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。