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中华人民共和国国家标准

化工厂蒸汽凝结水系统设计规范

Code for design of steam condensate system in chemical plant
GB/T 50812-2013

主编部门：中国工程建设标准化协会化工分会
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2013年9月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1631号

住房城乡建设部关于发布国家标准《化工厂蒸汽凝结水系统设计规范》的公告

    现批准《化工厂蒸汽凝结水系统设计规范》为国家标准，编号为GB/T 50812-2013，自2013年9月1日起实施。
    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部
2013年1月28日

前 言

    本规范根据住房和城乡建设部《关于印发<2010年工程建设标准制订、修订计划>的通知》(建标[2010]43号)的要求，由中国石油和化工勘察设计协会、中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院会同有关单位共同编制完成。
    本规范在编制过程中，编制组对国内部分化工厂进行了充分调查研究，认真总结了我国各石油化工企业工程设计和生产运行实际经验，参考有关先进标准，并在广泛征求相关行业的制造、设计、生产等有关部门和单位意见的基础上，经反复审查定稿。
    本规范共分7章和1个附录。主要内容有：总则、术语、系统设计基本原则、凝结水回收及处理系统设计、主要设备的选择与计算、凝结水管道水力计算、凝结水水质监测和系统控制等。
    本规范由住房和城乡建设部负责管理。由中国工程建设标准化协会化工分会负责日常管理，由中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院负责具体技术内容解释。本规范在执行过程中如有意见或建议，请寄送中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院(地址：吉林市昌邑区通潭大路东端吉化经贸大厦2008室，邮政编码：132002)，以供今后修订时参考。
    本规范主编单位、参编单位、参加单位、主要起草人和主要审查人：
    主编单位：中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院
              中国石油和化工勘察设计协会
    参编单位：全国化工热工设计技术中心站
              中国石化工程建设公司
              武汉都市环保工程技术股份有限公司
              中国石化集团洛阳石油化工工程公司
              中海油山东化学工程有限责任公司
              中国石油工程建设公司华东设计分公司
              中国化学工业桂林工程有限公司
              中冶华天工程技术有限公司
              中国联合工程公司
              中国轻工业长沙工程有限公司
              辽宁省轻工设计院有限公司
    参加单位：常熟市华能水处理设备有限责任公司
              北京中能环科技术发展有限公司
              上海巴安水务股份有限公司
              江苏苏青水处理工程集团有限公司
              英侨机械制造有限公司
    主要起草人：苏健 夏敏文 王淑萍 奚湛平 王德胜 张兴春 李先旺 汪红 许颖 孙惠山 吴江 王仁标 钱怀洲 黎芙蓉 谢德群 祝兆辉 张毅峰 杨万福
    主要审查人：刘燕儒 陈晓雄 李文刚 程一步 司克强 牟显民 蔡国红 孙国成 杨杰

1 总 则

1．0．1 为贯彻国家有关法律法规和能源产业政策，降低化工蒸汽凝结水系统总能耗及水耗，提高化工蒸汽凝结水系统设计水平，保证蒸汽凝结水系统安全可靠、技术先进、运行灵活、经济合理，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于化工厂配套的新建、改建、扩建工程化工蒸汽凝结水系统的设计。

1．0．3 化工蒸汽凝结水系统设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术 语

2．0．1 凝结水 condensate
    蒸汽冷凝形成的水。

2．0．2 开式系统 open system
    凝结水与大气直接接触的系统。

2．0．3 闭式系统 close system
    凝结水与大气不直接接触的系统。

2．0．4 凝结水回收率 condensate recovery ratio
    实际回收的凝结水量与可回收的凝结水量的百分比。

2．0．5 蒸汽疏水阀工作压力 operating pressure for steam trap
    凝结水回收系统中，在工作条件下蒸汽疏水阀进口端的压力。

2．0．6 蒸汽疏水阀工作背压 operating back pressure for steam trap
    凝结水回收系统中，在工作条件下蒸汽疏水阀出口端的压力。

