０ 引言
我们把诸多回收凝结水方法归结为 ２ 种［１－ ２］，第 １ 种是重 力回水方法：其原理是将凝结水收集到凝结水箱后再用水泵把 凝结水加压输送回锅炉。此种方法技术比较成熟，适用于长距 离输送，在工厂应用较多；第 ２ 种是余压回水方法：其原理是利 用疏水器后的蒸汽余压将凝结水输送回锅炉，由于余压较低，
Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ Ｇｒａｖｉｔｙ ｂａｃｋｗ ａｔｅ ｒ，Ｔｈｅ ｒｅ ｓ ｉｄｕａｌ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ ｂａｃｋｗ ａｔｅ ｒ，Ｔｒａｐ，Ｆｌａｓ ｈ ｓ ｔｅ ａｍ，Ｖａｐｏｒ－ ｗ ａｔｅ ｒ ｔｗ ｏ－ ｐｈａｓ ｅ ｆｌｏｗ ， Ｂａｃｋｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ
!Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＴｏｎｇＪｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
工程与应用
凝结水余压回水计算
同济大学建筑设计院 王钰 8
摘 要 重力回水和余压回水是凝结水回收最常用的 ２ 种 方法，以往的设计往往忽视了余压回水，没有很好地利用蒸汽的 动力。本文介绍关于疏水阀、回水管的相关选型方法，补充部分设 计依据，指出一些认识上的误区，使设计人员能更好地了解系统 运行特点，设计出简单、可靠的凝结水回收系统。
管径
ＤＮ１５
１０９
２３６
４９９
４３
９５
２０４
２７
５９
１２４
ＤＮ２０
２３１
５９８
１ ０８９
９５
２０４
４３１
５９
１２７
２６８
ＤＮ２５
４５４
９７５
２ ０Байду номын сангаас９
１８１
３９０
８２６
１１３
２４０
５０８
ＤＮ３２
９５３
２ ０４１
４ ３０９
３８１
８１６
１ ７２４
２３６
５０３
１ ０６１
ＤＮ４０
１ ４３８
３ ０７５
６ ４４１
管径
ＤＮ１５
１９
４２
９１
１３
２８
６０
１０
２３
４９
! 王钰，１９７０ 年 １１ 月生，大学本科，注册工程师 地址：上海市四平路 １２３９ 号 Ｅ－ ｍａ ｉｌ：７３ｗｙ＠ｔｊａ ｄｒｉ．ｃｏｍ
二 ＯＯ 七年九月 《中国建设信息供热制冷》 ５７
工程与应用
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
比较内容 启动时排空气能力 耐磨损 耐腐蚀 耐水击 背压下工作 蒸汽温度下排空气能力 对凝结水的反应 处理二次蒸汽能力 尺寸大小
２ 凝结水管尺寸选择
凝结水管尺寸选择太小会限制疏水器的排水能力，造成设 备内积水；凝结水管尺寸选择过大则使凝结水的压力降低。
凝结水在管道中从高压突然变为低压会出现二次蒸汽，也 称为闪蒸汽，供汽压力越大二次蒸汽产生得越多，见图 １。因此 凝结水的流动是汽水二相流动，闪蒸汽的体积占到总体积的
９６％ ～９９％［６］，占据了管道的绝大部分空间，从而使管道的疏水 能力下降，闪蒸汽的多少决定了疏水量的大小。当背压为 ０ 时， 供汽压力越高而管道的疏水能力越低。在某压力下，背压升高会 使管道的疏水能力提高。需要指出的是，这一点在以往的设计手 册中没有明确说明，让人很容易按常规推断出背压为 ０ 时的疏 水量是最大值，因为这时两端压差最大，而且手册中还重点推荐 重力回水技术，让人误以为余压回水的工作状态不佳而尽量不 要采用，其实这里面混淆了疏水器与管道的疏水能力。在其它条 件相同的情况下，管道余压排水是大于重力回水能力的。
表 ２ 为干式回水管道流量表，是选择疏水器后端管道的重 要依据。需要指出的是，由于二次蒸汽的产生，管道输水能力在 不同供给压力的情况下相差数倍。
现结合图 ２ 简单分析一下上面的情况，假设系统的供汽压 力是 ０．４ＭＰａ，总水量 ９００ｋｇ／ｈ，有多个疏水器接入。在接入软
水 箱 时 ４ ～５ 段 的 管 道 出 现 上 升 段 ，因 此 疏 水 阀 不 得 不 在 ０．０５ＭＰａ 背压下工作（上升高度 ４ｍ ，管道阻力 １ｍ ），相当于 余压提升排水。１～２ 段是重力回水，虽然是在有背压的情况下 工作，但仍可按背压为 ０ 的情况选择管径，实际的疏水能力是 大于背压为 ０ 时的疏水能力，按表 ２ 选 ＤＮ５０。由于蒸汽比重 小于水的比重，因此 ２～３ 段将充满蒸汽，受到 ４～５ 段的静水压 力。１～２ 段实际是干式闭式排水，２～５ 段属于湿式开式排水。相 同管径下湿式排水的能力是大于干式排水的，因此 ４～５ 段仍选 ＤＮ５０。在提升排水中，为保证回水顺畅，允许将垂直管道段缩 小一档管径。
疏水器的排水量是指最大压差下的排水量，应根据实际情 况确定。对恒压蒸汽来说，要按工作压差下的排水量考虑，还要 乘以安全系数。假设蒸汽压力是 ０．４ＭＰａ，背压 ０．０５ＭＰａ，安全 系数取 ３，要求排水量是 ２００ｋｇ／ｈ，因此疏水器工作压差按 （０．４－ ０．０５）＝０．３５（Ｍｐａ），排水量按 ２００ ×３＝６００（ｋｇ／ｈ）选 型 ；对 工 作 压 力 不 稳 定 的 蒸 汽 ，背 压 的 选 取 标 准 也 不 同 ，主 要是为了保证工作的可靠性。据国外资料，当供汽压力在 ０～０．１ＭＰａ 时，按 ０．００３ＭＰａ 压差下的排水量计算，安全系数 取 ２；当供汽压力在 ０．１～０．２ＭＰａ 时，按 ０．０１４ＭＰａ 压差下的排 水量计算，安全系数取 ２；当供汽压力大于 ０．２ＭＰａ 时，按最大 压差的 １／２ 时的排水量考虑［５］，安全系数取 ３。疏水器的工作 曲线可以参考生产厂家提供的数据选取。
关键词 重力回水 余压回水 疏水器 闪蒸汽 汽水二 相流动 背压
Ｒｅ ｓ ｉｄｕａ ｌ Ｐ ｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ Ｂａ ｃｋｗａ ｔｅ ｒ ｏｆ Ｃｏｎｄｅ ｎｓ ａ ｔｅ Ｂｙ Ｗａｎｇ Ｙｕ ＊
