汽氣動力機械泵及其凝結(jié)水回收裝置

1、汽-氣動力機械泵及其凝結(jié)水回收裝置第27卷第18期2011年9月甘肅科技gansuscienceandtechnologyif.27sep.0.18201l汽/氣動力機械泵及其凝結(jié)水回收裝置魏紅,馬順海(甘肅紅峰機械有限責(zé)任公司,甘肅平?jīng)?44000)摘要:闡述了在杠桿浮球式疏水閥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的汽/氣動力機械泵以及以汽/氣動力機械泵為主機的高溫凝結(jié)水回收成套裝置系統(tǒng)的特點和用途.分析了以汽/氣動力機械泵為主機的開式(閉式)高溫凝結(jié)水回收成套裝置系統(tǒng)在設(shè)計或工程中應(yīng)用選型.高溫凝結(jié)水回收成套裝置和大排量浮球式疏水閥等可配套使用,通過大量實際應(yīng)用的效果表明,該成套裝置系統(tǒng)既具有廣泛的適應(yīng)性,又需

2、與現(xiàn)場情況緊密結(jié)合.關(guān)鍵詞:汽/氣動力機械泵;凝結(jié)水回收裝置;凝結(jié)水回收成套裝置中圖分類號:is190.41概述蒸汽作為一種熱能載體被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域中.蒸汽在各用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后,變?yōu)榻跬瑴赝瑝旱娘柡湍Y(jié)水,由于蒸汽的使用壓力大于大氣壓力,凝結(jié)水所具有的熱量可達蒸汽全熱量的20%30%,且壓力,溫度越高,凝結(jié)水具有的熱量就越多,占蒸汽總熱量的比例也就越大.可以看出,100%的回收凝結(jié)水的熱量,并加以有效利用,具有很大的節(jié)能潛力.目前,國家的節(jié)能減排政策得到深入宣傳和執(zhí)行,許多企業(yè)也認(rèn)識到凝結(jié)水回收的經(jīng)濟效益和社會效益,對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫凝結(jié)水都十分重視,希望通過有效的回收及

3、余熱利用來節(jié)約能源,保護環(huán)境,降低生產(chǎn)成本.有關(guān)凝結(jié)水回收利用的技改項目紛紛上馬,但是在設(shè)計和工程中如何選用好關(guān)鍵的凝結(jié)水回收設(shè)備和如何設(shè)計良好的凝結(jié)水回收系統(tǒng),如何達到最優(yōu)化的投資收益是現(xiàn)實中面臨的突出問題.2汽/氣動力機械泵的用途汽/氣動力機械泵,顧名思義,是一種用蒸汽或其他無毒氣體作為動力源來驅(qū)動的一種機械式泵.傳統(tǒng)意義上的泵大多是用電動機來提供動力源并驅(qū)動泵工作,泵的用途主要是將某種介質(zhì)(液體或固體懸浮物)從一(或低)處提升(或輸送)到高處(遠處).汽/氣動力機械泵設(shè)計開發(fā)之初的主要目的和用途是為了解決蒸汽系統(tǒng)以下4種特殊情況:蒸汽設(shè)備所需要的蒸汽壓力低于大氣壓力,但產(chǎn)生的凝結(jié)水需要排

4、放到大氣壓或更高壓力的容器中;將蒸汽使用設(shè)備中的凝結(jié)水收集到壓力比該設(shè)備使用蒸汽壓力高的管線中;使用低壓蒸汽的裝置產(chǎn)生的凝結(jié)水提升到相當(dāng)于該壓力的水頭高度以上時;使用的蒸汽壓力在大氣壓上下變動,而需要對凝結(jié)水排放到大氣壓以上的壓力管道或系統(tǒng)中.它可以實現(xiàn)疏水閥無法完成的工作.在實際工程應(yīng)用中其應(yīng)用范圍又有了很大的擴展.汽/氣動力機械泵應(yīng)用于蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)有其許多獨特的優(yōu)點:它是一種維護工作少,無須用電操作,只用少量蒸汽或壓縮空氣(或其他無毒不燃不可凝氣體)作為驅(qū)動介質(zhì)就可將大量凝結(jié)水(或其他液體)從較低位置輸送到較高位置,或從較低壓力或真空輸送到較高壓力的緊湊型非電動容積泵.這種泵由于沒有旋轉(zhuǎn)

