浅谈蒸汽疏水器对企业运行成本的影响

曹博翔

（天津渤海化工集团规划设计院，天津 300193）

浅谈蒸汽疏水器对企业运行成本的影响

曹博翔

（天津渤海化工集团规划设计院，天津 300193）

本文从蒸汽疏水器的角度出发，尝试通过对正常和故障状态下泄露的蒸汽所造成的经济损失进行分析、计算和比较，提出应从设计、安装、维护等方面对蒸汽疏水器给予足够的重视，从而达到节能和降低成本的目的。

蒸汽疏水阀；运行成本；蒸汽损失

改革开放以来，我国经济经过近三十年的高速发展，取得了巨大的成就，但一些结构性问题也日益凸显。在目前中国经济进入新常态的背景下，对国内工业企业的发展模式提出了新的要求，之前的粗放发展模式需要转变为更加精细的方式。对于化工类企业来说，无论从节约成本开支方面，还是节能环保方面，改善工厂的“跑、冒、滴、漏”现象都是十分重要的课题。本文拟从蒸汽疏水器的角度入手，对蒸汽疏水器运行状态对工厂成本开支的影响做简要分析。

1 蒸汽疏水器的定义

蒸汽疏水器是一种在几乎不损耗流通蒸汽的前提下，排放蒸汽凝水和不凝气体的装置。由于疏水器通常都安装在蒸汽系统的最低点，类似蒸汽系统中的一个陷阱，故而得名steam trap。

从本质上来看，大多数蒸汽疏水器其实是一种可以自动开启、关闭或调节的自动阀门，因此也被称为蒸汽疏水阀。而以上定义也可以很容易提炼出疏水器的主要作用，即及时排出系统中形成的蒸汽凝水和不凝气体，同时最大限度保证蒸汽不从系统中泄漏出去，因而其也被称为汽水分离器。

2 蒸汽疏水器的类型

要实现汽水分离的目的，最简单的疏水器就是在蒸汽系统的最低点安装一段钻了小孔的管道，当蒸汽通过从此段管道通过时，其中的凝结水会聚集，并通过小孔排出，而蒸汽则会保留在系统内。不过，目前工业中广泛使用的疏水器主要分为热静力型疏水器和机械式疏水器两种。

3 蒸汽疏水器对工厂运行成本的影响

图1 化工厂中泄漏蒸汽的疏水器

蒸汽作为工业中常用的加热介质，被广泛应用在化工厂中，而要保证蒸汽系统的高效运行，蒸汽疏水器是必不可少的装置。正如所有阀门设备一样，每一台蒸汽疏水器都是有使用寿命的，而使用寿命又直接受到选型、使用环境和维护保养状况的影响。在很多工厂中，我们通常可以看到冒着“白烟”的疏水阀和排放点（图1），要知道工厂的蒸汽来源主要未采购或者自产，而自产的蒸汽很多时候是直接或间接来自于化石燃料的燃烧，据报道，我国每年有超过300万台疏水阀在运行，而其中70%～75%存在问题［1］。损坏的疏水器不仅会影响工艺操作，而且会造成经济损失。由此不难想象，我国每年因为疏水器和蒸汽系统泄露造成的损失是相当可观的。但这一点，在国内却很少重视。究其原因是人们存在一个普遍的误区，那就是在一台疏水阀的整个寿命期内，购买疏水阀的费用占主要部分，但实际上，其运行费用要远远高于采购费用。

下面，就对蒸汽疏水器各种泄露情况可能造成的经济损失进行逐一分析，并将其与维护成本进行对比，希望可以有助于弄清造成费用增加的主要因素。

3.1 运行蒸汽损失

即使是功能正常的蒸汽疏水器在运行中也会消耗一定的蒸汽，这部分蒸汽损失是正常的运行蒸汽损失。如果不考虑选型的问题，在相同的工况下，不同的疏水阀具有不同的运行蒸汽损失量，而运行蒸汽损失低的蒸汽疏水器自然就可以节约运行成本。

例如，一台运行蒸汽损失率为0.1kg/h的蒸汽疏水器（阀1），如果按照我国东部沿海地区平均蒸汽价格200元/t计算，一年正常运行的损失的蒸汽价值160元。而若将此运行损失率提高至2kg/h（阀2），则每年一台疏水器正常运行损失的蒸汽价值将升至3200元。那么，对于一家安装有500台蒸汽疏水阀的工厂来说，如果全部采用阀1，每年正常运行损失的蒸汽价值为8万元，而如果采用的是阀2，则一年此项损失总价将最高将达到160万元。两者相差最高达到152万元。

一些疏水阀厂家在宣传资料称其生产的疏水阀正常运行蒸汽损失为零。但实际上，制造厂家所宣称的零蒸汽运行损失通常是采用厂家自己的检验方法得出的，而并非国际上公认的测量方法，而这种内部检测方法通常采用的蒸汽凝水负荷也比正常操作中典型的蒸汽疏水阀处理量要高得多。

目前，国际上广泛接受的测量疏水阀运行泄漏量的方法主要为依据为ISO 7841“自动蒸汽疏水阀－漏气量的测定－试验方法”和ASEM PTC 39“蒸汽疏水阀”，我国则参照以上标准制定了《蒸汽疏水阀试验方法》GB12251-2005。如果不是基于以上标准检测方法，并采用符合标准要求精度的检测设备，那么得出的零运行蒸汽损失的说法就是不可信的。这一点，在选择疏水阀厂家时一定要详加辨别。

