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(lái)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蜔嵩础榱颂岣吣茉吹木C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(kāi)發(fā)區(qū)也因此越來(lái)越多的采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式為開(kāi)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(guò)程中部分已做過(guò)功的過(guò)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(kāi)發(fā)區(qū)熱網(wǎng)的是壓力和溫度較高的過(guò)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(guò)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(guò)熱蒸汽輸送到各用汽點(diǎn)后，必須入減壓減溫裝置，將過(guò)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(mén)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(guò)程是由減壓閥來(lái)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(lái)決定。減壓閥的壓力調(diào)節(jié)是通過(guò)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(lái)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(mén)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(mén)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(lèi)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(mén)）。
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(kāi)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(mén)，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(mén)，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(guò)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(shuō)明書(shū)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(mén)的
安裝，按閥門(mén)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(mén)，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(guò)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(kāi)，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(guò)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?chē)諝庖部梢杂米骼鋮s介質(zhì)。這種類(lèi)型的減溫器如同殼管式換熱器。過(guò)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(guò)熱蒸汽的溫度進(jìn)行控制，可以調(diào)節(jié)：進(jìn)口過(guò)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(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)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(lái)冷卻蒸汽的介質(zhì)(通常為水)直接和過(guò)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(guò)熱蒸汽首先減壓后進(jìn)入減壓器。冷卻水直接與過(guò)熱蒸汽混合，吸收過(guò)熱蒸汽的熱量并蒸發(fā)成蒸汽。而過(guò)熱蒸汽則被冷卻。一定量的冷卻水通過(guò)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(guò)測(cè)量減溫器下游的蒸汽溫度來(lái)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(guò)程通常稱(chēng)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(lèi)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(guò)程，不會(huì)瞬間完成。因此，大部分的減溫過(guò)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(jiàn)聞起來(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)熱蒸汽中有效吸收熱量，水滴的蒸發(fā)過(guò)程就不*，造成減溫器下游有水滴溢出，減溫器出口溫度無(wú)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(lái)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(guò)水控制閥需要壓力降。我們前面說(shuō)過(guò)水應(yīng)該盡可能的熱，但應(yīng)避免通過(guò)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(lèi)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(guò)泵。
      冷卻水耗量計(jì)算
      必須加入足夠的水來(lái)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(guò)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(guò)熱蒸汽量kg/h hi=過(guò)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(lèi)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(guò)熱度
      u所需要的調(diào)節(jié)比
      u可以提供的水壓(如果沒(méi)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(lèi)型的減溫器，每個(gè)減溫器均根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)以滿足其特定的過(guò)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(lèi)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(guò)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(guò)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(méi)有運(yùn)動(dòng)部件。
      控制，通常可以達(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(guò)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(guò)熱蒸汽可以通過(guò)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(méi)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T(mén)sAT+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(wèn)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(lèi)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(guò)程分兩個(gè)階段完成。
      第1過(guò)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(lái)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(guò)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