工業(yè)蒸汽系統(tǒng)減壓閥組改造方案

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹工業(yè)蒸汽系統(tǒng)減壓閥組改造方案蒸汽在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。以鋼鐵企業(yè)為例，蒸汽是企業(yè)生產(chǎn)所使用的主要能源介質(zhì)之一，同時(shí)也是生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其主要作用是供熱及提供動(dòng)力。蒸汽系統(tǒng)一般由發(fā)生裝置（如鍋爐等）、蒸汽輸送系統(tǒng)（包括管網(wǎng)及閥門）、蒸汽使用系統(tǒng)（包括換熱器及汽輪機(jī)等）組成。閥門作為蒸汽系統(tǒng)中調(diào)控裝置，在整個(gè)蒸汽系統(tǒng)中有非常重要的作用。 鍋爐自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)，蒸汽作為設(shè)備（組合式空調(diào)器和浮盤(pán)管換熱器）的熱動(dòng)力及熱源時(shí)管道減壓的施工工藝，可供同類型工程施工參考。蒸汽減壓裝置是供熱工程中基本的手段,使用面廣,其工作的直接對(duì)象一般都是安全系數(shù)要求較高的受壓容器,如各類熱交換器、化學(xué)反應(yīng)容器等,對(duì)溫度、壓力等參數(shù)有嚴(yán)格的要求。然而從大量的運(yùn)行的工程看,減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動(dòng),減壓穩(wěn)定功能的喪失,一直是供熱工程中極為普遍的問(wèn)題。“超壓”對(duì)設(shè)備工藝溫度、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備的自身安全,構(gòu)成著直接的威脅,須引起高度重視。關(guān)于造成這一問(wèn)題的根本原因,至今尚未見(jiàn)到公開(kāi)發(fā)表的相關(guān)資料可以借鑒。本文主要研究和分析了減壓裝置失效主要原因,提出了減壓裝置設(shè)計(jì)的基本要求及相關(guān)措施。通過(guò)對(duì)大量失控裝置的調(diào)查發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同問(wèn)題,閥內(nèi)積有大量存水。 在紡織、印染、造紙、橡膠、化工、食品加工、制藥、醫(yī)療等領(lǐng)，企業(yè)都有蒸汽用熱需求，過(guò)去大部分企業(yè)都是采用燃煤鍋爐作為熱源，隨著環(huán)保整治力度的不斷加大，燃煤鍋爐的取締與整改成為環(huán)保綜合治理強(qiáng)化督查的重點(diǎn)，尋找清潔的能源替代勢(shì)在必行。 
蒸汽系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大，節(jié)能的途徑也很多，本文主要從先導(dǎo)式減壓閥應(yīng)用的角度談起。 在蒸汽系統(tǒng)中，先導(dǎo)式減壓閥是采用控制閥體內(nèi)的啟閉件的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量，將介質(zhì)的壓力降低，同時(shí)借助閥后壓力的作用調(diào)節(jié)啟閉件的開(kāi)度，使閥后壓力保持在一定范圍內(nèi)，在進(jìn)口壓力不斷變化的情況下，保持出口壓力在設(shè)定的范圍內(nèi)，保護(hù)其后的生活生產(chǎn)器具的一種裝置。工業(yè)蒸汽系統(tǒng)在使用過(guò)程中一些常見(jiàn)問(wèn)題的創(chuàng)新性解決方案.例如蒸汽系統(tǒng)疏水閥組的改造、車間集中用氣點(diǎn)配管和通過(guò)選擇閥門來(lái)達(dá)到不同使用要求、車間利用蒸汽和給水的結(jié)合來(lái)增加熱水使用點(diǎn)等問(wèn)題. 工藝過(guò)程、換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程。其中蒸汽系統(tǒng)是公用工程系統(tǒng)的主要組成部分，其能耗在企業(yè)中占相當(dāng)大的比例，同時(shí)其安全、穩(wěn)定運(yùn)行也是企業(yè)安全平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)蒸汽系統(tǒng)調(diào)度的研究主要集中在平穩(wěn)工況下的優(yōu)化運(yùn)行，而很少涉及工況變化時(shí)的調(diào)度問(wèn)題。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中當(dāng)蒸汽系統(tǒng)發(fā)生工況變化尤其是發(fā)生主要設(shè)備故障等異常事件時(shí)，工廠調(diào)度人員一般根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)做出定性的調(diào)度。這種調(diào)度方法無(wú)法給出的調(diào)度方案，往往造成調(diào)度時(shí)間增長(zhǎng)、能耗增加。因此研究蒸汽系統(tǒng)工況變化尤其是異常事件發(fā)生時(shí)的調(diào)度問(wèn)題，即全工況調(diào)度，對(duì)流程工業(yè)節(jié)能降耗以及安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。 本學(xué)位論文在總結(jié)前人在蒸汽系統(tǒng)調(diào)度研究成果的基礎(chǔ)上，將研究重點(diǎn)集中在蒸汽系統(tǒng)工況變化時(shí)的調(diào)度問(wèn)題上。結(jié)合流程工業(yè)蒸汽系統(tǒng)及工藝的特點(diǎn)，建立了各類蒸汽設(shè)備以及工藝蒸汽設(shè)備的模型，總結(jié)了其在全工況調(diào)度時(shí)的作用；提出了針對(duì)具體事件，規(guī)則與優(yōu)先級(jí)相結(jié)合的全工況調(diào)度方法；在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了蒸汽全工況調(diào)度系統(tǒng)；后研究某煤化企業(yè)的蒸汽調(diào)度規(guī)則和設(shè)備優(yōu)先級(jí)，并針對(duì)兩個(gè)異常事件給出了全工況調(diào)度的應(yīng)用示例。

