蒸汽管道和用汽設備為什么要安裝疏水器？

2024-12-06

一、疏水器的基本原理與作用

（一）疏水器的原理

疏水器是一種用于自動排除蒸汽系統中凝結水的裝置。它主要是利用蒸汽和凝結水的物理性質差異來工作。蒸汽是氣態，密度小、體積大、能量高；而凝結水是液態，密度大、體積小。疏水器通過感應凝結水和蒸汽的不同特性，如密度、溫度、流速等，實現對凝結水的分離和排出。例如，常見的機械型疏水器是利用凝結水的重力和蒸汽的浮力差異來工作的。當凝結水進入疏水器時，在重力作用下，使疏水器內部的機械裝置動作，打開排水通道，排出凝結水；而蒸汽的浮力會使機械裝置保持關閉狀態，防止蒸汽泄漏。

（二）疏水器的主要作用

1. 提高蒸汽系統的熱效率

• 在蒸汽管道和用汽設備中，如果凝結水不能及時排出，它會占據管道和設備的部分空間。當蒸汽流經含有凝結水的區域時，會與凝結水進行熱量交換，導致蒸汽部分冷凝，這部分熱量就白白損失了。而疏水器能夠快速有效地排出凝結水，使蒸汽能夠充分發揮其熱能，提高整個蒸汽系統的熱效率。據統計，沒有安裝疏水器或者疏水器故障時，蒸汽系統的熱效率可能會降低10% - 30%。

2. 防止水擊現象

• 當蒸汽快速流動時，如果遇到凝結水，由于蒸汽和凝結水的速度和密度差異很大，會產生劇烈的撞擊，這種現象被稱為水擊。水擊會產生強大的沖擊力，對蒸汽管道和用汽設備造成嚴重的損壞，如管道破裂、設備變形等。疏水器能夠及時排出凝結水，避免蒸汽和凝結水的直接碰撞，從而有效地防止水擊現象的發生。

3. 保證用汽設備的穩定運行

• 對于用汽設備，如換熱器、干燥器等，穩定的蒸汽供應是保證其正常工作的關鍵。如果凝結水在設備內積聚，會影響蒸汽的進入和熱量傳遞。例如，在換熱器中，凝結水會在換熱表面形成一層水膜，增加熱阻，降低換熱效率。安裝疏水器可以確保設備內沒有凝結水積聚，使設備能夠在穩定的蒸汽供應下正常運行，提高產品質量和生產效率。

二、蒸汽管道安裝疏水器的必要性

（一）管道熱損失的控制

1. 長距離輸送中的熱量損失

• 在長距離蒸汽輸送管道中，蒸汽會不斷地散熱而凝結成水。如果沒有疏水器，這些凝結水會在管道底部積聚。隨著積聚的凝結水增多，蒸汽與凝結水的接觸面積增大，熱量損失會急劇增加。以一條長度為1000米、管徑為100mm的蒸汽輸送管道為例，在沒有疏水器的情況下，每小時因凝結水積聚導致的熱量損失可能高達數十萬焦耳。

2. 管道保溫效果的優化

• 即使管道有良好的保溫措施，凝結水的存在也會影響保溫效果。因為凝結水的導熱系數比蒸汽大得多，它會加速熱量從管道內部向外部環境的傳遞。安裝疏水器可以及時清除管道內的凝結水，保持管道內以蒸汽為主的狀態，從而更好地發揮保溫材料的作用，減少熱量向外界環境的散失。

（二）管道安全運行的保障

1. 防止管道腐蝕

• 凝結水中可能含有雜質和溶解的氣體，如氧氣、二氧化碳等。這些物質在管道內與金屬壁接觸，會發生化學反應，導致管道腐蝕。特別是在管道的底部，由于凝結水積聚，腐蝕現象更為嚴重。疏水器能夠及時排出凝結水，減少管道與腐蝕性物質的接觸時間，從而延長管道的使用壽命。例如，在一些化工企業中，安裝疏水器后，蒸汽管道的腐蝕速率可以降低50%左右。

2. 避免管道變形和損壞

• 如前文所述，水擊現象會對管道造成巨大的損壞。在蒸汽管道啟動、停止或者蒸汽流量突然變化時，最容易產生水擊。通過安裝疏水器，在管道的關鍵位置（如管道的低點、拐彎處等）及時排出凝結水，可以大大降低水擊發生的概率，保證管道的結構完整和安全運行。

三、用汽設備安裝疏水器的重要性

（一）保證設備性能的發揮

1. 換熱器的性能優化

• 在換熱器中，蒸汽的主要作用是提供熱量，使另一側的流體升溫或發生相變化。如果凝結水不能及時排出，會在換熱器的蒸汽側形成水層。這層水的存在會大大增加熱阻，降低傳熱系數。例如，在板式換熱器中，當凝結水積聚時，傳熱系數可能會降低30% - 50%。安裝疏水器可以確保換熱器的蒸汽側始終保持干燥，提高傳熱效率，使換熱器能夠高效地完成熱量交換任務。

2. 干燥設備的效率提升

• 對于干燥設備，如噴霧干燥器、流化床干燥器等，蒸汽是提供干燥所需熱量的重要能源。如果設備內有凝結水積聚，會降低蒸汽的有效利用，延長干燥時間，甚至導致產品干燥不完全。通過安裝疏水器，能夠保證干燥設備內的蒸汽質量，提高干燥效率，保證產品質量符合要求。例如，在食品干燥行業，安裝疏水器后，干燥設備的生產效率可以提高20% - 40%。

（二）設備使用壽命的延長

1. 減少設備磨損

• 對于一些有機械運動部件的用汽設備，如蒸汽驅動的泵、壓縮機等，凝結水的存在可能會導致部件的磨損加劇。例如，在蒸汽泵中，凝結水可能會進入活塞缸或者葉輪等關鍵部件，造成部件的腐蝕和磨損。安裝疏水器可以避免凝結水對設備部件的損害，減少設備的維修次數，延長設備的使用壽命。

2. 防止設備內部結垢

• 有些凝結水中含有鈣、鎂等礦物質，當這些水在設備內部蒸發時，礦物質會沉淀下來，形成水垢。水垢會影響設備的熱傳遞和流體流動。例如，在蒸汽鍋爐的受熱面上，水垢的形成會導致鍋爐的熱效率降低，甚至引發安全事故。安裝疏水器可以減少凝結水在設備內的停留時間，從而降低結垢的可能性，保證設備的正常運行。

蒸汽管道和用汽設備安裝疏水器是非常必要的。它不僅能夠提高蒸汽系統的熱效率、防止水擊等安全隱患，還能保證用汽設備的穩定運行和延長使用壽命，對于工業生產等眾多領域的蒸汽利用有著至關重要的作用。