5、的密封結(jié)構(gòu),沒有電動機和泵葉輪,通常使用壽命是傳統(tǒng)電動泵的五到十倍.其使用壓力高,根據(jù)不同的型號,可以用5250psig表壓力的蒸汽,壓縮空氣來操作控制.使用溫度高,凝結(jié)水的輸送溫度最高可達185,遠高于傳統(tǒng)電動離心泵的100的上限,且無密封泄漏,無葉輪汽蝕磨損,無馬達噪聲,無電器元件故障等問題,可減少停車和維修次數(shù).該泵還可用于閉式循環(huán),無蒸汽和閃蒸汽損失,可放置于有水的坑中,無觸電的危險.特別適用于防爆環(huán)境安裝.該泵單個泵的疏液量最大可達507,000kg/h.使用時還可多臺泵并聯(lián)使用(成套裝置用時可并聯(lián)多臺泵).3汽/氣動力機械泵的工作原理動力機械泵的工作原理源于其設(shè)計的獨特結(jié)構(gòu),先介紹

6、其結(jié)構(gòu)原理:在一個密閉的腔體內(nèi),充入液體使浮球在浮力作用下上浮,在給腔體內(nèi)的液面施加壓力使液面和浮球同時向下,如有一個出口,則甘肅科技第27卷液體被壓出腔體,浮球也將失去浮力.設(shè)計這樣一個機械機構(gòu),可以周期性的將高壓氣體在液面達到一定高度時自動引人腔體,壓出液體,在壓出液體的過程時會自動切斷液體進人腔體,當(dāng)液體被排出到達一個設(shè)定液面時,使浮球失去浮力,并自動切換關(guān)閉進氣,開啟液體人口,趕出腔體內(nèi)的氣體,形成自動切換循環(huán),周而復(fù)始.這樣一種機械機構(gòu),完成了一種泵的工作過程,因此叫動力機械泵.汽/氣動力機械泵(小排量)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1汽/氣動力機械泵(小排)的典型結(jié)構(gòu)汽/氣動力機械泵(小

7、型)由泵殼,杠桿浮球機構(gòu),彈簧聯(lián)動控制機構(gòu),控制架,進汽閥組,排汽閥組組成.還有輔助的進水口止回閥,出水口止回閥,液位計組件共同組成.汽/氣動力機械泵(大排量)的典型結(jié)構(gòu)如圖2所示.圖2汽/氣動力機械泵的結(jié)構(gòu)(大排量)汽/氣動力機械泵工作原理(1)進水周期:打開的平衡閻使泵體相當(dāng)于集水器(一般為大氣壓下的),冷凝水由于重力的作用進入泵內(nèi),并積累起來,引起浮球上升,如圖3所示.(2)排水周期:浮球升到最高位時,在敏捷聯(lián)動組件結(jié)構(gòu)的作用下,動力汽/氣體入口閥打開,平衡閥關(guān)閉.動力汽/氣體的壓力迫使冷凝水排出,浮球下降.敏捷連動組件結(jié)構(gòu)復(fù)位,平衡閥立即打開,動力介質(zhì)人口閥關(guān)閉.周期重新開始,如圖4所

8、示.圖3進水周期圖4排水周期汽/氣動力機械泵式凝結(jié)水回收裝置:是由汽/氣動力機械泵與凝結(jié)水收集罐及相配套的閥門管件儀表支架等組成的成套裝置,該成套裝置分為開式系統(tǒng)裝置和閉式系統(tǒng)裝置兩種類型.開式系統(tǒng)裝置適用于收集分散的不同壓力的凝結(jié)水到同一個集水罐并輸送到下游凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)備,如圖5所示.閉式系統(tǒng)裝置適用于收集單一設(shè)備或壓力相同的多路凝結(jié)水子集水罐內(nèi)進行壓送到下游凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)備,如圖6所示.開式系統(tǒng)裝置在回收凝結(jié)水的過程中由于其凝結(jié)水收集罐是敞口的,收集來的凝結(jié)水產(chǎn)生的一部分閃蒸汽會散失到大氣中,形成二次放空,約占凝結(jié)水量的20%未被回收,回收率只能達到75%左右.閉式系統(tǒng)裝置在回收過程中由