2．0．7 蒸汽疏水阀最高(允许)工作背压 maximum(allowed)working back pressure of steam trap
    凝结水回收系统中，在工作条件下蒸汽疏水阀能正确动作时出口端的最高(允许)压力。

2．0．8 比压降 specific pressure drop
    每米凝结水管道的沿程阻力损失。

2．0．9 凝结水箱 condensate tank
    凝结水回收系统中用于汇集和储存凝结水的水箱。

2．0．10 凝结水回收水箱 condensate recycling tank
    凝结水处理系统中前置的用于汇集和储存缓冲凝结水的水箱。

2．0．11 开式重力凝结水回收系统 open-type gravity condensate recycling system
    利用凝结水位能为动力的开式凝结水回收系统。

2．0．12 闭式背压凝结水回收系统 closed-type back pressure condensate recycling system
    利用蒸汽疏水阀背压为动力的凝结水闭式回收系统。

2．0．13 闭式满管凝结水回收系统 closed-type full tube condensate recycling system
    利用凝结水重力和背压相混合方式的凝结水回收系统。

2．0．14 闭式加压凝结水回收系统 closed-type pressurized condensate recycling system
    利用水泵或其他加压设施强制回收的闭式凝结水回收系统。

2．0．15 除铁、除盐凝结水处理系统 removed iron，removed salt condensate treatment system
    处理在汽水系统启动、运行、停运过程中系统含有铁、机械杂质及微量溶解盐的凝结水处理系统。

2．0．16 除铁、除油、除盐组合式凝结水处理系统 removed iron，removed oil，removed salt combined-type condensate treatment system
    处理在汽水系统启动、运行、停运过程中系统含有铁、机械杂质可能渗入少量油及微量溶解盐的凝结水处理系统。

3 系统设计基本原则

3．0．1 蒸汽凝结水系统设计应遵循国家节能减排和环保政策，充分回收和利用蒸汽凝结水的热能，减少对环境的热污染，提高软化水、脱盐水的重复使用率。

3．0．2 蒸汽凝结水系统的设计应与蒸汽系统的设计相结合，符合现行国家标准《化工厂蒸汽系统设计规范》GB/T 50655-2011第9．0．5条的要求，凝结水回收率应大于80％。

3．0．3 对可能受污染和不受污染的两类凝结水，应分别进行回收。

3．0．4 对可能受污染的凝结水，回收时应进行技术经济分析。有回收价值的，其蒸汽凝结水系统应设置水质监测及水处理设施。回收确有困难且经济效益较差的，可暂不回收，但应充分利用其热能。

3．0．5 回收处理后的凝结水水质应符合锅炉或生产装置用水指标要求，若处理后其水质仍不满足水质指标要求。可考虑其他用途或处理至环保达标后排放。

3．0．6 加热有强腐蚀性物质的蒸汽凝结水不应回收利用。加热油槽和有毒物质的凝结水不得回收利用，并应在处理至环保达标后排放。

3．0．7 透平凝结水宜设单独系统进行回收，可直接高温回收至除氧器。

3．0．8 蒸汽凝结水应按压力等级进行梯级闪蒸，作多次利用，凝结水及其余热应按热能品位得到梯级利用。

3．0．9 蒸汽凝结水系统余热回收包括如下内容：
    1 凝结水所含显热的回收。
    2 凝结水闪蒸汽所含潜热的有效利用。

3．0．10 对需要采用离子交换树脂进行处理的凝结水，蒸汽凝结水系统宜设置换热设施回收显热，使其温度降至符合水处理设施进水温度的要求。

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4 凝结水回收及处理系统设计

4．1 设计条件

4．1．1 工艺设计条件应包括下列内容：
    1 拟回收凝结水水量、温度、压力、水质等，其数据应按本规范附录A格式填写。
    2 锅炉给水及化工装置系统用水水质指标等。

