蒸汽陷阱和蒸汽捕获

液体膨胀蒸汽陷阱

这是最简单的恒温陷阱之一，如图11.2.1所示。充油的元件在加热时膨胀，使阀门紧贴阀座关闭。调节允许疏水阀排放的温度在60°C到100°C之间改变，这使得它非常适合作为在启动时去除大量空气和冷凝结水的设备。

正如在模块2.2中讨论的，饱和蒸汽的温度随压力而变化。

图11.2.2为蒸汽的饱和曲线，以及液体膨胀疏水阀的固定温度响应线(X - X)，设置为90℃。

由图11.2.2可以看出，当压力为P时₁，冷凝水必须仅冷却少量（Δt₁)，诱捕是可以接受的。然而，如果压力增加到P₂然后冷凝物必须冷却更多(ΔT₂）通过蒸汽陷阱。这种冷却只能在过程和陷阱之间发生在管道之间，如果捕集器放电温度保持恒定，则该过程将涝。

典型的应用

由于其固定温度放电特性，液体膨胀阱可以用作“关断漏极陷阱”。在这里，其出口必须始终向上指向，如图11.2.3所示，以实现填充元件的连续浸没。由于陷阱只能在60°C - 100°C之间放电，它只会在启动期间常开。它可以与电源排水疏水阀一起安装，该陷阱通常会被用成冷凝物返回线。

液体膨胀蒸汽疏水阀的优点：

•液体膨胀疏水阀可以调节在低温下排放，提供一个优秀的“冷排水”设施。

•与平衡压力陷阱一样，液体膨胀陷阱冷却时完全打开，放置良好的空气放电和“启动”负载上的最大冷凝能力。

液体膨胀疏水阀可用于低压过热蒸汽管道上的启动排水疏水阀，在低压过热蒸汽管道上的长冷却段保证了冷却器冷凝水的浸没。它能够承受振动和水锤条件。

液体膨胀蒸汽疏水阀的缺点:

•元件的柔性管可以通过腐蚀性冷凝物或过热来破坏。

由于液体膨胀疏水阀在100°C或以下的温度下排放凝结水，因此在需要立即从蒸汽空间清除凝结水的应用中不应使用。

•如果要对陷阱进行冻结条件，则陷阱及其相关的管道必须良好绝缘。

•液体膨胀陷阱通常不是自身的捕获解决方案，因为它通常需要另一个蒸汽疏水阀并联运行。然而，它通常可以使用，其中启动率不是重要的考虑，例如在排出小罐加热线圈时。

平衡压力蒸汽陷阱

液体膨胀疏水阀的大改善是平衡压力阱，如图11.2.4所示。其工作温度受周围蒸汽压力的影响。操作元件是含有特殊液体和水混合物的胶囊，其沸点低于水的沸点。在启动时存在的寒冷条件下，胶囊被放松。阀门脱落座椅，宽敞，允许不受限制地去除空气。这是所有平衡压力陷阱的特征，并解释了为什么它们非常适合通风。

由于冷凝物通过平衡压力蒸汽疏水阀，热量转移到胶囊中的液体中。蒸汽在蒸汽到达陷阱之前蒸发。胶囊内的蒸气压导致其膨胀和阀门关闭。从捕集器中的热量损失，然后冷却胶囊周围的水，蒸汽凝结和胶囊收缩，打开阀门并再次释放冷凝物，直至蒸汽接近蒸汽和循环重复（图11.2.5）。

蒸汽温度下方的差异陷阱操作由胶囊中液体混合物的浓度控制。“薄壁”元素可快速响应压力和温度的变化。结果是如图11.2.6所示的响应线。

有色金属结构早期波纹管元件易受水锤破坏。不锈钢元件的引入大大提高了可靠性。图11.2.7展示了现代平衡压力蒸汽疏水阀结构的爆炸视图，该结构具有相当大的抗水锤、过热和腐蚀的能力。

平衡压疏水阀的优点:

•体积小，重量轻，容量大。

•阀门在启动时完全打开，允许空气和其他不可凝聚的气体自由排出并在负荷最大时可释放最大冷凝水。

•这种类型的疏水阀在暴露位置工作时不太可能结冰(除非疏水阀后凝结水管道上升，当蒸汽关闭时，水会回流并淹没疏水阀)。

•现代平衡压力阱自动调节蒸汽压力的变化，达到其最大工作压力。它还将耐热至70°C。

•陷阱维护很简单。胶囊和阀座易于移除，并且可以在几分钟内安装更换，而不会从线上移除捕集器。

平衡压疏水阀的缺点:

老式的平衡压力蒸汽疏水阀有波纹管，很容易被水锤或腐蚀性冷凝水损坏。最近引进的焊接不锈钢胶囊，能更好地忍受这样的条件。

•与所有其他恒温陷阱共同，平衡压力型不会打开，直到冷凝水温度下降到蒸汽温度以下（通过用于填充元件的流体确定的精确温度差）。例如，如果选择蒸汽疏水阀的应用，则这显然是缺点，例如，可以不容忍蒸汽空间的浇水空间的浇灌储水器;引流，换热器，临界跟踪。

双金属疏水阀

顾名思义，双金属蒸汽疏水阀是由两种不同的金属焊接在一起组成的。这种元素受热时偏转。(图11.2.8):