9、于其凝結(jié)水收集罐是全封閉的,無閃蒸汽放空,回收率可達10o%.圖5汽/氣動力機械泵式開式凝結(jié)水回收裝置結(jié)構(gòu)第18期魏紅等:汽/氣動力機械泵及其凝結(jié)水回收裝置93圖6汽/氣動力機械泵式閉式凝結(jié)水回收裝置結(jié)構(gòu)汽/氣動力機械泵凝結(jié)水回收成套裝置高度集成化,凝結(jié)水收集器,輸送凝結(jié)水的汽動力機械泵以及相關(guān)的控制閥門和儀表經(jīng)過精心設(shè)計,集成為一個整體,大大節(jié)約了占地面積和安裝時間,也便于運行管理.此外,由于采用汽動機械泵作為動力輸送機構(gòu),可有效解決高溫凝結(jié)水的泵送汽蝕問題.汽動機械泵式凝結(jié)水開(閉)式回收成套裝置是定型設(shè)備,其工作狀態(tài)即凝結(jié)水的壓送能力由以下條件決定:1)總凝結(jié)水量一t/,h;2)提供的動

10、力蒸汽壓力:p=kcm?g(表壓);3)凝結(jié)水收集罐定壓:p=一kgf/cm2?g(表壓);4)總揚程:h=_kgc/crn2?g(總背壓).同一成套設(shè)備,其凝結(jié)水的加壓輸送能力主要取決于動力蒸汽(氣體)壓力和總背壓的壓力差.汽/氣動機械泵式凝結(jié)水開(閉)式回收成套裝置已在國內(nèi)各種類型的工業(yè)企業(yè)和新建的大型工業(yè)工程上有近千家采用,很多國內(nèi)大型設(shè)計院及工程公司對該類設(shè)備從過去的十分陌生到現(xiàn)在已全面熟悉相關(guān)的設(shè)計選型,在國內(nèi)外的新建工程上全面采用汽動機械泵式凝結(jié)水開(閉)式回收成套裝置.在國內(nèi)重點石油化工,天然氣化工,煤化工,發(fā)電廠,制藥,紡織,印染,造紙,食品,新材料等蒸汽使用大戶中被廣泛引進使

11、用,節(jié)能效果好,投資產(chǎn)出比高,得到廣大客戶的一致好評.該系列設(shè)備為國內(nèi)工業(yè)企業(yè)的節(jié)能節(jié)水減排事業(yè)做出了巨大貢獻.采用汽/氣動機械泵式閉式凝結(jié)水回收成套設(shè)備的技術(shù)優(yōu)點:能夠產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益.具體表現(xiàn)在:第一,大太減少凝結(jié)水的閃蒸損失,使其本身的熱量得到比較充分的利用.據(jù)統(tǒng)計,將凝結(jié)水和閃蒸汽所含的熱量完全回收,與將其完全排棄相比可節(jié)約鍋爐燃料12%28%;與降溫回收相比可節(jié)約鍋爐燃料6%一22%.第二,水的循環(huán)利用率高達90%以上,可有效地節(jié)約水資源,同時凝結(jié)水與空氣的隔離狀態(tài)使得這部分鍋爐給水能夠保持優(yōu)良的品質(zhì),相應(yīng)地會降低對鍋爐給水進行軟化及除氧的處理費用.第三,從根本上避免了腐蝕性氣體重新溶人鍋爐給水,可極大地緩解對熱設(shè)備及管網(wǎng)的腐蝕,延長設(shè)備和管網(wǎng)的使用壽命.第四,大幅減少鍋爐的排污率(一般與凝結(jié)水的回收率一致),在一定程度上會增加鍋爐單位時間的產(chǎn)汽量,提高鍋爐出力.第五,減少由于跑,冒,滴,漏產(chǎn)生的熱污染和噪聲,改善現(xiàn)場環(huán)境.第六,煙塵飛灰,so:,co:,no:等有害氣體排放總量以及爐渣排放量可減少15%一30%,可顯著降低對周邊環(huán)境造成的污染和破壞.4結(jié)論汽/氣動機械泵及汽/氣動機械泵式凝結(jié)水開(閉)式回收成套裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,安全可靠,操作簡單,無人值守,運行期間免維護,即能自動加壓