4．1．2 应具备全厂蒸汽平衡图、总平面图、地形图、区域图、竖向图等设计条件。

4．2 系统选择

4．2．1 影响蒸汽凝结水系统选择的因素包括厂区的地形、蒸汽用户分布状况、用汽设备的特点、供汽压力和温度、二次蒸汽和凝结水利用的方式及凝结水的回水量、凝结水的水质等，凝结水回收系统应在对上述因素进行技术经济方案综合比较，评价后确定。

4．2．2 凝结水回收系统宜选闭式系统。

4．2．3 蒸汽用户多且范围大、地形复杂、用汽参数不同时，宜以大用户为中心，分区设置凝结水回收系统。

4．2．4 若因条件限制必须采用开式凝结水回收系统时，为减少对设备和管路的腐蚀，应采取下列措施：
    1 设置蒸汽凝结水冷却器或二次蒸汽的凝结器，将高温凝结水的水温在到达水箱之前降到95℃～100℃。
    2 将凝结水送入凝结水箱液位以下降低凝结水的溶解氧。
    3 在凝结水箱中设置浮漂挡板，以减少空气中氧气向凝结水中扩散。

4．3 系统确定

4．3．1 凝结水回收系统应符合下列要求：
    1 开式重力凝结水回收系统宜用于凝结水箱位置较低的小型蒸汽系统。
    2 闭式背压凝结水回收系统宜用于凝结水管道采用架空或地下敷设的中小型蒸汽系统。
    3 采用闭式背压方式回收系统时应符合下列要求：
        1)凝结水管道的管径计算，应综合考虑凝结水汽水混合两相流状态；
        2)蒸汽疏水阀后凝结水的压力，应大于蒸汽凝结水系统的阻力与终点系统压力之和；
        3)压力等级相差较大的凝结水应尽量避免合流，若必须合流时应采取相应的措施，使其均能回到凝结水箱。
    4 闭式满管凝结水回收系统宜用于二次蒸汽能就近利用的中小型蒸汽系统。
    5 闭式加压凝结水回收系统宜用于凝结水管道采用架空或地下敷设的大中型蒸汽系统。

4．3．2 凝结水处理系统应符合下列要求：
    1 当回收的凝结水中含有机械杂质时，凝结水处理系统应设置除铁过滤器并且其进水含铁量应控制在300μg/L以下。若系统经常启停，系统启停时含铁量大于300μg/L，应通过技术经济比较后设置除铁过滤器启动滤芯或采取措施进行排放。当汽水系统运行正常，凝结水处理系统进水含铁量小于用水设备对铁含量的要求时，除铁过滤系统可设置旁路。
    2 当回收的凝结水可能溶入铁、微量溶解盐类时，凝结水处理系统应设置除铁、除盐凝结水处理系统。
    3 当回收的凝结水含有铁、微量溶解盐类并存在油渗漏或泄漏的情况时，凝结水处理系统应采用除铁、除油、除盐组合式凝结水处理系统，即除了应具备除铁、除盐功能外，还应设置必要的除油设施。进入除油设施的凝结水含油量不应大于10mg/L。当凝结水含油量经常性大于10mg/L时，应经过技术经济比较后，确定是否设置油水分离设施或采取措施进行排放。凝结水处理系统的除油设备，应能将凝结水中含油量处理至锅炉或工艺装置用水需要的指标。
    4 当工业透平产生的凝结水水质指标符合现行国家标准《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T 12145或《工业锅炉水质》GB/T 1576的相应等级要求时，可直接回收利用该部分凝结水。
    5 凝结水处理系统宜设置独立的凝结水回收水箱。
    6 当生产装置可能存在有机物泄漏的情况时，凝结水处理系统宜设置保安过滤器。
    7 蒸汽凝结水系统所采用的离子交换树脂应为凝结水精处理专用型树脂，凝结水处理系统运行温度应控制在凝结水精处理专用型树脂规定使用温度范围内。当进入离子交换器的凝结水水温超过树脂允许的操作温度，应考虑凝结水热量的利用，并将凝结水水温降至允许范围。