关于这个简单的元素有两个重要观点：

•疏水阀的操作是在一定的固定温度下进行的，这可能不满足可能在不同压力和温度下操作的蒸汽系统的要求(见图11.2.9)。

•由于单个双金属条带施加的功率很小，所以将使用大量质量，这将是蒸汽系统中温度变化的速度慢。

任何疏水阀的性能都可以通过其对蒸汽饱和曲线的响应来测量。理想的响应将紧跟曲线，并恰好在曲线下方。简单的双金属元素倾向于对温度变化作出线性反应。

图11.2.9显示了相对于蒸汽饱和曲线的简单双金属元素的直线特性。随着蒸汽压力增加到高于P1，蒸汽饱和温度和陷阱工作温度之间的差异将增加。涝渍随系统压力而增加，突出了陷阱无法应对变化的压力条件。

需要注意的是，在P1以下的压力下，疏水阀的工作温度实际上高于饱和温度。这将导致蒸汽疏水阀在这些较低的压力下通过蒸汽。可以确保在制造过程中调整蒸汽疏水阀，以确保饱和曲线的这部分始终高于操作线。然而，由于元件的线性作用，随着系统压力的增大，两者的差值会进一步增大，增大了内涝效果。

显然，对于任何疏水阀来说，这都不是一个令人满意的操作，制造商已经采取了各种措施来改善这种情况。有些将两组不同的双金属叶片组合在一个堆栈中，在不同的温度下工作(图11.2.10)。

典型结果是拆分响应线类似于图11.2.11所示的响应线。这是图11.2.9的改进，但仍然不完全遵循饱和曲线。一组双金属叶片偏转以给予响应p₁最佳₂．在更高的温度下，第二组二聚体叶有助于给出反应p₂最佳_3.．很明显，虽然这比之前的设计有所改进，但在遵循饱和曲线方面仍然不令人满意。

图11.2.12所示的碟形弹簧恒温元件是一种更新颖的设计。恒温元件由一组双金属盘组成。如果这些阀瓣直接作用于阀杆和阀座之间(就像某些恒温蒸汽疏水阀一样)，则会导致凝结水的排放温度随着压力的变化而线性变化(曲线“A”，图11.2.13)。通过在阀瓣和阀座内的凹槽之间加入弹簧垫圈，可以在低压下吸收一些双金属膨胀，因此，随着压力的变化，温度必须发生更大的变化。弹簧垫圈形状比螺旋弹簧更好，因为它以指数增长速度发展力，而不是以线性速度。这种效应会持续到15bar g，直到弹簧偏转到凹槽的底部，这意味着冷凝水的排放温度将更准确地遵循蒸汽饱和曲线(曲线“B”，图11.2.13)。放电速率也提高了动态裂纹倾向于产生爆炸放电。

双金属疏水阀优点:

•双金属蒸汽疏水阀通常是紧凑的，但可以具有大的冷凝水容量。

•当蒸汽疏水阀冷却时，阀门宽开放，在“启动”条件下提供良好的通风功能和最大冷凝水排放能力。

•由于冷凝水倾向于从出口自由排出时，在曝光位置工作时，这种类型的蒸汽疏水阀不会冻结。一些双金属蒸汽疏水阀的尸体设计成使得即使发生冻结也不会受到任何损坏。

•双金属蒸汽疏水阀通常能够承受防水器，腐蚀性冷凝器和高蒸汽压力。

•双金属元件可以在宽范围的蒸汽压力范围内工作，而无需任何需要阀门尺寸的变化。

•如果阀门位于阀座的下游一侧，则容易阻止通过蒸汽疏水阀的回流。但是，如果存在回流的任何可能性，则应该在疏水阀下游安装一个单独的止回阀。

•由于冷凝水在低于饱和温度的不同温度下排放，如果蒸汽空间可以容忍积水，一些饱和水的焓值可以转移到工厂。这可以在凝析油排废前从凝析油中提取出最大的能量，这也解释了为什么在凝析油经常被丢弃的示踪管线上使用这些捕集器。

•维护这种类型的蒸汽疏水阀呈现少数问题，因为内部可以更换，而不会从线上移除陷阱体。

当冷凝水从较高的压力排放到较低的压力时，产生的闪蒸往往会导致冷凝水管道的背压增加。冷却段可以使凝结水冷却下来，在凝结水管线中产生更少的闪蒸，从而有助于降低反压。

双金属疏水阀的缺点:

•由于冷凝水排放低于蒸汽温度，除非在长冷却段的末端安装疏水阀，通常在1 - 3米长的无滞后管道上安装(见图11.2.14)，否则蒸汽空间会发生内涝。双金属蒸汽疏水阀不适用于处理装置，因为在处理装置中，立即清除冷凝物对实现最大产量至关重要。这与温度控制的植物尤其相关。

•由于内部流速低，一些双金属疏水阀很容易被管道污垢堵塞。然而，一些双金属疏水阀具有特殊形状的阀内装饰，可以捕获排放的能量，使阀门打开更多。这些往往给一个间歇爆破放电特性，而不是连续滴放电，因此往往是自我清洁。这些阀内件有时称为动态阀瓣。

•如果双金属疏水阀必须在显著的反压下排放，那么在阀门开启之前，冷凝液必须冷却到低于正常要求的温度。50%的反压力可能导致放电温度下降高达50°C。为了满足这种情况，可能需要增加冷却腿的长度。

•双金属蒸汽陷阱不会快速响应负载或压力的变化，因为元素慢响应。