造紙行業烘缸-疏水閥堵水原因分析和解決辦法
造紙行業烘缸-疏水閥堵水原因分析和解決辦法
最近谘詢的案例中,有一家造紙廠出現烘缸疏水閥堵水的問題。這是一個很典型的設備,特意分享出來,希望對有同類問題的造紙廠有啟發或幫助。
一、工況說明和存在的問題:
1、存在的問題:
目前車間主要用汽設備的疏水閥(像1880多缸紙機烘缸),普遍都存在使用半年左右,就會出現疏水閥不排水現象。
由於堵水導致烘缸升溫困難,為了保證紙張烘幹效率,不得不把疏水閥旁通打開排水,長期下來造成蒸汽大量泄漏。
現在蒸汽能源獲得成本越來越高,在公司運營支出中占了很大的一部分,直接影響盈虧。
因此減少能源消耗,是增加公司利潤的有效方法。目前公司比較重視蒸汽節能,希望能徹底解決經常開旁通排水,漏汽的問題。
2、工況說明:
1880多缸紙機 設備組成是由:
1個 直徑3米的烘缸 蒸汽壓力2Barg 獨立安裝了一台DN40KWSS-ZK係列疏水閥
1個 直徑2.5米的烘缸 蒸汽壓力3.5Barg 獨立安裝了一台DN40KWSS-ZK係列疏水閥
7個 直徑1.5米的烘缸 蒸汽壓力2.5Barg 共安裝了兩組DN40KWSS-ZK係列疏水閥
蒸汽總用量:100噸/24小時,每小時用汽量則是4.2噸,而直徑3米烘缸用汽量占比最大,其次是2.5米直徑,再到1.5米直徑。
結合其它造紙廠估算蒸汽消耗量占比,3米烘缸用汽量約2噸/H,2.5米烘缸用汽量約1.5噸/H,1.5米烘缸0.8噸/H。
選型KWSS-ZK係列疏水閥時,需適當考慮安全餘量即可。
3、烘缸幹燥原理:
從蒸汽接頭通入的飽和蒸汽在烘缸內部冷凝,釋放出來的熱量使得烘缸溫度上升。
從而將包覆在輥殼表麵運行的紙頁加熱。熱量在紙張和烘缸表麵的接觸中被傳遞到紙張中。
蒸汽釋放熱量冷凝後產生大量冷凝水,這些冷凝水因為烘缸的旋轉受離心力,附著在烘缸內表麵。
在速度較高的情況下形成水環,阻礙了熱量向烘缸表麵的傳遞,因此需要虹吸管將冷凝水及時排出。
目前虹吸管吸出的冷凝水,是先經過閃蒸罐後,閃蒸罐罐內壓力0.5~2Barg,再在罐底部接上疏水閥排放。
排出的冷凝水經過公共回收管後到集水槽,再送往鍋爐房二次利用。
二:造成KWSS-ZK係列疏水閥堵水的原因分析和解決辦法
原因1、KWSS-ZK係列疏水閥堵塞導致堵水
冷凝水無法順利進入到腔體內,或者冷凝水能順利進入到腔體內,但閥嘴孔被雜質堵塞,導致水不能通過閥嘴孔排出。
解決辦法:檢查疏水閥上遊是否有堵塞;再拆開疏水閥內部,檢查是否有異常或清理雜質。
原因2、疏水閥排水能力不足或壓差不夠,導致積水
比如3米烘缸,冷凝水產生量是2噸/H小時,若選用的疏水閥最大排水能力隻有1.8噸/H,那麽將會有0.2噸的水一直排不幹淨。
積水隨著時間催移會越來越多。
解決辦法:每一台疏水閥必須針對工況(已知蒸汽壓力和蒸汽流量),一對一選型。
舉例:
直徑3米烘缸 蒸汽壓力2Barg,蒸汽消耗量2噸/H。
直徑2.5米烘缸 蒸汽壓力3.5Barg,蒸汽消耗量1.5噸/H。
對照以下疏水閥不同壓差下的排量表。
壓差=疏水閥前的蒸汽壓力-疏水閥後的背壓。
回收管水平流動每100米和爬高10米,均會產生1Barg背壓。如果回收係統有泄漏,背壓則更高。
由於蒸汽壓力都在5Barg以下,所以首先確定閥嘴壓差是選擇用-5。
當實際壓差在2Barg時,排水能力可以達3噸/H(如排量表中紅線所示)。
當實際壓差在3.5Barg時,排水能力達4噸/H(如排量表中綠線所示)。
兩種規格的烘缸均可選用型號:KWSS-ZK-5。
值得注意的是,當疏水閥後背壓升高時,壓差就會變小,排水能力也會相應變少。
比如說3米烘缸本身蒸汽壓力有2Barg,但疏水閥後的背壓有1Barg時,壓差就隻有1Barg。
此時同樣是-5的閥嘴,但排水能力卻隻有1.6噸/H左右(如排量表中黃線所示)。
7個直徑1.5米烘缸可選用型號KWSS-ZK-5,蒸汽壓力2.5Barg,口徑DN25,DN32,DN40均可,這三種口徑排水能力均是1.5T/H。
如下排量表紅線所示
原因3、采用虹吸管方式排水,容易有蒸汽綁鎖閉,導致堵水