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5 主要设备的选择与计算

5．1 凝结水回收设备选择

5．1．1 蒸汽疏水阀选择原则应符合下列要求：
    1 应根据蒸汽凝结水系统参数、蒸汽疏水阀的使用条件、安装位置、蒸汽疏水阀的技术性能，选择适宜的蒸汽疏水阀，并应符合下列要求：
        1)蒸汽疏水阀的最高工作压力和最高工作温度，应大于或等于蒸汽管道及用汽设备的最高工作压力及最高工作温度。
        2)蒸汽疏水阀应区别类型，按其工作性能、条件和凝结水排放量进行选择，不得以蒸汽疏水阀的公称通径作为选择依据。
        3)在凝结水回收系统中若利用工作背压回收凝结水时，应选用背压率较高的蒸汽疏水阀。
        4)当用汽设备内要求不得积存凝结水时，应选用能连续排出饱和凝结水的蒸汽疏水阀。
        5)在凝结水回收系统中，用汽设备既要求排出饱和凝结水，又要求及时排出冷热不凝结气体时，应采用同时具有排水、排气两种功能的蒸汽疏水阀，或采用能排饱和凝结水的蒸汽疏水阀与排气装置并联的疏水装置。
        6)当用汽设备工作压力有经常波动工况时，应选用不需调整工作压力的蒸汽疏水阀。
    2 蒸汽疏水阀有负荷漏汽率应不大于0．3％；机械型和热静力型蒸汽疏水阀的无负荷漏汽率应不大于0．5％。
    3 蒸汽供热系统中，所有产生凝结水的用汽点，凝结水出口均应安装蒸汽疏水阀或其他疏水设施，不应用截止阀代替。
    4 每个用汽设备宜单独设置蒸汽疏水阀。
    5 在蒸汽疏水阀的最大排水量满足凝结水量要求时，应采用单只蒸汽疏水阀，不宜选用小排量蒸汽疏水阀并联使用；当凝结水量超过单只蒸汽疏水阀的最大排水量时，可选用相同型式的蒸汽疏水阀并联使用。
    6 蒸汽疏水阀应内置过滤器。如无内置过滤器，应在阀前设置过滤器。
    7 当蒸汽疏水阀故障可能引起蒸汽系统或化工装置波动时，可并联一只同型号的蒸汽疏水阀或安装旁通阀作为备用。
    8 蒸汽疏水阀组应设置检测阀。
    9 公称压力PN大于或等于4．0MPaG的凝结水管道，应在蒸汽疏水阀前串联装设两个截止阀；当PN小于或等于2．5MPaG的凝结水管道，宜在蒸汽疏水阀前装设一个截止阀。

5．1．2 蒸汽疏水阀或疏水设施应设置在下列位置：
    1 蒸汽管线和蒸汽伴热管的末端或低点。
    2 蒸汽管线的减压阀和调节阀的上游。
    3 蒸汽管线不经常流动的死端且为管道低点。
    4 蒸汽分汽缸(蒸汽分配管)、蒸汽加热设备夹套、盘管的凝结水出口管线。
    5 处于热备用状态的设备或机泵的蒸汽进汽管线的最低点。
    6 长距离输送蒸汽管线的中途。对于饱和蒸汽的管线，在每个补偿器前的最低点安装一个蒸汽疏水阀。对于过热蒸汽管线，视蒸汽的过热度酌情减少。
    7 其他需要经常疏水的场合。

5．1．3 凝结水箱的选择应符合下列要求：
    1 每个凝结水泵站中的凝结水箱宜设置一台。常年不间断运行的系统或凝结水有被污染可能时宜设置两台。
    2 凝结水箱容积应根据凝结水最大小时回收量和凝结水泵运行自动化程度确定。当泵无自动启动、停止装置时，水箱总有效容积宜按30min～40min最大小时凝结水回收量确定；当泵有自动启动、停止装置时，水箱总有效容积宜按15min～20min最大小时回收量确定。

