制药厂KWSS-ZK系列疏水阀堵水原因分析，如何计算开旁通疏水的蒸汽泄漏量？
制药厂KWSS-ZK系列疏水阀堵水原因分析，如何计算开旁通疏水的蒸汽泄漏量？
最近咨询的案例中，有一家制药厂出现疏水阀堵水，为了保证正常生产，需要长期打开旁通阀排水。这是很多工厂都会存在的通病，特意分享出来，希望对有类似问题的企业有帮助。
一、工况存在的问题：
目前车间主要用汽设备是多功能提取罐，单效浓缩器，热回流提取浓缩机组（含单效真空浓缩器）等。
这几种设备上的疏水阀，普遍都存在不排水现象，由于堵水导致设备升温困难。为了保证提取和浓缩的生产效率，不得不把疏水阀旁通打开排水，长期下来造成蒸汽大量泄漏。
现在蒸汽能源获得成本越来越高，因此减少能源消耗，是增加公司利润的有效方法。目前公司比较重视蒸汽节能，希望能彻底解决经常开旁通排水，漏汽的问题。
二、打开旁通疏水带来的蒸汽浪费
现场发现疏水阀堵水，升温难或开机太慢时。当刚开机时，把截止阀全部打开，等初始冷凝水排完后，就把截止阀的开度调到大约20-30%开度排放。
而实际的冷凝水所占管道内的空间是很少的，因此旁通截止阀一直处于严重泄漏蒸汽的状态，即蒸汽还没有全部换热完就排走了。现需要计算泄漏了多少蒸汽？
根据公式：
流量kg/h=3600×蒸汽流速m/s×节流口面积m2×密度kg/ m3
式中：
3600是从秒转化成小时。
蒸汽流速取194米/秒，因为在30%小开度下过蒸汽流速会飞快，就不能按正常流速30米/秒计算。
节流口面积是用圆面积公式：S=π×r2或S=π×(d/2)² (π表示圆周率3.14，r表示半径，d表示直径=25mm)
使用DN25旁通截止阀，开度30%，流通面积=30%*3.14*0.0252/4=0.00015 m2
大气压下，蒸汽密度=0.597623 kg/ m3
因此，代入以上计算公式后，泄漏的蒸汽流量=3600*194*0.00015*0.597623=62.6kg/h
若按2台设备计算，一共损失了62.6*2=125kg/h。打开旁通的部位越多，损失越大。
假若蒸汽的成本价格，平均值是200元/吨以上，一小时就会损失200*0.125=25元。
一天24小时计算，将损失25*24=600元。
一年只按照300天计算，则会损失600*300=180000元=18万元。
旁通阀在排放冷凝水的同时，会伴随大量的蒸汽泄漏，这是长期开旁通的最大泄漏量，一定要引起重视，并杜绝开旁通。
三、设备工况和选型说明：
设备一：多功能提取罐
约15台 容积3吨和5吨 蒸汽进汽管分别是DN40和DN50，压力0.1MPa~0.15MPa，疏水阀和旁通阀均是DN25口径，疏水阀结构选用的是杠杆浮球式。
在网上查找提取罐厂家公布的参数，无论是水提或醇提，还是提取与浓缩一体机组，容积3吨和5吨的蒸汽耗量大概是570KG/H和700KG/H。
消耗多少蒸汽就会产生相应的冷凝水，因此，选型疏水阀排水能力时，必须要满足此排量要求。
若考虑30%以上的安全余量，排水能力需满足741KG/H和910KG/H为佳。
参考依据如下图所示：
科威KWZK浮球式疏水阀选型说明：3吨和5吨多功能提取罐。
根据工况参数：
蒸汽压力0.1MPa~0.15MPa,考虑安全余量后的蒸汽耗量741KG/H和910KG/H。
由于蒸汽压力都在0.15MPa以下，所以首先确定阀嘴压差是选择用-2，当实际压差在0.1MPa时，排水能力可以达1.7吨/H（如下排量表中红线所示）。
值得注意的是，当提取罐蒸汽压力有可能高于0.2MPa时，阀嘴压差编号就不能再选择-2，阀嘴选错也会导致超过此压差后，疏水阀会关闭不排水。
此时需要选择用-5，排水能力则会相应变少（如下排量表中绿线所示）。
另一种情况，疏水阀后的背压也会影响疏水阀实际的排水能力，导致积水现象。因此我们选择疏水阀时，尽量放多一些余量。
3吨和5吨提取罐可选用RFT18F-2，口径DN25,DN32，DN40均可，这三种口径排水能力是一样的。
设备二：单效浓缩器
约15台 蒸发量1000L和2000L 蒸汽进汽管分别是DN50和DN65，压力0.1MPa~0.15MPa 疏水阀和旁通阀均是DN25口径，疏水阀结构选用的是杠杆浮球式。
在网上查找浓缩器厂家公布的参数，无论是常压或真空浓缩，还是提取与浓缩一体机组，蒸发量1000L和2000L的蒸汽耗量，单效的大概是1050KG/H和2100KG/H。蒸发量与蒸汽耗量的系数是1.1。
消耗多少蒸汽就会产生相应的冷凝水，因此，选型疏水阀排水能力时，必须要满足此排量要求。
若考虑30%以上的安全余量，排水能力需满足1365KG/H和2730KG/H为佳。
参考依据如下图所示：
科威KWZK浮球式疏水阀选型说明：1000L和2000L单效浓缩器。
根据工况参数：
蒸汽压力0.1MPa~0.15MPa,考虑安全余量后的蒸汽耗量1365KG/H和2730KG/H。
