減溫減壓裝置的工作原理

減溫減壓裝置的工作原理 減溫減壓裝置 蒸汽減溫減壓裝置 減溫減壓裝置的工作原理

之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹減溫減壓裝置的工作原理目前，我國(guó)政府提倡在保證經(jīng)濟(jì)在穩(wěn)步增長(zhǎng)的同時(shí)，要求走可持續(xù)發(fā)展的道路，國(guó)家在能源使用及環(huán)保政策方面不斷提出越來越高的要求。蒸汽是發(fā)電和其他現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制程*的重要?jiǎng)恿蜔嵩?。為了提高能源的綜合利用率和滿足環(huán)保要求，熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱已成為國(guó)家政策鼓勵(lì)的發(fā)展方向。在我國(guó)各地的工業(yè)開發(fā)區(qū)也因此越來越多的采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式為開發(fā)區(qū)內(nèi)的企業(yè)提供蒸汽動(dòng)力。即利用熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電過程中部分已做過功的過熱蒸汽作為下游各種工藝制程和蒸汽使用設(shè)備的蒸汽源。因此熱電廠提供給開發(fā)區(qū)熱網(wǎng)的是壓力和溫度較高的過熱蒸汽，而一般工廠的工藝制程和用汽設(shè)備，如各種換熱器、蒸煮濃縮等加熱裝置，以及空調(diào)制冷等絕大部分均要求使用飽和蒸汽，這就要求應(yīng)用減溫器以實(shí)現(xiàn)過熱蒸汽到飽和蒸汽的轉(zhuǎn)換。
      一、
      當(dāng)熱電廠供應(yīng)的高溫高壓過熱蒸汽輸送到各用汽點(diǎn)后，必須入減壓減溫裝置，將過熱蒸汽的壓力和溫度降至接近所要求的飽和狀態(tài)(一般為接近飽和溫度3-5℃)后，再送到折成換熱設(shè)備使用。
      有兩種基本的減溫器形式。本裝置由減溫減壓系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置和蒸汽管道組成，并由熱控裝置（控制柜）進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。主要配套閥門有減壓閥、給水調(diào)節(jié)閥及安全閥，其中減壓閥給水調(diào)節(jié)閥均配有直行執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有用戶使用、安裝方便、調(diào)節(jié)精度高的特點(diǎn)。采用減壓閥結(jié)構(gòu)，
使整套裝置的長(zhǎng)度大大縮短，減少了占地面積，也降低了工程投資。

1、減溫減壓系統(tǒng)
蒸汽的減壓過程是由減壓閥來實(shí)現(xiàn)的，其減壓級(jí)數(shù)由進(jìn)口蒸汽壓力減二次蒸汽壓力之差值來決定。減壓閥的壓力調(diào)節(jié)是通過壓力變送器和調(diào)節(jié)器，再由電動(dòng)（氣動(dòng)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱帶動(dòng)與減溫減壓閥閥瓣相連的閥桿，使閥瓣在套筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，以改變通道面積的大小來達(dá)到節(jié)流減壓目的。
減壓閥采用環(huán)流減壓，增大了流量可比性，減少了閥門泄漏量；閥內(nèi)*的網(wǎng)籠式設(shè)計(jì)有效的阻斷了雜質(zhì)對(duì)密封面的損壞，延長(zhǎng)了閥門的使用壽命。管道內(nèi)內(nèi)設(shè)有自動(dòng)霧化傘狀可調(diào)噴嘴，霧化效果大大提高，可滿足變化較大工況下的工作需要，。
 