5．1．4 凝结水泵的选择应符合下列要求：
    1 凝结水泵应设置两台或两台以上，其中一台备用。当任何一台凝结水泵停运时，其余凝结水泵的流量不应小于每小时最大凝结水回收量的120％。
    2 凝结水泵扬程的设计宜留有5％～10％的富余量。

5．1．5 闪蒸罐的选择应符合下列要求：
    1 闪蒸罐内的蒸汽流速不宜超过2m/s，凝结水的流速不宜超过0．25m/s。
    2 闪蒸罐集水空间宜为总容积的20％～30％。

5．2 凝结水处理设备选择

5．2．1 除铁过滤设施可采用管式过滤器、覆盖式过滤器或电磁过滤器等其他具有除铁功能的设备。

5．2．2 除油设备应经过技术经济比较后进行选择，除油设备应有足够的过滤面积以适应系统水质的波动。

5．2．3 凝结水处理系统中离子交换器宜选用混合离子交换器。

5．2．4 除铁过滤器、除油设备及离子交换器应设置备用设施，酸碱再生系统宜与化学水系统相关设备共用，酸碱计量箱应单独设置。

5．2．5 离子交换器后应设置树脂捕捉器。

5．2．6 凝结水处理系统的凝结水回收水箱有效容积宜为40min～60min的凝结水回收量。

5．3 蒸汽疏水阀的计算

5．3．1 蒸汽疏水阀凝结水设计排放量应按下式计算：

G_r＝ηG_c      (5．3．1)

式中：G_r——蒸汽疏水阀凝结水设计排放量(t/h)；
      G_c——用汽设备或蒸汽管道凝结水的排放量(t/h)；
      η——安全率，其数值应按蒸汽疏水阀样本选取，或应按现行国家标准《蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求》GB/T 12712-1991的附录B选取。

5．3．2 蒸汽疏水阀的工作压差应按下式计算：

△P＝P′_O－P′_OB      (5．3．2)

式中：△P——蒸汽疏水阀的工作压差(Pa)；
      P′_O——蒸汽疏水阀的工作压力(Pa)；
      P′_OB——蒸汽疏水阀的工作背压(Pa)。

5．3．3 蒸汽疏水阀工作压力P′_O应符合下列规定：
    1 凝结水由蒸汽管道系统排出时，蒸汽疏水阀的工作压力P′_O应等于蒸汽管道的工作压力。
    2 凝结水由用汽设备排出时，蒸汽疏水阀的工作压力应按下式计算：

P′_O＝0．8P      (5．3．3)

式中：P′_O——蒸汽疏水阀的工作压力(Pa)；
      P——用汽设备的蒸汽压力(Pa)。

5．3．4 蒸汽疏水阀最高工作背压应按下式计算：

P′_OB＝H₁＋△Z₁gρ＋P₁      (5．3．4)

式中：P′_OB——蒸汽疏水阀的最高工作背压(Pa)；
      H₁——蒸汽疏水阀后管道系统总阻力(Pa)；
      △Z₁——蒸汽疏水阀后提升或下降的高度，提升为正值，下降为负值(m)；
      P₁——凝结水箱的压力(Pa)；
      g——重力加速度(m/s²)；
      ρ——密度(kg/m³)。

5．3．5 蒸汽疏水阀最高工作背压，应随蒸汽疏水阀的结构特点和入口蒸汽压力不同而异，并应符合下列规定：
    1 机械型蒸汽疏水阀最高工作背压应按下式计算：

P′_MOB＝0．8P′_O      (5．3．5-1)

    2 热静力型蒸汽疏水阀最高工作背压应按下式计算：

P′_MOB＝0．3P′_O      (5．3．5-2)

