某生物制药厂蒸汽冷凝水系统优化设计研究

何文华朱友平

摘要：较之一般蒸汽冷凝水系统，医药厂房的蒸汽冷凝水系统设计要求相对较高，而蒸汽冷凝水排放管道出现损坏的现象非常常见，故对其进行优化设计很有意义。本文结合实际工程实例，对医药厂房的蒸汽冷凝水系统的改造设计进行探讨，可提高管道的抗老化能力，延长其使用寿命。

关键词：医药厂房；冷凝水系统；设计

中图分类号：TQ574+.3

医药厂房蒸汽冷凝水管道在建筑给排水系统中占据重要的作用，但由于其工作环境为高压、高温，比较恶劣，加上其管线种类多，某些系统设计不科学而导致其管线交错缠杂，因而管道腐蚀破损情况发生还是很普遍的。本文通过对某生物制品股份公司厂房蒸汽冷凝水管道出现问题的分析，针对问题提出了相应的解决方法，提高了蒸汽冷凝水管道的抗老化能力，

1实例概况

某生物制品公司，将蒸汽作为实际生产机空调系统的热源。原来蒸汽冷凝水管道的设计明装管用的是无缝钢管及镀锌管，直埋管用的是铸铁管。但是投入使用时间并不太长，生产过程中就发现冷凝水管道存在不少问题，急需进行排查及解决。主要问题有以下几个方面：

1）综合疫苗楼明装管安装完成三年后就发生严重腐蚀，出现许多处破损现象，向外漏水。更为严重的是，综合疫苗楼是多层厂房，设备层内管道漏水，不仅严重影响设备正常使用，也影响了下层洁净厂房正常使用。

2）铸铁排水管道脱节情况很严重，严重扰乱正常生产，而且由于脱节，冷凝水下流，造成地下暖沟非常污秽，并且对其牢固性有一定的破坏，甚至对建筑的安全性都有着一定的影响。故蒸汽冷凝排水管造成的渗漏现象而导致地下腐蚀现象急需修复。

综上所述可知，有必要对冷凝水排水管道产生问题的原因进行分析，以便从设计、安装上找到解决问题的方法。

2问题原因分析

1）生物制药用汽设备种类、型号较多，使用时间相互交错，单台耗汽量相差很多，生产呈阶段性特点，而排出的蒸汽冷凝水具有较高压力及温度，这样使得排水管道承受由压力及温度产生的冲击推力和热胀力交变频繁作用。而目前使用的《建筑给水排水设计规范》（GB 50015-2003）及《给水排水设计手册》对蒸汽冷凝水管道均没有明确规定，使得设计人员按各自理解进行设计。在我们以往工程实例中，设计单位大多按一般排水管道设计，它适应于无压及40℃以下介质排放，与实际工作状况有较大差别。

2）蒸汽冷凝水经疏水阀组排入冷凝水管道时，均带有一定压力（相对压强约为0.1 MPa）和温度（80~90℃）。由于排水管道截面空间增大，造成压力下降，必然要产生二次蒸汽，使得排水管道内实际形成气水两相流，混合程度随设备使用情况及流动的距离不断变化。气水两相流对管道整体产生剧烈的冲击作用，管道内产生水锤作用，会使内壁出现穴蚀，呈现点点麻坑，严重的呈小片脱落，对管道的腐蚀破坏非常严重。这是冷凝水管道的腐蚀速度快于输水或输气管道的原因。

冷凝水排水管道，大部分时间处于空管状态，潮湿的管内充满含有CO2、H2S、SO2气体，溶于水后成为弱酸（实测冷凝水pH在5~6），在一定温度下，碳钢管道腐蚀很快。

3）虽然铸铁排水管耐腐蚀性优于碳钢管道，但其韧性较差，在频繁的压力、温度变化产生的交变应力及气水混合流动产生的冲击力作用下，管道易产生裂纹，连接处易产生松动，出现缝隙，形成渗漏。尤其是捻口铸铁管，渗出的水浸湿回填土，使土壤承载力下降，造成部分下陷，加大缝隙，使渗漏发展成流水。在如此恶性循环作用下，回填土形成沟洞，导致管道脱开，厂房地下出现较大空洞。幸好建厂房时室内地面增加了双向钢筋，具有一定承载力，厂房地面没有出现塌陷。我们及时对管道进行更换并对地面进行加固支撑，参见图1。

