引言 - 为什么需要疏水阀？

疏水阀的职责是从蒸汽系统中排放冷凝水、空气和其他不凝性气体，同时不允许活蒸汽逸出。本教程涵盖了对疏水阀的需求、其运行的考虑因素、基本运行模式和相关标准。

在蒸汽利用的历史中，Spirax Sarco 一直处于提高蒸汽工厂效率的前沿。自 1935 年以来，Spirax Sarco 的产品范围已大幅扩大，如今在世界各地采用蒸汽的多种类型的设备上被指定使用。如今，很少有制造工艺不依赖蒸汽来提供最终产品。

疏水阀是任何蒸汽系统的重要组成部分。它是良好的蒸汽和冷凝水管理之间的重要连接，将蒸汽保留在工艺中以最大限度地利用热量，但在适当的时间释放冷凝水和不凝性气体。 虽然很容易孤立地看待疏水阀，但它们对整个蒸汽系统的影响往往未被充分认识。以下问题变得重要

通常情况下，如果为特定应用选择了不合适的疏水阀，不会注意到不良影响。有时，疏水阀甚至被完全关闭而没有任何明显问题，例如在蒸汽总管上，一个排放点的不完全排水通常意味着剩余的冷凝水只是被带到下一个排放点。如果下一个排放点被堵塞或也被关闭了，这很可能成为一个问题！

细心的工程师可能会认识到，控制阀的磨损、泄漏和设备产量下降都可以通过对蒸汽疏水给予适当关注来补救。任何机构遭受磨损是很自然的，疏水阀也不例外。当疏水阀失效打开时，一定量的蒸汽可以进入冷凝水系统，尽管通常比预期的量要小。幸运的是，现在蒸汽用户可以使用快速检测和纠正此类故障的方法。

“疏水阀的职责是排放冷凝水，同时不允许活蒸汽逸出”

没有”疏水阀”（或排水阀）这一关键组件，任何蒸汽系统都是不完整的。它是冷凝水回路中最重要的连接，因为它将蒸汽使用与冷凝水回流联系起来。

疏水阀字面意义上”清除”冷凝水（以及空气和其他不凝性气体），使蒸汽尽可能以干燥的状态到达目的地，从而高效且经济地执行其任务。 疏水阀必须处理的冷凝水量可能有很大变化。它可能需要在蒸汽温度下排放冷凝水（即一旦在蒸汽空间中形成），也可能需要在低于蒸汽温度下排放，在此过程中释放部分”显热”。 疏水阀运行的压力范围可能从真空到远超一百 bar。为了适应这些多变的条件，有许多不同类型的疏水阀，各有其优缺点。经验表明，当疏水阀的特性与应用匹配时，其工作效率最高。必须选择正确的疏水阀在给定条件下执行给定功能。乍一看，这些条件可能并不明显。它们可能涉及操作压力、热负荷或冷凝水压力的变化。疏水阀可能经受极端温度甚至水锤。它们可能需要耐腐蚀或耐污垢。无论条件如何，正确的疏水阀选择对系统效率都很重要。 有一点将变得很清楚：一种类型的疏水阀不可能是所有应用的正确选择。

疏水阀选择的考虑因素

排气 在”启动”时，即工艺开始时，加热器空间充满空气，如果不排除，将降低传热并增加预热时间。启动时间增加，设备效率下降。最好在空气有机会与进入的蒸汽混合之前尽快将其排出。如果空气和蒸汽混合在一起，只能通过冷凝蒸汽来分离，留下空气，然后必须排放到安全的地方。在较大或较困难的蒸汽空间上可能需要单独的排气阀，但在大多数情况下，系统中的空气通过疏水阀排放。在这里，恒温式疏水阀比某些类型的疏水阀有明显的优势，因为它们在启动时完全打开。带有内置恒温排气阀的浮球式疏水阀特别有用，而许多热动力式疏水阀也完全能够处理适量的空气。然而，固定孔口冷凝水出口的小孔和倒吊桶式疏水阀的排气孔排气都很慢。这可能会增加生产时间、启动时间和腐蚀。 冷凝水排除 排气后，疏水阀必须通过冷凝水但不通过蒸汽。此时的蒸汽泄漏是低效且不经济的。疏水阀必须允许冷凝水通过，同时在工艺中拦截蒸汽。如果良好的传热对工艺至关重要，则必须立即在蒸汽温度下排放冷凝水。积水是由于疏水阀选择不正确而导致蒸汽工厂效率低下的主要原因之一。 设备性能 当考虑了去除空气和冷凝水的基本要求后，可以将注意力转向”设备性能”。简而言之，除非专门设计为积水，换热器要达到最佳性能，蒸汽空间必须充满清洁干燥的蒸汽。疏水阀的类型将影响这一点。例如，恒温式疏水阀保留冷凝水直到冷却到饱和温度以下。如果这些冷凝水留在蒸汽空间，将减少传热面积和加热器性能。在尽可能低的温度下排放冷凝水可能看起来很有吸引力，但通常大多数应用要求在蒸汽温度下从蒸汽空间排除冷凝水。这需要与恒温式不同运行特性的疏水阀，这通常意味着机械式或热动力式疏水阀。 在选择特定疏水阀之前，有必要考虑工艺的需求。这通常将决定所需疏水阀的类型。工艺与蒸汽和冷凝水系统的连接方式然后可能决定在此情况下完成最佳工作的首选疏水阀类型。一旦选定，有必要确定疏水阀的尺寸。这将由系统条件和以下工艺参数决定：

