工業熱力系統中疏水箱性能驗證與安全保障實踐

在工業熱力系統（如熱電廠、鍋爐蒸汽系統、工業加熱裝置等）中，疏水箱是實現疏水回收、熱量再利用的關鍵設備。它通過收集蒸汽冷凝水（疏水），避免直接排放造成的能源浪費和環境熱污染，同時為系統循環提供穩定的補水源。然而，疏水箱的性能劣化（如泄漏、液位控制失靈、保溫失效）不僅會降低能源利用效率，還可能引發設備超壓、泵抽空等安全隱患。因此，定期開展疏水箱測試是保障系統穩定運行、實現節能目標的重要環節。本文結合工業實踐，詳細介紹疏水箱測試的核心項目、方法及后續維護要點。

一、疏水箱測試的必要性

疏水箱的工作狀態直接影響熱力系統的經濟性與安全性：

節能要求：疏水含有的熱量約占蒸汽總熱量的20%-30%，若疏水箱回收效率下降，會導致大量熱量損失，增加燃料消耗；
安全保障：疏水箱液位過高可能引發溢流，液位過低會導致給水泵吸入空氣（抽空），甚至損壞泵體；壓力超標可能造成箱體變形或破裂；
設備壽命：長期運行后，疏水箱易出現腐蝕、焊縫裂紋、保溫層脫落等問題，及時測試可避免故障擴大，延長設備壽命。

因此，疏水箱測試需覆蓋新設備投運前驗證、運行中定期檢查（一般每年1次，或根據介質腐蝕性調整）及故障后修復驗證三個場景。

二、疏水箱核心測試項目與實施方法

疏水箱測試需圍繞“性能指標”與“安全指標”展開，以下為具體項目及操作要點：

（一）外觀與結構完整性檢查

測試目的：排查箱體變形、腐蝕、焊縫缺陷等表面問題。
測試方法：

目測檢查：觀察箱體外殼是否有凹陷、鼓包、油漆脫落等變形痕跡；檢查焊縫（尤其是對接縫、角焊縫）是否有裂紋、夾渣、咬邊等缺陷；
厚度檢測：對腐蝕嚴重區域（如底部、介質入口處），用超聲波測厚儀測量鋼板厚度，判斷是否低于設計最小值（一般要求剩余厚度不小于原厚度的80%）；
密封檢查：關閉所有進出口閥門，向箱內注入清水至1/2液位，靜置24小時，檢查法蘭連接、閥門填料處是否有泄漏。

（二）壓力試驗（閉式疏水箱專用）

測試目的：驗證箱體承壓能力，防止超壓破裂。
測試范圍：適用于設計壓力≥0.1MPa的閉式疏水箱（常壓疏水箱無需此項目）。
測試方法：

試驗前準備：排空箱內介質，關閉所有閥門，在頂部安裝排氣閥，底部連接試壓泵；
升壓過程：緩慢注入清水，排盡箱內空氣（排氣閥出水后關閉），然后逐步升壓至設計壓力的1.5倍（如設計壓力0.6MPa，測試壓力為0.9MPa）；
保壓檢查：保持測試壓力10-30分鐘（根據箱體容積調整），觀察壓力表示數是否下降；同時用肥皂液涂抹焊縫、法蘭等部位，檢查是否有氣泡（泄漏）；
降壓驗證：將壓力降至設計壓力，再次檢查箱體是否有變形或泄漏。

（三）液位控制性能測試

測試目的：確保液位在設定范圍內穩定運行，防止溢流或抽空。
測試方法：

模擬液位變化：通過手動開啟補水閥或疏水閥，改變箱內液位；
傳感器準確性驗證：用鋼尺測量實際液位，與液位計（磁翻板、雷達或浮球式）顯示值對比，誤差應≤±5mm；
控制邏輯驗證：
- 當液位達到高限（如設計液位的80%）時，液位開關應觸發報警，同時自動關閉補水閥或開啟緊急排放閥；
- 當液位降至低限（如設計液位的20%）時，應觸發給水泵停止信號，或開啟補水閥；
動態響應測試：快速向箱內注入大量疏水，觀察液位控制裝置是否能在1分鐘內將液位調整至正常范圍。

