设备及具有其的疏水系统，其中，疏水设备，包括：管体，具有进口和出口，进口与疏水管连通；节流装置，设置于进口与出口之间，以限制由出口排出的蒸汽的排气量。应用本实用新型的技术方案能够有效地解决现有技术中的疏水设备的蒸汽浪费大的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及蒸汽管道防冻领域，具体而言，涉及一种疏水设备及具有其的疏水系统。
背景技术
蒸汽管道每隔一段距离都设置有疏水系统，以满足管线投运、解列期间的疏水需要。北方寒冷地区各室外蒸汽管道为防止冬季发生疏水管道冻结，影响到蒸汽系统安全，需要将疏水管路打开，及时排尽管道中的凝结水。目前为了减少各蒸汽管道排出凝结水过程中的蒸汽外排浪费，设计有机械式、热静力式、热动力式等各类型的蒸汽疏水阀。然而在北方寒冷地区的实际应用中发现除热动力式蒸汽疏水阀外，其他大部分疏水阀都不能满足冬季防冻疏水需求，时常发生疏水阀冻结，严重影响到蒸汽系统的安全运行。只能通过调整疏水阀旁路门，保持连续排汽的方式防冻，一旦调整控制不当或出现疏水阀冲刷内漏，势必出现排汽过大，造成蒸汽浪费严重现象，同时也严重影响周边环境。热动力式蒸汽疏水阀虽能满足防冻疏水需求，但由于其结构和动作原理上的原因，存在水、汽需要一起排放，误动作多；在没有水的情况下也会排汽，造成蒸汽的浪费，泄漏率在6％～10％；此外，还存在易损坏，使用寿命短，排放时噪音较大等较多问题。因而，热动力式蒸汽疏水阀也不是北方寒冷地区冬季防冻疏水最好的选择。
目前北方地区绝大部分蒸汽管道为了确保冬季蒸汽系统安全，采用的防冻措施仍然是疏水一次门全开，二次门调整的方式，由于调整人员经验不足或疏水阀长时间冲刷内漏等原因，经常出现明显的排汽“小白龙”现象，造成较大的能耗、物耗损失；同时，此调整方式还加剧了疏水阀冲刷损坏，增加检修工作量和疏水阀消耗。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种疏水设备及具有其的疏水系统，以解决现有技术中的疏水设备的蒸汽浪费大的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种疏水设备，包括：管体，具有进口和出口，进口与疏水管连通；节流装置，设置于进口与出口之间，以限制由出口排出的蒸汽的排气量。
进一步地，节流装置上设置有连通进口和出口的节流孔。
进一步地，
其中，F为临界流动时，节流孔的面积，G为通过节流装置的流量，p0为节流装置前的滞止压力，T0为节流装置前的滞止温度，g为重力加速度，R为气体常数，K为系数，μ为流量系数。
进一步地，节流孔的直径在0.8mm至1.2mm之间。
进一步地，节流孔的轴线位于管体轴线的下方。
进一步地，节流装置为设置于管体内部的节流板，节流板上设置有连通进口和出口的节流孔。
进一步地，节流装置包括多组串联的节流板。
进一步地，节流装置与进口之间设置有过滤装置。
进一步地，管体的两端分别设置有连接结构。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种疏水系统，包括：疏水管；疏水设备，疏水设备的进口与疏水管连通，疏水设备为上述的疏水设备。
进一步地，疏水系统还包括：主管路，具有与疏水管连接的D1端和与外界连通的D2端；副管路，具有连接在主管路上的S1端和S2端，疏水设备设置于主管路上并位于S1端和S2端之间；第一阀门，设置于S1端和疏水设备之间；第二阀门，设置于S2端和疏水设备之间；第三阀门，设置于副管路上。