2、給水系
給水系統(tǒng)是用來調(diào)節(jié)減溫水壓力和噴水量大小的，從而達(dá)到控制溫度的目的。其中主要靠給水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，給水調(diào)節(jié)閥設(shè)有不同設(shè)計(jì)壓差，根據(jù)用戶所供的減溫水壓力Pb，選擇調(diào)節(jié)閥承受的適當(dāng)壓差。當(dāng)用戶所供的減溫水壓力大于0.6P1+3.0MPa時(shí)，為了降低減溫
水壓力，使調(diào)節(jié)閥和噴嘴能正常工作，在給水調(diào)節(jié)閥前裝節(jié)流裝置，節(jié)流裝置內(nèi)節(jié)流圈的數(shù)
量和節(jié)流孔的大小根據(jù)給水的流量和壓力設(shè)計(jì)。
給水調(diào)節(jié)閥均為柱塞式。閥瓣和閥桿為一體式，閥桿直接與直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)蒸
汽管道內(nèi)蒸汽溫度有改變時(shí)，便引起執(zhí)電偶的熱電勢(shì)改變經(jīng)溫度變送器和調(diào)節(jié)器傳給電動(dòng)執(zhí)
行機(jī)構(gòu)，然后操縱閥桿，使閥瓣運(yùn)動(dòng)，以改變流通面積來控制減溫水流量，使管道內(nèi)蒸汽溫
度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，在通向減溫減壓閥噴嘴的管道上裝有止回閥，防止因給水系統(tǒng)失壓而使蒸汽倒流。
若設(shè)備不帶控制裝置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)二次蒸汽溫度計(jì)，可直接手動(dòng)操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
也可配機(jī)電一體執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制。
給水調(diào)節(jié)閥前裝有節(jié)流閥，用于適當(dāng)調(diào)節(jié)減溫水流量、壓力。
 
 3、安全保護(hù)系統(tǒng)
進(jìn)口蒸汽通過減溫減壓閥和節(jié)流孔板進(jìn)行減壓后，進(jìn)入蒸汽管道內(nèi)，在此管道上裝有安全保護(hù)裝置（安全閥），該裝置的作用是當(dāng)蒸汽管道內(nèi)的壓力超出允許值時(shí)，將蒸汽排向大
氣中，使管道內(nèi)蒸汽壓力保持在允許值內(nèi)，從而保證減溫減壓裝置及用汽設(shè)備的安全運(yùn)用。
4、減溫減壓裝置的附屬設(shè)備
減溫減壓裝置，需配自動(dòng)控制系統(tǒng)。按用戶需要，我公司可配套提供多種類型的“蒸汽壓力、溫度控制裝置”。
1、嚴(yán)格按圖樣要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行安裝；
2、減溫減壓裝置入口、出口處均需安裝切斷閥（閘閥、截止閥、球閥等閥門）。
3、安全閥蒸汽管道正下方必須安裝固定支座，以防止安全閥開啟后排汽反作用力對(duì)裝置造成的損害。
4、用戶自行配設(shè)的與減溫減壓閥連接的管道處應(yīng)安裝活動(dòng)支座，以防止管道振動(dòng)。
5、安全閥出口處應(yīng)裝設(shè)排汽管，直通安全排放地點(diǎn)，排汽管上不允許裝設(shè)閥門，排汽管應(yīng)有足夠的流通截面積，保證排汽暢通。為避免排汽管道載荷集中在安全閥上，而影響安全閥性能，排放出口管道必須安裝支吊架，支吊架位置應(yīng)正確，安裝須牢固，并與管子接觸良好。
6、在裝置管道出口低處應(yīng)裝有吹洗、取樣、疏水排污用的閥門，安全閥排汽管底部應(yīng)裝有接到安全地點(diǎn)的疏水管。
7、給水系統(tǒng)管路在截止閥或節(jié)流裝置前面須安裝過慮器。
8、減溫水若需安裝水泵時(shí),請(qǐng)嚴(yán)格按水泵的介質(zhì)流動(dòng)方向和使用說明書的要求安裝。
9、減溫減壓閥（減壓閥）、止回閥、截止閥、節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥、節(jié)流裝置等配套閥門的
安裝，按閥門上的介質(zhì)流向示意方向安裝。
10、裝置安裝在易燃、易爆場(chǎng)合的，減溫減壓閥（減壓閥）、調(diào)節(jié)閥等閥門，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)采用防爆型，建議采用隔爆型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電氣控制部分也應(yīng)采用隔爆型。
11、裝置出口測(cè)溫和測(cè)壓點(diǎn)必須在裝置出口1m以后。
12、對(duì)新安裝或檢修后重新使用的安全閥，都應(yīng)校驗(yàn)其整定壓力和密封壓力。安全閥校驗(yàn)后，須加鎖或鉛封。在用的安全閥每年至少校驗(yàn)一次，并符合相應(yīng)規(guī)范。
13、建議在減溫減壓裝置的出口處裝設(shè)對(duì)空排汽閥。
 