• 最大蒸汽和冷凝水压力。
• 操作蒸汽和冷凝水压力。
• 温度和流量。
• 工艺是否为温度控制。 这些参数将在本章的后续模块中进一步讨论。 可靠性 经验证明，“良好的蒸汽疏水”与可靠性是同义词，即以最少的关注实现最佳性能。 不可靠性的原因通常与以下因素有关：
• 腐蚀，由于冷凝水的状况。这可以通过使用特定的建造材料和良好的给水处理来应对。
• 水锤，通常是由于疏水阀后的提升段，在设计阶段有时被忽视，往往是造成原本可靠的疏水阀不必要损坏的原因。
• 污垢，来自水处理化学品从锅炉中携带出来的系统，或管道碎片干扰疏水阀操作的地方。 疏水阀的首要任务是正确排除冷凝水和空气，这需要对疏水阀的工作原理有清晰的了解。 闪蒸 将高压系统的热冷凝水传递到低压系统所产生的一种效应是自然发生的闪蒸现象。这可能使观察者对疏水阀的状况产生困惑。 考虑在蒸汽压力和温度下新形成的冷凝水的焓（可从蒸汽表获得）。例如，在 7 bar g 压力下，冷凝水在 170.5°C 温度下含有 721 kJ/kg。如果将此冷凝水排放到大气中，它只能以 100°C 的水存在，含有 419 kJ/kg 的饱和水焓。多余的焓含量为 721 - 419 = 302 kJ/kg，将蒸发一定比例的水，产生大气压力下的蒸汽。 产生的低压蒸汽通常被称为”闪蒸”。释放的”闪蒸”量可以按如下方式计算： 如果疏水阀以 7 bar g 的压力向大气排放 500 kg/h 的冷凝水，产生的闪蒸量将为 500 x 0.134 = 67 kg/h，相当于大约 38 kW 的能量损失！ 这代表了相当大量的有用能量，在蒸汽和冷凝水回路的热平衡中经常被损失，如果能够捕获和利用，提供了提高系统效率的简单机会。

疏水阀的工作原理

疏水阀有三种基本类型，所有变体都归入其中，三种类型均由国际标准 ISO 6704:1982 分类。 疏水阀类型：

• 恒温式（由流体温度变化操作） 饱和蒸汽的温度由其压力决定。在蒸汽空间中，蒸汽释放其蒸发焓（热量），在蒸汽温度下产生冷凝水。由于任何进一步的热损失，冷凝水的温度将下降。恒温式疏水阀在感知到较低温度时排放冷凝水。当蒸汽到达疏水阀时，温度升高，疏水阀关闭。
• 机械式（由流体密度变化操作） 这一系列疏水阀通过感知蒸汽和冷凝水之间的密度差异来运行。这些疏水阀包括”浮球式疏水阀”和”倒吊桶式疏水阀”。在”浮球式疏水阀”中，球在冷凝水存在时上升，打开阀门通过较重的冷凝水。在”倒吊桶式疏水阀”中，当蒸汽到达疏水阀时，倒桶浮起并上升关闭阀门。两者本质上在其操作方法上都是”机械式”的。
• 热动力式（由流体动力学变化操作） 热动力式疏水阀部分依赖于冷凝水中闪蒸的形成。这一类包括”热动力式”、“圆盘式”、“脉冲式”和”迷宫式”疏水阀。 同样宽泛地包括在此类型中的还有”固定孔口疏水阀”，它们不能明确定义为自动装置，因为它们只是在一组条件下设定为通过计算量的冷凝水的固定直径孔。 所有类型都基于这样一个事实：在动压下释放的热冷凝水会闪蒸产生蒸汽和水的混合物。 以下模块包括对这些疏水阀的参考。

ISO 6552:1980

自动蒸汽疏水阀技术术语词汇表。 **ISO 6553:2016

EN ISO 6553:2017**

自动蒸汽疏水阀的标记。 ISO 6554:1980

法兰式自动蒸汽疏水阀的面间距尺寸。 EN 558:2017

工业阀门。法兰管系统中金属阀门的面间距和中心到面间距尺寸。PN 和 Class 命名的阀门。

（虽然 ISO 6554:1980 仍然有效，但在欧洲它已被纳入通用工业阀门标准 EN 558:2017，该标准的范围比 ISO 6554:1980 广泛得多，并且其面间距”系列”的标识方式与 EN 26554:1991 不同）。 **ISO 6704:1982

EN 26704:1991**

自动蒸汽疏水阀的分类。 ISO 5117 :2023

自动蒸汽疏水阀的生产和性能特性测试。

（替代 ISO 6948:1981、ISO 7841:1988 和 ISO 7842:1988，将蒸汽损失测定方法和自动蒸汽疏水阀排放能力测定方法合并为主文本的附录，即自动蒸汽疏水阀的生产和性能特性测试）。