应用本实用新型的技术方案，疏水设备的进口与疏水管连通，蒸汽能够不断由疏水管进入管体内并最终由出口排出，因此能够满足管道防冻堵疏水需求。同时，由于疏水设备包括节流装置，蒸汽经过节流装置后排出，因此能够减少疏水防冻期间的蒸汽外排量，减少浪费。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的疏水设备的实施例的立体结构示意图；
图2示出了图1的疏水设备的节流装置的主视示意图；以及
图3示出了根据本实用新型的疏水系统的配置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、管体；11、进口；12、出口；20、节流装置；21、节流孔；30、过滤装置；40、主管路；50、副管路；60、第一阀门；70、第二阀门；80、第三阀门。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1和图2所示，本实施例的疏水设备，包括：管体10以及节流装置20。其中，管体10具有进口11和出口12，进口11与疏水管连通。节流装置20设置于进口11与出口12之间，以限制由出口12排出的蒸汽的排气量。
应用本实施例的技术方案，疏水设备的进口11与疏水管连通，蒸汽能够不断由疏水管进入管体10内并最终由出口12排出，因此能够满足管道防冻堵疏水需求。同时，由于疏水设备包括节流装置20，蒸汽经过节流装置20后排出，因此能够减少疏水防冻期间的蒸汽外排量，减少浪费，降低能耗、物耗损失。
需要说明的是，寒冷地区蒸汽管道防冻疏水排放最理想的情况是刚好将疏水管道内的凝结水排尽而不外排蒸汽，但实际情况无法实现，稍有不慎就会出现疏水管道冻结。发明人根据多年蒸汽管道防冻维护经验，发现最适合的防冻疏水调整方式为：保持极少量的蒸汽通流，外飘蒸汽在1m以内消散完毕，既能达到防冻效果，又能最低限度的减少蒸汽外排。因此发明人在设计的疏水设备的管体10内设置节流装置20，保证极少量的蒸汽能够通过节流装置20流通至外界，并于1m内消散完毕。
如图1和图2所示，在本实施例中，节流装置20上设置有连通进口11和出口12的节流孔21。上述结构简单，易于实现。发明人根据节流孔板降压原理，经过认真计算分析，设计出的疏水设备，即满足北方寒冷地区各蒸汽管道防冻疏水需求，又能减少疏水防冻期间的蒸汽外排浪费，同时减少疏水阀冲刷损坏，保障北方地区各蒸汽管道安全、经济运行。
如图1和图2所示，在本实施例中，节流孔21的直径在0.8mm至1.2mm之间。如果节流孔21的直径过小容易被封堵，导致安全性差，如果节流孔21的直径过大，则会造成蒸汽的浪费，能耗和物耗损失较大。
如图1和图2所示，在本实施例中，节流装置20为设置于管体10内部的节流板，节流板上设置有连通进口11和出口12的节流孔21。上述结构简单，易于加工，成本低。
在图中未示出的其他实施例中，节流装置20包括多组串联的节流板。上述结构能够进一步减少蒸汽的浪费，减小能耗和物耗。需要说明的是，节流孔21的孔径，节流板的组数、材质、壁厚的参数应根据蒸汽管道压力计算确定。
由于管体10内可能存在冷凝水，一旦冷凝水存留并凝结可能导致管体10冻堵，从而影响安全性。为了解决上述问题，如图1和图2所示，在本实施例中，节流孔21的轴线位于管体10轴线的下方。上述结构使得凝结的冷凝水能够及时的由节流孔21排出，减少管体10内冷凝水的残留，保证安全性。
在本实施例中，
其中，F为临界流动时，节流孔21的面积，G为通过节流装置20的流量，p0为节流装置20前的滞止压力，T0为节流装置20前的滞止温度，g为重力加速度，R为气体常数，K为系数，μ为流量系数。通过上述公式可以根据设计要求得到节流孔21的面积。