 二、減溫減壓裝置的吹洗
減溫減壓裝置在使用前必須進(jìn)行吹洗，以清除管道系統(tǒng)內(nèi)部的污垢和雜物。吹洗措施應(yīng)經(jīng)過批準(zhǔn)，并符合相關(guān)技術(shù)、安全的規(guī)范要求。蒸汽管道部分用不高于減溫減壓裝置出口蒸汽壓力的蒸汽進(jìn)行吹洗；減溫水部分管路系統(tǒng)用不高于減溫水壓力的水進(jìn)行清洗。吹掃前管道須預(yù)熱和管道疏水。
為了避免蒸汽管道吹洗時(shí)的污垢和雜物進(jìn)入減溫減壓閥（或減壓閥）內(nèi)，在吹掃時(shí)應(yīng)分階段進(jìn)行。先對(duì)減溫減壓裝置前面的管路吹洗，吹洗二次以上，確認(rèn)干凈后接通減溫減壓閥（或減壓閥）。然后，對(duì)裝置及后面的管路進(jìn)行吹洗，吹洗二次以上。此時(shí)減溫減壓閥（或
減壓閥）要全開，注意吹洗壓力，適當(dāng)時(shí)用裝置前面切斷閥控制壓力，避免安全閥起跳。同
時(shí)及時(shí)檢查減溫減壓閥（或減壓閥）是否有卡阻現(xiàn)象，并及時(shí)處理。若有條件，拆除安全閥
用盲板代替。
      1.非接觸式
      冷卻蒸汽的介質(zhì)不和被冷卻的過熱蒸汽直接接觸。較冷的液體、氣體和蒸汽均可以用作冷卻介質(zhì)。周圍空氣也可以用作冷卻介質(zhì)。這種類型的減溫器如同殼管式換熱器。過熱蒸汽進(jìn)入換熱器的一側(cè)，冷卻介質(zhì)進(jìn)入換熱器的另一側(cè)。當(dāng)過熱蒸汽的溫度進(jìn)行控制，可以調(diào)節(jié)：進(jìn)口過熱蒸汽的流量，或者冷卻介質(zhì)的流量。
      2.直接接觸式
       上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥用來冷卻蒸汽的介質(zhì)(通常為水)直接和過熱蒸汽混合，如下圖的文丘利和直接噴射型減溫減壓系統(tǒng)。
      過熱蒸汽首先減壓后進(jìn)入減壓器。冷卻水直接與過熱蒸汽混合，吸收過熱蒸汽的熱量并蒸發(fā)成蒸汽。而過熱蒸汽則被冷卻。一定量的冷卻水通過減溫器內(nèi)部的霧化和混合裝置被加入。加入冷卻水量的控制是通過測(cè)量減溫器下游的蒸汽溫度來實(shí)現(xiàn)的。所以能產(chǎn)生干燥的蒸汽。這樣就可以避免下有管道和設(shè)備的損壞及沖蝕。
      所有的直接接觸式減溫器都必須將進(jìn)入的水打碎成小水滴，以增加水的表面積/體積比。水的表面積/體積比越大，水滴的蒸發(fā)速度越快，蒸汽降溫越快。產(chǎn)生小水滴的過程通常稱為"霧化"。噴入減溫水的霧化質(zhì)量的好壞，將直接影響減溫系統(tǒng)的控制性能，不同類型的減溫器采用不同的減溫水霧化方法。
      值得引起注意的是物化的水滴與蒸汽混合，水滴蒸發(fā)(同時(shí)蒸汽冷卻)是一個(gè)需要時(shí)間的過程，不會(huì)瞬間完成。因此，大部分的減溫過程不是發(fā)生在減溫器內(nèi)部，而是在減溫器出口的下游管道內(nèi)。所以，對(duì)一個(gè)良好的見聞起來說，安裝其下游的管道設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。
      以上所述我們不難理解為什么冷卻水滴和過熱蒸汽需要一段混合良好的時(shí)間。如果混合不良，水分不能從過熱蒸汽中有效吸收熱量，水滴的蒸發(fā)過程就不*，造成減溫器下游有水滴溢出，減溫器出口溫度無法控制。因此，水滴應(yīng)該盡可能長(zhǎng)時(shí)間的懸浮在下游管道中。為了確保這一點(diǎn)，下游管道應(yīng)該保持相對(duì)高的流動(dòng)速度以維持下游管道足夠的湍流。該速度要高于一般的蒸汽分配系統(tǒng)的蒸汽流速。這就是為什么減溫器和相應(yīng)的管道通常(并非所有)要比蒸汽分配系統(tǒng)管道小。
      用于冷卻的水源通常選擇：鍋爐補(bǔ)給水、脫礦水、去離子水、凝結(jié)水。
      城市用自來水或制程用水也可能使用，但取決于給水的硬度。水垢可能會(huì)積聚在減溫器冷卻水噴口內(nèi)部和減溫器下游管道的內(nèi)壁表面。
      通常，冷卻水溫度越高越好，這是因?yàn)闊崴伪壤渌挝蛰^少的熱量達(dá)到蒸發(fā)溫度，因此蒸發(fā)快，從而產(chǎn)生更加的減溫效果。使用熱水也減少水跌落到管道內(nèi)壁的量。因此應(yīng)該對(duì)給水管道進(jìn)行保溫。通過水控制閥需要壓力降。我們前面說過水應(yīng)該盡可能的熱，但應(yīng)避免通過控制閥產(chǎn)生閃蒸。
      為了噴入冷卻水，減溫器噴嘴處的壓力必須等于或大于管道內(nèi)操作蒸汽的壓力。不同類型減溫器對(duì)壓力的要求不同但通常小的壓力值如下：
      噴射性減溫器蒸汽壓力+0.5bar
      文丘利型減溫器蒸汽壓力+0.1bar
      蒸汽霧化型減溫器和蒸汽壓力相同
      對(duì)于噴射型和文丘利型減溫器，在大水流量時(shí)需要大的壓力。值得注意，水流量與冷卻水和蒸汽的壓差的平方根成正比。因此如果水流量增加4倍，則差壓要增加42=16。
      如果使用了一個(gè)獨(dú)立或者增壓泵，則需要一個(gè)回流系統(tǒng)確保一直有水通過泵。
      冷卻水耗量計(jì)算
      必須加入足夠的水來冷卻蒸汽至所需的溫度；如果水量不足蒸汽不能充分的冷卻，相反如果水量過多可能會(huì)產(chǎn)生濕飽和蒸汽.從而導(dǎo)致下游管道和設(shè)備的沖蝕。使用以下的焓平衡方程，可以方便、快速計(jì)算所需的冷卻水量：
      Ms x(hi-hd)=Mw x(hd-hw)
      Mw=[Ms X(hi-hd)]/(hd-hw)
      其中
      Mw=冷卻液的量kg/h Ms=過熱蒸汽量kg/h hi=過熱狀態(tài)蒸汽的焓kJ，kg hd=減溫狀態(tài)后的蒸汽焓kJ/kg hw=冷卻液的焓kJ/kg
      二、減溫器的結(jié)構(gòu)和類型
      減溫器應(yīng)對(duì)環(huán)境條件的變化、蒸汽溫度或流量的變化進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)補(bǔ)償。其選擇取決于以下列因素：
      u操作壓力
      u操作溫度
      u蒸汽流量
      u減溫前后的過熱度
      u所需要的調(diào)節(jié)比
      u可以提供的水壓(如果沒有足夠的壓力可能需要一個(gè)增壓泵)
      u終溫度的所需控制精度
      斯派莎克公司可提供3種不同類型的減溫器，每個(gè)減溫器均根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的過程數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)以滿足其特定的過程需要：
      (1)噴射型減溫器，(2)文丘利型減溫器，(3)蒸汽霧化型減溫器。