這種方式特別容易產生蒸汽綁問題。
由於虹吸管有時候會吸到蒸汽,當蒸汽占滿管內沒形成冷凝水前,會阻礙冷凝水無法順利到達疏水閥。
一直等待蒸汽慢慢冷凝後,管內騰出空間才能讓水流進。
解決辦法:必須要選用帶特殊功能的破蒸汽綁結構疏水閥。
把鎖閉在管內的蒸汽,迅速通過釋放口排出去,解決蒸汽綁的問題。
破蒸汽綁針閥可根據需要調節大小。如下圖
原因4、疏水閥安裝位置不合適造成的堵水。
目前冷凝水經虹吸管出來後,先經過閃蒸罐,再在罐底部接上疏水閥排放。
由於疏水閥需要有壓差才能排水,此時疏水閥正向的壓力就是罐內的0.5~2Barg。
疏水閥後有冷凝水回收,都會產生背壓,再加上經常打開旁通排水,泄漏出來的蒸汽會在係統內相互流串,此時背壓更高。
一旦背壓高於疏水閥前的正向壓力0.5~2Barg,疏水閥就會產生逆流現象,導致不排水。
解決辦法:在烘缸的最低點處安裝破汽綁浮球式疏水閥。
當冷凝水通過虹吸管後,先經過疏水閥排出,再匯入到公共回收管,後端統一做閃蒸汽或冷凝水二次回收利用。
有冷凝水回收的工況,疏水閥後必須要安裝止回閥防止逆流。
此處原有的閃蒸罐建議拆除,原因是:
新替換的浮球式疏水閥排水順暢,並且沒有蒸汽泄漏時。
疏水閥至閃蒸罐這一段管道內的壓力是非常低的,此時閃蒸罐內的壓力相應也會更低。
原來安裝在閃蒸罐底部的疏水閥,由於壓差或排水能力不夠,是無法及時排出冷凝水。
因此,此處的閃蒸罐反而會阻礙冷凝水不能順暢排出。
若不拆除閃蒸罐時,可采用其它措施,但必須要確保罐底部的冷凝水,能順暢排出。
原因5、疏水閥群組疏水,容易造成堵水
7個直徑1.5米烘缸的冷凝水,隻用了兩組疏水閥。
雖然7個烘缸的蒸汽壓力都是2.5Barg,但每個缸內換熱的效率肯定不一樣,壓差自然有變化,會相互幹擾疏水效果。
解決辦法:每一個烘缸需獨立設置疏水閥。
(建議如圖布置,點擊放大看得更清楚)
原因6:烘缸容易積聚大量的空氣,一方麵阻礙冷凝水流動,也會導致升溫困難
由於烘缸內部空間比較大,所以在啟動階段要排除的空氣量也很大。
在正常工作情況下,空氣會積聚並引起滾筒外表麵出現冷區,導致生產中的紙張出現質量問題。
解決辦法:用於滾筒式烘缸的最佳疏水閥,除了用Way’s維遠帶破汽綁功能的浮球式疏水閥之外。
另外,需要安裝單獨的排空氣閥排出大量的空氣,這將會大大提高熱效果。
如下圖
原因7:疏水閥本身質量不過關
原來用的疏水閥,普遍半年不到就失效,拆開內部有發現過濾網、浮球或其它部件有損壞。
解決辦法:積水容易造成水錘衝擊,損壞閥門。如果是水錘造成的閥門損壞,需要先解決積水問題,再選擇質量品質比較好的疏水閥替換。
三、打開旁通疏水帶來的危害及能耗計算
現在生產中,發現疏水閥不好用堵水,或升溫太慢時,就會把旁通截止閥打開排水,水能排出來的同時,蒸汽也會伴隨浪費掉。
現計算開旁通會泄漏多少蒸汽?若安裝合適的疏水閥,到底能節能多少?
根據公式:流量kg/h=3600×流速m/s×節流口麵積m2×密度kg/ m3
旁通使用DN25截止閥,開度30%,所以流通麵積=30%*3.14*0.0252/4=0.00015 m2
大氣壓下,蒸汽密度=0.597623 kg/ m3
因此,泄漏的蒸汽流量=3600*194*0.00015*0.597623=62.6kg/h
假若按2台設備計算,一共損失了62.6*2=125kg/h。
目前一般蒸汽的成本價格,平均值是200元/噸以上,一小時就會損失200*0.125=25元。
一天24小時計算,就會損失25*24=600元。
一年隻按照300天計算,則會損失600*300=180000元=18萬元。
這是長期開旁通的最大泄漏量!
四、如何選擇合適的KWSS-ZK係列疏水閥?
首先,無論是應用在哪種工況和使用場合,選擇一個合適的疏水閥。
滿足三大功能是選擇疏水閥最基本的條件:
1、自動、連續、及時的排除管道或設備產生的冷凝水,不能積水。因為積水會引起:水錘、升溫難、換熱效率差等問題。
2、阻止蒸汽泄漏,避免不必要的浪費。
3、帶有排空氣和不凝氣體的功能,係統中空氣及時排除,有利於縮短設備啟機。並且有利於熱量的傳導。