工業(yè)蒸汽系統(tǒng)減壓閥組改造方案

本文通過(guò)某鋼鐵企業(yè)厚板廠蒸汽系統(tǒng)先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站的具體應(yīng)用案例，從節(jié)能和設(shè)備安全的角度出發(fā)，進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)際效果表明，達(dá)到了預(yù)期的目的。 1 先導(dǎo)式減壓閥的工作原理 先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1，通過(guò)閥門下游管線的反饋管反饋壓力的變化情況，反饋管的壓力變化直接作用于先導(dǎo)閥的膜片下。圖1 先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖1—調(diào)節(jié)螺栓；2—調(diào)節(jié)彈簧；3—先導(dǎo)閥膜片；4—先導(dǎo)閥閥芯；5—主閥閥芯；6—主閥膜片；7-隔膜室入口；8-反饋管；9-三通節(jié)流頭 當(dāng)系統(tǒng)壓力高于調(diào)節(jié)彈簧的壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)候，膜片下的壓力推動(dòng)其壓緊彈簧向上移動(dòng)，逐步關(guān)閉壓力先導(dǎo)閥。當(dāng)壓力先導(dǎo)閥關(guān)閉時(shí)，蒸汽不會(huì)再進(jìn)入減壓閥主閥下面的隔膜腔，主閥也隨之關(guān)閉，此時(shí)的減壓閥相當(dāng)于一個(gè)關(guān)閉的截止閥，消除了因?yàn)殚y門泄漏而導(dǎo)致閥后壓力持續(xù)升高，安全閥放散的問(wèn)題。反之當(dāng)蒸汽壓力下降低于設(shè)定值時(shí)，壓力先導(dǎo)閥打開(kāi)，蒸汽進(jìn)入主閥隔膜腔，頂起主膜片打開(kāi)主閥，進(jìn)行減壓。 對(duì)于蒸汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著重要的作用。減壓閥使用的是否合理，影響著系統(tǒng)能否穩(wěn)定的運(yùn)行。