如图1所示，在本实施例中，节流装置20与进口11之间设置有过滤装置30。上述结构能够在蒸汽与节流板接触前先进行过滤，防止蒸汽中的杂质封堵节流板上的节流孔21，从而保证安全性。具体地，在本实施例中，过滤装置30为一块20目蒸汽滤网。
如图1所示，在本实施例中，管体10的两端分别设置有连接结构。上述结构方便疏水设备与其他装置连接。
下面以新疆乌鲁木齐米东区某化工公司的五级蒸汽管网进行具体说明：
新疆乌鲁木齐米东区某化工公司具有9.8MPa、4.3MPa、1.6MPa、1.1MPa和0.46MPa五级蒸汽管网，大部分蒸汽管道布置于室外管廊架上。蒸汽管道上设置有大量机械式蒸汽疏水阀和少部分热动力式蒸汽疏水阀。由于乌鲁木齐处于寒冷地区，每年有近5个月时间处于0℃以下，为确保冬季各蒸汽管道安全，各机械式蒸汽疏水阀全部采用疏水阀旁路手动阀适当开启，保持蒸汽一直通流的方式防冻，部分疏水阀由于调整不当或内漏等因素，造成排汽“小白龙”现象明显；采用热动力式蒸汽疏水阀的疏水系统虽然没有连续排汽，但排汽频率也较高，每次排汽时汽量较大，且排汽噪音此起彼伏，也存在排汽突然喷出伤人的风险。每年该公司各蒸汽系统因为冬季防冻需要，外排较多蒸汽，造成明显浪费。为有效解决上述防冻和蒸汽浪费问题，发明人认真分析目前各类型疏水器的特点和实际使用情况，结合多年蒸汽管道防冻维护经验，根据节流孔板降压原理，决定设计一种具有很好的节能环保效益的新型防冻节能疏水设备，既能满足冬季防冻需求，又能明显减少蒸汽外排浪费，有效消除排汽“小白龙”现象和噪音污染。
以该公司0.46MPa(P)蒸汽系统疏水设备改造为例，对新型疏水设备进行说明。根据2012版《GB 50764电厂动力管道设计规范》7.5.2部分蒸汽管道上的节流孔板孔径计算：0.46MPa(P)蒸汽系统疏水设备前、后总压力之比为：ε2＝0.1/0.56＝0.18，小于临界流动压力比0.546。蒸汽为临界流动，采用孔径1mm的1级节流孔板设计进行计算如下：
公式一
F—临界流动时，节流孔板孔洞面积，1mm圆形孔径面积为0.785mm2；
G—通过孔板的流量，t/h；
P0，T0—孔板前的滞止压力和滞止温度，由于疏水设备前蒸汽流速极低，因而其滞止压力和滞止温度与实际压力、温度基本一致为0.56MPa、463K；
g—重力加速度，9.81m/s2；
R—气体常数，对于水蒸气取47；
K—系数，由《GB 50764电厂动力管道设计规范》表7.5.2-1查取为0.667；
u—流量系数，应根据孔形和压差试验确定，可由《GB 50764电厂动力管道设计规范》表7.5.2-2查取为0.818。
节流孔板通流量为：
根据上述计算，该公司于2017年入冬前对0.46MPa蒸汽管道疏水系统进行改造，采用新型疏水设备取代机械式、热动力式疏水阀。经过2017-2018年冬季的实际严寒检验，该新型疏水设备运行良好，未出现过疏水管冻结情况，0.46MPa蒸汽系统运行安全、平稳；同时，经此改造后，疏水排汽量只有3.3kg/h，极少量的外排蒸汽离开疏水管不到1m就消散不见，“小白龙”浪费现象彻底消除，大大减少了防冻疏水排汽浪费，完全达到改造预期的效果。
根据该公司0.46MPa蒸汽系统疏水设备计算及改造后的实际运行效果，疏水排汽量3.3kg/h即可满足防冻需求。9.8MPa、4.3MPa、1.6MPa、1.1MPa等其他各等级蒸汽系统可按照3.3kg/h的防冻疏水排汽量，根据上述公式一进行节流孔径面积、节流级数计算，设计相应的疏水设备，满足各等级蒸汽管道疏水防冻和节能环保需求。
如图1至图3所示，本申请还提供了一种疏水系统，根据本申请的疏水系统的实施例包括：疏水管以及疏水设备。其中，疏水设备的进口11与疏水管连通，疏水设备为上述的疏水设备。由于上述疏水设备具有减小物耗、能耗的优点，因此具有其的疏水系统也具有上述优点。