图1：地下空洞经修复后的状况

根据上述分析，造成冷凝水管道易腐蚀损坏的原因主要是:气水二种介质的共同流动，频繁的温度变化，管内长期的热湿状态。

3解决方法分析

笔者认为，冷凝水管道的设计应按热力管道考虑，同时采用一些技术措施综合进行设计为宜。近几年来，我们在燃气锅炉房的炉水排污管设计及一个车间厂房改扩建工程中进行了实践，取得了较好的效果。

1）蒸汽冷凝水排水管道在设计时，从设备引出到并入厂房外，排水系统作为一个整体进行设计。目前，各设计单位由于专业分工不同，明设管道（含热力沟内）一般由设备专业或暖通专业担负，室外与排水系统相连，由给排水专业完成，因而各专业间要有一个专业牵头贯彻整个设计思想:提高管道防腐能力，尽量减少二次蒸汽对管道冲击，避免二次蒸汽回串到室内排水系统，并以此在设计中采用相应措施。

2）关于蒸汽冷凝水排水管道，我们在该车间厂房设计中将其定义为冷凝水排放管道，使其具有排出冷凝水和散发出二次蒸汽功能。在该系统的某些部位设置了二次蒸汽排放管，参见图2和图3所示，将绝大部分二次蒸汽散放到大气中，尽量减少了冷凝管道内存在的二次蒸汽。使少量残留的二次蒸汽的能量也得到释放，避免了对管道的冲击和产生穴蚀。

图2：二次蒸汽排出室外现场 图3：冷凝水排放管示意

3）在前面分析中，我们知道冷凝水在与空气接触后呈弱酸状态，普通碳钢管道极易腐蚀生锈。原锅炉房排污管为碳钢无缝管，三年前在燃气锅炉房工程中（锅炉的排污管性质与冷凝水管相近），采用了厚壁不锈钢管，外做防腐（三布两油）。与原锅炉房对比，现排出的锅炉水未见锈痕。在该车间厂房扩建工程中，我们也同样采用了不锈钢厚壁管作为排水管，直埋部分外壁做防腐（三布两油）。

4）医药洁净厂房内，排水地漏采用双液封洁净地漏，见图4所示，不排水时，用消毒液进行密封，防止排水系统污浊空气污染室内环境。排水管内若回串二次蒸汽，就有可能破坏密封。因而在暂时未做冷凝水回收的排水系统中，排水井与厂房外网并入前增加排放池，散出残余二次蒸汽。

5）医药厂房的水制备用房不属于洁净厂房，一般设置在车间一侧。对于一般医药车间来说，水制备车间是整个厂房耗汽量及使用时间的主要部位。我们在该车间厂房设计中，将它的冷凝水排放作为单独系统处理，在室外设计了降温排放池，如图5所示。

图4：双液封洁净地漏图5：降温排放池示意

降温排放池分为2个室，冷凝水进入一室扩容降压产生二次蒸汽，用管道引向大气散发。一室冷凝水经连通孔流入二室，二室的出口位置高于连通孔，这样形成一个大的水封，使二次蒸汽不能进入厂房外排水系统，避免了回串入厂房内其他排水管道。图6、图7为原有部分厂房未设降温排放池和新厂房设置降温排放池后周围排水井向外散发二次蒸汽的情况对比。由图6、图7可见，设置了降温排放池的车间室外井消除了之前大量外冒二次蒸汽的现象。

图6：未设置降温排放池的车间室外井 图7：设置了降温排放池的车间室外井

4结束语

蒸汽冷凝水系统设计时没有套用的规矩，一般都是根据施工现场进行规划，一旦设计不科学，会给以后使用造成很大的麻烦，大大加快管道的损坏速度。本工程对某生物制品公司冷凝水排放管道系统进行改造优化设计，设计后厂房周围污水井内没有蒸汽存在，可证明优化设计效果良好。

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