热静力式蒸汽疏水阀

热静力式疏水阀响应周围蒸汽温度而工作。此处讨论了 3 种不同类型的工作原理和优势——液体膨胀式疏水阀、双金属式和平衡压力式热静力疏水阀。每种以不同的方式工作，适用于特定类型的应用。

液体膨胀式蒸汽疏水阀

这是最简单的热静力式疏水阀之一，如图 11.2.1 所示。一个注油感温元件在受热时膨胀，推动阀门关闭阀座。调节装置允许将疏水阀排放温度在 60°C 至 100°C 之间调整，使其非常适合作为在启动时排出大量空气和冷冷凝水的装置。 如模块 2.2 中所述，饱和蒸汽温度随压力变化。

图 11.2.2 显示了蒸汽的饱和曲线，以及液体膨胀式疏水阀在设定 90°C 时的固定温度响应线（X - X）。

从图 11.2.2 可以看出，当压力为 P1 时，冷凝水只需冷却很小的量（ΔT1），疏水即可接受。然而，如果压力增加到 P2，则冷凝水需要冷却更多（ΔT2）才能通过蒸汽疏水阀。这种冷却只能发生在工艺和疏水阀之间的管道中，如果疏水阀排放温度保持不变，工艺将积水。

典型应用

由于其固定温度排放特性，液体膨胀式疏水阀可有效地用作”停机排水疏水阀”。此处，其出口必须始终朝上，如图 11.2.3 所示，以确保注油感温元件持续浸没。由于疏水阀只能在 60°C - 100°C 之间排放，它通常只在启动时开启。它可以安装在母管排水疏水阀旁边，母管排水疏水阀通常连接到冷凝水回水管路。 液体膨胀式蒸汽疏水阀的优点：

• 液体膨胀式疏水阀可调节至低温排放，提供出色的”冷排水”功能。 • 与平衡压力疏水阀一样，液体膨胀式疏水阀在冷态时完全打开，具有良好的排气性能和启动负荷时的最大冷凝水容量。 • 液体膨胀式疏水阀可用作低压过热蒸汽母管上的启动排水疏水阀，在此类应用中长冷却管段保证会被较冷的冷凝水充满。它能承受振动和水锤工况。

液体膨胀式蒸汽疏水阀的缺点：

• 感温元件的柔性管可被腐蚀性冷凝水或过热蒸汽破坏。 • 由于液体膨胀式疏水阀在 100°C 或以下排放冷凝水，它绝不应使用在要求立即从蒸汽空间排出冷凝水的应用中。 • 如果疏水阀可能遭受冻结条件，疏水阀及其相关管路必须做好保温。 • 液体膨胀式疏水阀通常不是单独的疏水解决方案，因为它通常需要另一台蒸汽疏水阀并联运行。然而，它通常可以在启动速率不是重要考虑因素的场合使用，例如排放小型储罐加热盘管时。

平衡压力式蒸汽疏水阀

液体膨胀式疏水阀的重大改进是平衡压力式疏水阀，如图 11.2.4 所示。其工作温度受周围蒸汽压力影响。工作元件是一个胶囊，内含沸点低于水的特殊液体和水的混合物。在启动时的冷态条件下，胶囊收缩。阀门离开阀座并完全打开，允许不受限制地排出空气。这是所有平衡压力式疏水阀的一个特点，也解释了为什么它们非常适合排气。 当冷凝水通过平衡压力蒸汽疏水阀时，热量传递给胶囊中的液体。液体在蒸汽到达疏水阀之前就已汽化。胶囊内的蒸气压力使其膨胀，阀门关闭。疏水阀的热量散失随后冷却胶囊周围的水，蒸气冷凝，胶囊收缩，打开阀门释放冷凝水，直到蒸汽再次接近，循环重复（图 11.2.5）。

疏水阀在低于蒸汽温度下的工作温差由胶囊中液体混合物的浓度决定。“薄壁”元件对压力和温度变化具有快速响应。结果是如图 11.2.6 所示的响应曲线。 早期的波纹管式非铁金属元件容易受到水锤损坏。不锈钢元件的引入大大提高了可靠性。图 11.2.7 显示了现代平衡压力蒸汽疏水阀布置的分解图，对水锤、过热和腐蚀具有相当强的抗性。 平衡压力式蒸汽疏水阀的优点：

• 小巧、轻便，相对于其尺寸具有较大的容量。 • 启动时阀门完全打开，允许空气和其他不凝性气体自由排放，并在负荷最大时提供最大的冷凝水排除能力。 • 此类疏水阀在暴露位置工作时不太可能冻结（除非疏水阀后冷凝水管有上升段，蒸汽关闭时允许水回流并淹没疏水阀）。 • 现代平衡压力式疏水阀自动适应蒸汽压力变化，直到其最大工作压力。它还能承受高达 70°C 的过热。 • 疏水阀维护简单。胶囊和阀座易于拆卸，更换可在几分钟内完成，无需从管线上拆卸疏水阀。 平衡压力式蒸汽疏水阀的缺点：

• 较旧式的平衡压力蒸汽疏水阀的波纹管容易受到水锤或腐蚀性冷凝水损坏。近期引入的焊接不锈钢胶囊更能耐受此类条件。 • 与所有其他热静力式疏水阀一样，平衡压力式疏水阀在冷凝水温度降至蒸汽温度以下之前不会开启（确切的温差取决于用于充填元件的流体）。如果选择蒸汽疏水阀用于不能容忍蒸汽空间积水的应用，这显然是一个缺点，例如：母管排水、换热器、关键伴热。

双金属式蒸汽疏水阀

顾名思义，双金属式蒸汽疏水阀由两种不同金属的条带焊接在一起制成一个元件。元件在受热时发生偏转（图 11.2.8）：