如图3所示，在本实施例中，疏水系统还包括：主管路40、副管路50、第一阀门60、第二阀门70以及第三阀门80。其中，主管路40具有与疏水管连接的D1端和与外界连通的D2端。副管路50具有连接在主管路40上的S1端和S2端，疏水设备设置于主管路40上并位于S1端和S2端之间。第一阀门60设置于S1端和疏水设备之间。第二阀门70设置于S2端和疏水设备之间。第三阀门80设置于副管路50上。上述结构能够满足蒸汽管道投、退期间大量疏水需求，满足疏水设备在线隔离检修需要，配置该疏水设备的疏水系统在该疏水设备前、后应各设置一个手动阀，同时设置旁路疏水管道和手动阀。环境温度、疏水管长度变化时疏水量也会发生变化，疏水设备后手动门可以进行微调，以适应不同环境下的防冻疏水需求。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
本实用新型的疏水设备既克服了北方寒冷地区机械式、热静力式等疏水器易冻结的缺点，满足蒸汽管道冬季防冻疏水需求；又克服了热动力式疏水器蒸汽浪费大，噪音大的缺点，明显减少了疏水防冻期间的外排蒸汽浪费，具有很好的防冻、节能效果。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种疏水设备，其特征在于，包括：
管体(10)，具有进口(11)和出口(12)，所述进口(11)与疏水管连通；
节流装置(20)，设置于所述进口(11)与所述出口(12)之间，以限制由所述出口(12)排出的蒸汽的排气量。
2.根据权利要求1所述的疏水设备，其特征在于，所述节流装置(20)上设置有连通所述进口(11)和出口(12)的节流孔(21)。
3.根据权利要求2所述的疏水设备，其特征在于，
其中，F为临界流动时，所述节流孔(21)的面积，G为通过所述节流装置(20)的流量，p0为所述节流装置(20)前的滞止压力，T0为所述节流装置(20)前的滞止温度，g为重力加速度，R为气体常数，K为系数，μ为流量系数。
4.根据权利要求2或3所述的疏水设备，其特征在于，所述节流孔(21)的直径在0.8mm至1.2mm之间。
5.根据权利要求2所述的疏水设备，其特征在于，所述节流孔(21)的轴线位于所述管体(10)轴线的下方。
6.根据权利要求1所述的疏水设备，其特征在于，所述节流装置(20)为设置于所述管体(10)内部的节流板，所述节流板上设置有连通所述进口(11)和出口(12)的节流孔(21)。
7.根据权利要求1所述的疏水设备，其特征在于，所述节流装置(20)包括多组串联的节流板。
8.根据权利要求1所述的疏水设备，其特征在于，所述节流装置(20)与所述进口(11)之间设置有过滤装置(30)。
9.根据权利要求1所述的疏水设备，其特征在于，所述管体(10)的两端分别设置有连接结构。
10.一种疏水系统，包括：
疏水管；
疏水设备，所述疏水设备的进口(11)与所述疏水管连通，其特征在于，所述疏水设备为权利要求1至9中任一项所述的疏水设备。
11.根据权利要求10所述的疏水系统，其特征在于，所述疏水系统还包括：
主管路(40)，具有与所述疏水管连接的D1端和与外界连通的D2端；
副管路(50)，具有连接在所述主管路(40)上的S1端和S2端，所述疏水设备设置于所述主管路(40)上并位于所述S1端和所述S2端之间；
第一阀门(60)，设置于所述S1端和所述疏水设备之间；
第二阀门(70)，设置于所述S2端和所述疏水设备之间；
第三阀门(80)，设置于所述副管路(50)上。
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