      以下將介紹不同類型的減溫器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。
      1.文丘利型減溫器
      本裝置將冷卻水和管道內(nèi)壁接觸的可能性降低到小.具有小的管道沖蝕和大的減溫效果。文丘利減溫器的高速混合效果大。蒸汽流量調(diào)節(jié)比根據(jù)實(shí)際的工況變化而變化，對(duì)水平安裝的減溫器其調(diào)節(jié)比一般為4：1，對(duì)垂直安裝的減溫器其調(diào)節(jié)比可以達(dá)到超過5：1。在和設(shè)計(jì)良好的減壓站一起使用，其蒸汽流量調(diào)節(jié)比能改進(jìn)并超過5：1。
      如果蒸汽流量的調(diào)節(jié)比超出單個(gè)減溫器的能力范圍，則可以使用兩個(gè)減溫器并聯(lián)使用，并根據(jù)蒸汽流量的變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。
      文丘利型減溢器特點(diǎn)
      調(diào)節(jié)比一般能滿足大部分的工廠應(yīng)用，對(duì)大多數(shù)應(yīng)用，壓力比較低。
      操作簡(jiǎn)單.沒有運(yùn)動(dòng)部件。
      控制，通?？梢赃_(dá)到飽和溫度TsAT+3℃。
      適用于穩(wěn)定或變蒸汽條件的應(yīng)用。


