蒸汽管道散熱損失造成了蒸汽耗量和蒸汽含水量的增加,尤其當管道口徑過大和管道保溫不良,情況會更加嚴重。所以蒸汽管道需要安裝疏水閥,及時排除冷凝水。
VMV紐頓能認為蒸汽管道的具體散熱計算比較復雜,它與管徑、保溫材料種類、保溫層厚度、環(huán)境溫度和風速等有關。一些變量很難確定而且波動較大,因此準確計算蒸汽管道的熱損失,這使得選擇疏水閥口徑而需要計算蒸汽管道產(chǎn)生的冷凝水量顯得相當困難。
蒸汽管道熱損失到底有多大?VMV紐頓蒸汽工程師計算可知,一個DN100口徑的蒸汽管道舉例,假如其蒸汽為6.0barg的飽和蒸汽,外界溫度為25℃,風速9米/秒(為清風),管道以50毫米玻璃纖維保溫。
在這種情況下,每100米管道散熱損失約7000瓦特,即每小時損失蒸汽約12.5kg/h。如果蒸汽管道長度為1000米,則每小時管道散熱損失蒸汽約122kg/h,產(chǎn)生122kg/h的冷凝水量,每天產(chǎn)生2928kg/d冷凝水,每年365天共損失1069噸蒸汽。
如蒸汽價格保守地按200元/噸計算,則全年損失21.4萬元。如果保溫材料為礦物棉,散熱損失會增加6%,如此,一個1000米長的DN100蒸汽管道每年因散熱造成的經(jīng)濟損失約22.7萬元。
管道口徑偏大導致熱損失增加高達30% ,在我國蒸汽管道口徑幾乎都過大,經(jīng)常大于實際需求口徑兩個以上等級。對于上面案例,口徑跨越兩個等級后就是DN200。即使只按DN150口徑來算,其它條件不變,管道散熱損失也將增加28.6%,則100米長的DN150蒸汽管道每年散熱損失產(chǎn)生的冷凝水量將16kg,每1000米將產(chǎn)生160kg/h的冷凝水。
保溫層厚度偏小造成熱損失增加40%以上 保溫層厚度也極大地影響著管道散熱程度。按上面例子,若其它條件保持不變,僅將礦物棉保溫層厚度減少為30毫米。在這種情況下,每100米長管道每小時散熱損失約19kg/h蒸汽,產(chǎn)生19kg/h冷凝水。
1000米長的管道每天散熱損失蒸汽4416kg/d,產(chǎn)生4416kg/d冷凝水,相比50毫米厚的保溫層,損失增加約41.9%。
散熱損失受蒸汽壓力影響并不大,例如,將蒸汽壓力從6.0barg提高到10.5barg,對于DN100的蒸汽管道,當外界溫度和風速仍分別為25℃和9米/秒時,管道以50毫米礦物棉保溫,則一條1000米長的DN100蒸汽管道產(chǎn)生的散熱冷凝水為13kg/h,僅比6.0barg時增加了7.1%。
DN100的蒸汽管道截面積A=πd²/4=0.00785.假定產(chǎn)生破壞性水錘的條件是產(chǎn)生200mm的滿溢水柱,則所需冷凝水量Q=0.00785*0.2=0.00157m³。
由上可知DN100蒸汽管道100米正常選型散熱產(chǎn)生冷凝水量為12.5kg/h,則100米產(chǎn)生水錘的水彈可能為0.0125/0.00157=8個,也就是每13米必須布置一個蒸汽疏水閥。雖然需要13米布置一個疏水點,但是即使考慮2倍安全系數(shù),疏水閥的排量也低于10kg/h,所以疏水閥口徑和流通能力cv值必須引起足夠重視。
考慮到蒸汽管道起動時,需要加熱冷態(tài)蒸汽管道和配件,100米產(chǎn)生冷凝水量為60kg,此部分的冷凝水選擇疏水閥排量決定于起機時間。
綜上所述,紐頓建議蒸汽管道散熱產(chǎn)生的冷凝水在直管段(或等效)需要每13米設置一個低排量能力好的疏水閥。