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ Ｇｒａｖｉｔｙ ｂａｃｋｗ ａｔｅ ｒ ａｎｄ ｒｅ ｓ ｉｄｕａｌ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ ｂａｃｋｗ ａｔｅ ｒ ｉｓ ｔｈｅ ｍ ｏｓ ｔ ｃｏｍｍ ｏｎｌｙ ｕｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｏｎｄｅ ｎｓ ａｔｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ． Ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆｔｅｎ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ ｂａｃｋｗａｔｅ ｒ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ，ｎｏｔ ａ ｇｏｏｄ ｕｓ ｅ ｏｆ ｓ ｔｅ ａｍ ｕｎｄｅ ｒ ｉｔｓ ｏｗ ｎ ｐｏｗ ｅ ｒ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅ ｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｓ ｔｈｅ ｓ ｔｅ ａｍ ｔｒａｐ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅ ｌｅ ｖａｎｔ ｓ ｅ ｌｅ ｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｐｅ ｓ ，ａｄｄｅ ｄ ｓ ｏｍ ｅ ｄｅ ｓ ｉｇｎ ｂａｓ ｉｓ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅ ｄ ｏｕｔ ｓ ｏｍ ｅ ｗ ｒｏｎｇ ｕｎｄｅ ｒｓ ｔａｎｄｉｎｇ，ｅ ｎａｂｌｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅ ｓ ｉｇｎｅ ｒｓ ｔｏ ｂｅ ｔｔｅ ｒ ｕｎｄｅ ｒｓ ｔａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅ ｒｉｓ ｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ ｏｐｅ ｒａｔｉｎｇ． Ａｎｄ ｓ ｏ ｗｅ ｃａｎ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ．
４ １６４
８ ７０９
ＤＮ１５０
５０ １２３
２０ ０９４
１２ ３８３
ＤＮ２００ １０３ ６９３
４１ ５９５
２５ ５８３
压力
供给压力＝０．３４５ＭＰ ａ
供给压力＝０．６８９ＭＰ ａ
供给压力＝１．０３４ＭＰ ａ
压降 ０ ．００１４ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．００６ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．０２３ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．００１４ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．００６ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．０２３ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．００１４ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．００６ ＭＰａ ／１００ ｍ ０ ．０２３ ＭＰａ ／１００ ｍ
５７６
１ ２３４
２ ５８６
３５４
７５８
１ ５９２
ＤＮ５０
２ ８３０
６ ０３３
１ １３４
２ ４１３
６９９
１ ４８３
ＤＮ６５
４ ５３６
９ ６６２
１ ８２８
３ ８６５
１ １２５
２ ３８１
ＤＮ８０
８ １６５
１７ ２３７
３ ２６６
６ ８９５
２ ０１４
４ ２４６
ＤＮ１００
１６ ８７４
３５ ３８１
６ ７５９
１４ １９８
表 １ 各种疏水器的特点
倒置桶型
浮球型
一般 好 好 好 好
可以 瞬时 一般
大
好 良好 良好 不好 好 不能 瞬时 不好 大
热静力型 好 一般 良好 不好 好 不能 延迟 不好 小
双金属片型 好 好 好 好 好 不能 延迟 不好 小
自动压差型 好 好 好 好 好 可以 瞬时 好 大
疏水器的排水量主要由疏水器的阀孔尺寸决定，因此相同 尺寸疏水器由于选用不同阀孔而排水量不同。选型时应该考虑 多少压差下的流量，而且这个流量应该是乘以安全系数以后的 值，否则疏水器排水量达不到设计要求。疏水器应选择带止回 阀型或通过在管道上设置止回阀，避免系统冷却时冷凝水的回 流，不影响设备的下一次运行。
５８ 《中国建设信息供热制冷》 二 ＯＯ 七年九月
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
工程与应用
回水系统分为开式和闭式 ２ 种，与大气相通即为开式，但 开式背压不一定为 ０，如果开式系统末端有水封，系统在有背 压的环境下运行，开式系统也变成了闭式系统。一般情况下，重 力回水所消耗的沿程阻力远远小于水封的阻力，采用重力回水 的主要好处体现在系统停止运行或检修时管道内的水可以放 空，回水不受蒸汽压力波动的影响。对管道来讲，背压越大则闪 蒸汽越少，疏水量越大；对疏水器来讲，背压越大，疏水量越小， 理论上讲只要背压不超过供汽压力的 １／２，疏水器还是能正常 工作的。需要指出的是，在闭式系统里，多个疏水器会互相影 响，高压力疏水器工作时将会影响低压疏水器正常工作，因此 系统最大可能出现的背压必须小于任何一个疏水器的正常工 作背压。