      2.完整的噴射型減溫器
      一個(gè)完整的噴射型減溫器安裝方便.它包括噴射噴嘴組件、熱套管和法蘭連接的殼套。
      這是簡(jiǎn)單的一種減溫器，冷卻液通過一個(gè)或多個(gè)霧化噴嘴噴入蒸汽流中。霧化噴嘴位于減溫器的中心軸上，冷卻液以和蒸汽相同的方向噴入蒸汽。
      該減溫器中包括一個(gè)熱套管.過熱蒸汽可以通過熱套管和管殼內(nèi)徑之間的環(huán)形面。熱套管提供了一個(gè)熱表面，它可以使噴射液快速蒸發(fā)，同時(shí)可以保護(hù)減溫器的管殼免受沖蝕。熱套管的工作可以使減溫器在系統(tǒng)處于低負(fù)荷一噴嘴的霧化不是有效時(shí)，確保系統(tǒng)的有效操作。
      噴射型減溫器特點(diǎn)
      操作簡(jiǎn)單。沒有運(yùn)動(dòng)部件。
      費(fèi)用低。
      零蒸汽壓力降。
      低的流量調(diào)節(jié)比能力
      接近飽和蒸汽溫度的能力低(一般為TsAT+5℃)。
      容易引起蒸汽管道內(nèi)壁的沖蝕。使用內(nèi)部熱套管可以克服該問題.同時(shí)也有助于水分的蒸發(fā)。
      應(yīng)用：比較穩(wěn)定的蒸汽負(fù)荷，比較穩(wěn)定的蒸汽溫度，比較穩(wěn)定的冷卻水溫度
      3，蒸汽霧化型減溫器
      本類型減溫器使用輔助的高壓蒸汽在減溫器的擴(kuò)散器內(nèi)對(duì)進(jìn)入的冷卻水進(jìn)行霧化。輔助蒸汽的壓力至少是減溫器進(jìn)口蒸汽壓力(表壓)的1.5倍.其小壓力要求為3 barg。一般，霧化蒸汽的流量為主蒸汽流量的2%一5%。減溫過程分兩個(gè)階段完成。
      第1過程在擴(kuò)散器內(nèi)完成，冷卻水被高速的霧化蒸汽霧化。在減溫的第2階段，來自擴(kuò)散器的飽和狀霧和主管道內(nèi)的蒸汽混合。蒸發(fā)過程發(fā)生在減溫器出口的管道內(nèi).在出口管道內(nèi)殘留的水分懸浮在蒸汽中并逐漸蒸發(fā)，這樣在減溫器下游的某一點(diǎn)達(dá)到終要求的溫度。


      蒸汽霧化型減溫器特點(diǎn)
      冷卻液由主蒸汽流的中心引入。
      冷卻液沿蒸汽流方向噴八蒸汽。
      良好的調(diào)節(jié)比。蒸汽流量的調(diào)節(jié)比大可能達(dá)到50：1.但有效的操作和控制的調(diào)節(jié)比大約為20：1。對(duì)冷卻液的調(diào)節(jié)比，數(shù)據(jù)相同。
      結(jié)構(gòu)非常緊湊，在所有的減溫器中其長(zhǎng)度短。
      壓力降可以忽略
      適用于蒸汽流量變化很大，需要高的調(diào)節(jié)比的應(yīng)用與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求