    3 热动力型蒸汽疏水阀最高工作背压应按下式计算：

P′_MOB＝0．5P′_O      (5．3．5-3)

式中：P′_MOB——蒸汽疏水阀最高工作背压(Pa)；
      P′_O——蒸汽疏水阀的工作压力(Pa)。

6 凝结水管道水力计算

6．0．1 加压凝结水管道的干管管径应根据最大凝结水流量和经济比压降计算。主干管经济比压降宜为30Pa/m～70Pa/m，支管经济比压降不宜超过300Pa/m，经济比压降应按照现行行业标准《城镇供热管网设计规范》CJJ 34选取。

6．0．2 背压凝结水管道应根据允许终点压力确定管径。

6．0．3 凝结水管道的比压降应按下列公式计算：

式中：Δh——比压降(Pa/m)；
      λ——摩擦阻力系数；
      G——凝结水计算流量(t/h)；
      ρ——凝结水密度(kg/m³)；
      K_d——管壁等值粗糙度(mm)；
      D_n——管道内径(mm)。

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7 凝结水水质监测和系统控制

7．1 凝结水水质监测

7．1．1 凝结水回收系统，应根据安全生产、成本核算、运行工况、事故分析、水质、蒸汽品质等方面要求，合理设置各种检测、控制、连锁、报警等仪表自控设置。化工工艺系统凝结水总管出口应装设自动排放设施，当凝结水水质不合格时，应报警、自动排放并计量。

7．1．2 中、小型凝结水回收系统宜采用简单就地监测仪表，大型蒸汽凝结水系统宜有集中监测。

7．1．3 凝结水品质的检查和监测，宜设置在线分析仪表，并应设取样口进行定期取样分析。

7．2 控制系统及仪表设置

7．2．1 凝结水回收及处理系统的监测仪表、自控设置应根据凝结水回收及处理系统工艺以及相关的热机、化工装置的自动化水平，并经技术经济比较后确定。

7．2．2 凝结水回收及处理控制系统应包括下列内容：
    1 水箱水位与凝结水水泵开、停的控制。
    2 闭式凝结水箱、凝结水闪蒸罐压力的控制。
    3 凝结水处理系统入口温度的控制。

7．2．3 凝结水回收及处理监测系统应包括下列内容：
    1 凝结水回收及处理水量的监测。
    2 凝结水回收及处理系统进出口水温、水质指标(包括电导率、油、铁、SiO2等的含量)的监测。

7．2．4 当不涉及系统异常工况的报警、紧急连锁、自动调节任务的参数时，在凝结水水泵出口、离子交换器进出口等处可只设置就地监测仪表。

7．2．5 当系统异常工况需要报警，并对工艺设备产生危害、对下游流程产生危害和运行参数无法实现自动调节控制时，宜设置在线监测仪表，同时应对凝结水进出水的水质指标等定期进行离线取样分析。

7．2．6 凝结水回收及处理系统仪表应按指示、记录、累积、信号、报警(声、光)、调节、连锁等功能进行分类。

7．2．7 指示仪表的设置应符合下列要求：
    1 需要反映主要设备及工艺系统在各种工况下安全、经济运行的主要参数和需要经常监视的参数，应设指示仪表。
    2 只需越限报警监视的参数，可不再设指示仪表。

7．2．8 应设置记录仪表，记录进行经济分析、核算及控制处理水质指标的重要参数。

7．2．9 应设置凝结水流量积算设施，记录需要进行经济核算的流量参数。

附录A 凝结水回收数据表

表A 凝结水回收数据表

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
    1)表示很严格，非这样做不可的：
      正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；
    2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：
      正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；
    3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：
      正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；
    4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《化工厂蒸汽系统设计规范》GB/T 50655
    《工业锅炉水质》GB/T 1576
    《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T 12145
    《蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求》GB/T 12712
    《城镇供热管网设计规范》CJJ 34

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