（四）保溫性能測試

測試目的：減少疏水熱量損失，提高能源回收效率。
測試方法：

穩定運行狀態：讓疏水箱在正常工作負荷下運行2小時，使箱內疏水溫度達到穩定；
溫度測量：用熱電偶測量箱內疏水溫度（T1）、保溫層外表面溫度（T2）及環境溫度（T3）；
散熱損失計算：根據公式計算單位面積散熱損失：
$q = \frac{\lambda \cdot (T1 - T3)}{\delta}$
其中， $\lambda$ 為保溫材料導熱系數（如巖棉 $\lambda=0.045W/(m·K)$ ）， $\delta$ 為保溫層厚度（m）；
要求散熱損失不超過設計值（一般≤50W/m²），或外表面溫度與環境溫差≤15℃（常溫環境下）。

（五）疏水回收效率測試

測試目的：評估疏水箱對疏水的收集與再利用能力。
測試方法：

流量測量：在疏水箱入口（疏水來管）和出口（回送泵出口）安裝電磁流量計，連續測量24小時內的疏水量（Q?）和回送水量（Q?）；
回收率計算：
$\eta = \frac{Q?}{Q?} \times 100\%$
一般要求回收率≥90%（若系統存在不可避免的泄漏，可適當降低標準）；
熱量回收驗證：測量入口疏水溫度（T?）和出口回送水溫度（T?），計算熱量回收量：
$Q = c \cdot m \cdot (T? - T?)$
其中， $c$ 為水的比熱容（4.18kJ/(kg·℃)）， $m$ 為回送水量（kg）；要求熱量損失≤10%（即T?≥0.9T?）。

（六）安全裝置校驗

測試目的：確保超壓、超液位等異常情況下，安全裝置能及時動作。
測試項目與方法：

安全閥：
- 整定壓力校驗：用安全閥校驗儀模擬壓力升高，調整安全閥彈簧，使閥門在設計整定壓力（如1.1倍工作壓力）時開啟；
- 密封性能試驗：關閉安全閥入口閥門，緩慢升壓至整定壓力的90%，保持5分鐘，檢查閥門密封面是否泄漏；
壓力開關：
- 用壓力源模擬壓力變化，調整開關設定值（如超壓報警值為設計壓力的1.05倍），驗證開關是否在設定點準確輸出信號（如報警或停泵）；
緊急排放閥：
- 手動開啟排放閥，檢查閥門開啟是否靈活；模擬液位高限信號，驗證閥門是否能自動開啟，排放完成后是否能自動關閉。

三、測試后維護與改進建議

測試完成后，需根據結果制定針對性維護措施：

外觀問題：對腐蝕區域進行除銹（用鋼絲刷或噴砂），涂刷環氧富鋅底漆+聚氨酯面漆；對變形部位進行校正（如冷態壓制）；
泄漏處理：焊縫泄漏需打磨缺陷后重新焊接，并用滲透探傷（PT）驗證；法蘭泄漏需更換密封墊片（如石墨墊片）；
液位控制調整：若液位傳感器誤差過大，需校準或更換；控制邏輯異常需修改PLC程序或調整執行機構（如調節閥開度）；
保溫修復：對脫落或損壞的保溫層，更換為同材質、同厚度的保溫材料（如巖棉管殼），外裹鋁箔防潮層；
安全裝置整改：安全閥校驗不合格需更換閥芯或彈簧；壓力開關信號異常需檢查線路或更換開關；
檔案建立：記錄測試數據（如壓力、液位、溫度、回收率），形成設備臺賬，為后續定期測試提供對比基準。

四、總結

疏水箱作為工業熱力系統的“能量回收樞紐”，其性能與安全直接關系到系統的經濟性與可靠性。通過開展外觀檢查、壓力試驗、液位控制測試、保溫性能測試、回收效率測試及安全裝置校驗等項目，可全面評估疏水箱的狀態，及時發現并解決隱患。企業應將疏水箱測試納入年度維護計劃，結合設備運行情況調整測試頻率，同時加強日常巡檢（如每班檢查液位、壓力、溫度），形成“定期測試+日常維護”的雙重保障體系，最終實現節能降耗、安全運行的目標。

在雙碳目標背景下，疏水箱的高效運行已成為工業企業降低能源消耗的重要途徑。通過科學的測試與維護，企業不僅能減少能源浪費，還能延長設備壽命，提升系統穩定性，為可持續發展奠定基礎。