由于蒸汽压力都在0.15MPa以下，所以首先确定阀嘴压差是选择用-2，当实际压差在0.1MPa时，排水能力可以达3.7吨/H（如下排量表中红线所示）。
值得注意的是，当提取罐蒸汽压力有可能高于0.2MPa时，阀嘴压差编号就不能再选择-2，阀嘴选错也会导致超过此压差后，疏水阀会关闭不排水。
此时需要选择用-5，排水能力则会相应变少（如下排量表中绿线所示）。
另一种情况，疏水阀后的背压也会影响疏水阀实际的排水能力，导致积水现象。因此我们选择疏水阀时，尽量放多一些余量。
1000L和2000L浓缩器可选用FFT45F-2，口径DN40，DN50均可，这二种口径排水能力是一样的。
当选择用-5阀嘴压差编号时，2000L浓缩器排水能力则不能满足要求，需要选用更大排水量的型号。
设备三：热回流提取浓缩机组（含单效真空浓缩器）
约15台 蒸发量1000L和2000L 蒸汽进汽管分别是DN40和DN50，压力0.1MPa~0.15MPa 疏水阀和旁通阀均是DN25口径，疏水阀结构选用的是杠杆浮球式。
此设备的疏水阀选型跟上例的单效浓缩器一样，此处就省略说明。
1000L和2000L浓缩器可选用FFT45F-2，口径DN40，DN50均可，这二种口径排水能力是一样的。
当选择用-5阀嘴压差编号时，2000L浓缩器排水能力则不能满足要求，需要选用更大排水量的型号。
总结注意：所有疏水阀必须要一对一工况选型，如工况参数发生变化，需重新确定选型是否能满足要求。
选择疏水阀的型号，首先要满足排水能力和压差的需求，再来确定疏水阀口径。
原来疏水阀全都选用DN25，而多数厂家DN25排水能力最大只能是1000KG/H，与实际工况产生的冷凝水量相差一倍，这也有可能是积水的原因。
建议选用更大口径，更大排水量的疏水阀。
疏水阀后工况说明
以上三种类型设备均安装在1~3楼，产生的冷凝水通过回收总管DN150，经过60米左右去到地下室的储水罐。
疏水阀后的背压主要由以下因素造成：
A、弯曲的管道，和疏水阀后安装的阀件。
B、水头的反向压力形成背压（每爬高10米产生0.1MPa的背压，水平方向每100米产生0.1MPa背压。)
结合现场布管，背压预估有0.06MPa。在回收管系统内，高低压下产生的冷凝水必须分开回收管。但即使都是0.1~0.15MPa的回收管内，相互串压也是很常见现象。
比如某处疏水阀有泄漏或者故意打开旁通疏水，泄漏的蒸汽必然会使得回收管内背压比预估的更高，甚至产生逆流现象。
疏水阀由于无压差不能顺畅排水，导致严重积水，最后不得不打开旁通阀疏水。
四：造成疏水阀堵水的原因和解决办法
原因1、疏水阀堵塞导致堵水。
冷凝水无法顺利进入到腔体内，或者冷凝水能顺利进入到腔体内，但阀嘴孔被杂质堵塞，导致水不能通过阀嘴孔排出。
解决办法：检查疏水阀上游是否有堵塞；再拆开疏水阀内部，检查是否有异常或清理杂质。
原因2、疏水阀排水能力不足或压差不够，导致积水。
比如2000L单效浓缩器，冷凝水产生量是2100吨/H小时，若选用的疏水阀最大排水能力只有1吨/H，那么将会有1.1吨的水一直排不干净，积水随着时间催移会越来越多。
解决办法：每一台疏水阀必须针对工况（已知蒸汽压力和蒸汽流量），一对一选型。
如上述针对工况做的选型说明。只有选型恰当，避免疏水阀由于排水量不够，或压差不足而导致积水问题，可以从最根本上解决开旁通排水。
由于压差决定了冷凝水是否能顺畅流动，这几种设备使用压力都比较低，特别容易出现背压高于疏水阀前正向压力的情况。
解决的方向是：
一是增加正向压力，即提高设备使用压力。
二是降低阀后背压，缩短回收管水平距离或者弯头阀件阻力，利用落差增加水头正向压力等方法。
或者冷凝水不回收对空排放，因为对空排放背压为零。严重失流时只能通过动力泵来排水。
原因3：设备内容易积聚空气，一方面阻碍冷凝水流动，也会导致升温困难。
由于设备空间内会有空气的存聚，所以在启动阶段需要及时排出空气，缩短启机时间。如空气不排出，也会阻碍冷凝水无法到达疏水阀处。
解决办法：除了用Way’s维远带独立排空气装置的浮球式疏水阀之外。另外，如有需要也可安装单独的排空气阀排出空气，这将会大大提高热效果。
原因4：疏水阀本身质量不过关。
原来用的疏水阀，如果普遍使用寿命不超过半年，拆开内部若有发现过滤网、浮球或其它部件有损坏。
解决办法：积水容易造成水锤冲击，损坏阀门。如果是水锤造成的阀门损坏，需要先解决积水问题，再选择质量品质比较好的疏水阀替换。
五、如何选择合适的疏水阀呢？
首先，无论是应用在哪种工况和使用场合，选择一个合适的疏水阀，满足以下三大功能是选择疏水阀最基本的条件：
1、自动、连续、及时的排除管道或设备产生的冷凝水，不能积水。因为积水会引起：水锤、升温难、换热效率差等问题。
2、阻止蒸汽泄漏，避免不必要的浪费。
3、带有排空气和不凝气体的功能，系统中空气及时排除，有利于缩短设备启机。并且有利于热量的传导。