我们可以得到这样的结论，选择运行损失量低的疏水阀可以降低运行成本。

3.2 故障蒸汽损失

一台蒸汽疏水阀在故障状态下造成的蒸汽损失为故障蒸汽损失。通常情况下，此一指标直接反应一台疏水阀的可靠性。在实际情况下，每台蒸汽疏水阀发生故障时的蒸汽泄漏率是不同的。为简化计算，假定所有故障疏水阀同时泄漏，则可以按照以下公式粗略估计一批疏水阀的蒸汽损耗量。

故障蒸汽损失量=最大蒸汽负荷×故障漏汽率×疏水阀总数×总平均故障率

通常来说，不同类型疏水阀的预期寿命是不同的，最短的使用寿命只有1a，而最长的则可以达到数年，最好质量的安全阀可以使用长达10a。我们取疏水阀的平均使用寿命为5a，则年平均故障率为20%。

假设疏水阀的平均故障漏汽率为4%，则当一台500kg/h的疏水阀发生故障时，每小时会因此损失蒸汽20kg。对于一家安装有500台这种安全阀的工厂来说，在安装后的第一年中，按照平均故障率，总故障蒸汽损失为16000t。按照每1000kg蒸汽价格200元计算，第一年中损失的蒸汽价值320万元。由此可见，即使以疏水阀正常的故障率计算，疏水阀故障造成的损失已经远高于运行损失。

要保证疏水阀正常的故障率，需要工厂建立一套疏水阀定期检修和更换的管理制度，而实际情况是，国内大多数工厂并没有建立这样一套管理制度，或者即使建立了，也通常无法不打折扣的实施。在这种情况下，我们可以设想，第一年发生故障的100台疏水阀没有被及时修复或更换，而第二年，另外的100台会发生故障，到第二年年底，现场的故障疏水阀将达到200台，而相应的，故障疏水阀造成的经济损失将是640万元，这还是基于第一年损坏的100台疏水阀的泄漏率没有升高的基础上，而实际情况很可能要更糟。随着时间的延长，工厂的运行成本将不断攀升，而其实这一切都是可以避免的。

当然，对于疏水阀的定期检修和更换也是需要资金投入的，但即使每年将所有损坏100台疏水阀全部更换，其总费用通常也不会超过10万元，何况其中相当一部分疏水阀的故障其实是可以通过维修解决的。是任凭故障安全阀每年造成高达数百万元经济损失，还是每年投入几十万元对故障安全阀进行检修更换，相信这笔经济帐并不难算。

当然，在实际操作中，疏水阀的情况会复杂得多，比如，蒸汽疏水阀除了以上分析的泄漏故障外，还会发生堵塞，从而使蒸汽系统内积累的蒸汽凝水无法排出，最终会对系统的安全和操作造成明显影响。因此，以上仅仅以漏汽疏水阀为例，对简化的操作情境进行了经济对比。

3.3 其他蒸汽损失

当然，除以上两种蒸汽损失之外，一个蒸汽系统中还存在其他形式的蒸汽泄漏现象，比如，由于排水装置选型不当，造成系统内凝水无法及时排除，需要通过其他旁路或者放净阀进行泄放，造成蒸汽的损失；另外，由于凝水排放点选择不当，无法及时排出的蒸汽凝水腐蚀管路、管件，或者造成水锤对法兰、阀门和管道等造成损害，从而造成疏水阀之外的管段泄漏，造成蒸汽损失等。这两种情况需要根据实际情况，有针对性地通过对排水装置进行适当选型、调整凝水排放点位置等方式进行解决。

据报道，日本TLV公司1976年到1979年间对日本疏水阀进行的检查发现，所有接受检查的360000台疏水阀中，正常运行的占79.9%，故障的占到20.1%，其中，跑汽6.9%、泄漏9.8%、堵塞1.5%、其他0.7%。在我国，据机械工业技术发展基金委员会、机械工业机械科学研究院、中国化工纯碱工业研究会等单位研究发现，我国蒸汽管道上使用的疏水器中，30%处于严重漏汽状态，总量达到75.71万只，60%处于超标准漏汽状态，总量达到151.42万只，再加上许多应装疏水器而未装而造成的泄漏，共同造成每年约1亿t的蒸汽泄漏，约合标准煤1400万t标准煤［2］。这必须引起我们的高度重视。

通过对蒸汽排水系统进行合理设计、对疏水阀等排水装置进行合理选型，可以较大降低工厂运行中蒸汽损失造成的经济和能源损失。而对于运行中的化工厂而言，建立一套切实可行的蒸汽疏水阀定期检修和更换规定，并严格执行，也可以极大地降低由疏水阀泄漏造成的经济损失，对我国化工行业降低运行成本，转变发展方式都会起到明显的作用。

［1］李汉.怎样避免蒸汽疏水阀失效［J］.化工设计，2004，14（2）.

［2］马天余.节能与效益蒸汽疏水器损失量的计算［J］.化工技术经济，2000，18（3）：34-35.

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.009

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1008-1267（2016）05-0023-03

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