工業(yè)蒸汽系統(tǒng)減壓閥組改造方案因此，我們?cè)谑褂弥行枳⒁庖韵聠?wèn)題：
1 當(dāng)蒸汽流量變化比大于10:1，減壓閥應(yīng)采用并聯(lián)安裝；
2 當(dāng)減壓比超過(guò)10:1時(shí)，減壓閥應(yīng)采用串聯(lián)安裝；
3 減壓閥前應(yīng)安裝100目濾網(wǎng)的過(guò)濾器，并確保安裝正確；
4 減壓閥前后變徑時(shí)，應(yīng)采用偏心大小頭；
5 減壓閥應(yīng)水平安裝，并確保蒸汽流向與閥體箭頭方向一致；
6 正確的安裝感應(yīng)管；
7 增大減壓閥下游管徑來(lái)防止流動(dòng)阻滯；
8 減壓閥前后應(yīng)安裝疏水閥組和汽水分離器；
9 如須安裝旁通閥，則應(yīng)安裝在管道上方，且旁通閥口徑與減壓閥口徑相同。
2 先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站在某鋼鐵企業(yè)厚板廠的應(yīng)用案例

上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站示意圖見(jiàn)圖2。圖2 先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站示意圖 以某鋼鐵企業(yè)厚板廠蒸汽系統(tǒng)為例：蒸汽用戶主要有浴室、磨輥間、檢化驗(yàn)室等，蒸汽由公輔總管DN150供給，減壓前蒸汽壓力為1.0-1.6MPa，減壓后蒸汽壓力為0.37-0.45MPa，蒸汽用量變化為1t/h-39t/h。
原有活塞式減壓閥在蒸汽用量較小得時(shí)間段內(nèi)（非洗浴期間），開(kāi)度過(guò)小，氣蝕嚴(yán)重，損壞頻繁。同時(shí)由于活塞式減壓閥密封性不好，當(dāng)蒸汽用戶不再使用時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)靜態(tài)減壓，導(dǎo)致閥后壓力持續(xù)上升，安全閥頻繁放散，造成能源浪費(fèi)，據(jù)粗略估算，年蒸汽放散約9000t。 為解決這一問(wèn)題，經(jīng)設(shè)計(jì)選型采用先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站代替原有的活塞式減壓閥。改造后蒸汽系統(tǒng)壓力，流量穩(wěn)定，消除了蒸汽的放散，保證蒸汽的正常供給及使用。

根據(jù)蒸汽使用過(guò)程中負(fù)荷變化大的情況，分兩路進(jìn)行減壓。先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站由主減壓閥、輔減壓閥、安全閥、疏水閥、過(guò)濾器、截止閥、壓力表及管道組成。 當(dāng)減壓閥后壓力低于主減壓閥設(shè)定值時(shí)0.37MPa時(shí)，主、輔減壓閥同時(shí)工作；當(dāng)減壓閥后壓力低于輔減壓閥設(shè)定值0.45MPa而高于主減壓閥設(shè)定值時(shí)0.37MPa，僅輔減壓閥進(jìn)行工作；當(dāng)減壓閥后壓力高于輔減壓閥設(shè)定值0.45MPa，主、輔減壓閥都不工作，維持閥后壓力在輔減壓閥設(shè)定值。 實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)非洗浴期間，蒸汽用量小，通過(guò)輔減壓閥進(jìn)行減壓供汽。當(dāng)洗浴期間，蒸汽用量增大，輔減壓閥供汽量不足，壓力降至主減壓閥設(shè)定值以下時(shí)，主、輔減壓閥同時(shí)工作進(jìn)行供汽。
由于先導(dǎo)式減壓閥調(diào)節(jié)精度高，可達(dá)到0.01MPa，使得主、輔減壓閥并聯(lián)工作成為可能。同時(shí)在不同蒸汽用量時(shí)采用不同減壓閥進(jìn)行減壓的工作方式，穩(wěn)定了減壓后蒸汽的流量與壓力，避免了原有狀態(tài)下，活塞式減壓閥開(kāi)度過(guò)小而造成的汽蝕及損壞。

3 工業(yè)蒸汽系統(tǒng)減壓閥組改造方案使用效果
 對(duì)于此節(jié)能改造項(xiàng)目，原有活塞式減壓閥使用過(guò)程中，因不能適應(yīng)用氣負(fù)荷的變化，一年內(nèi)3次更新減壓閥，2次在線修理均無(wú)效果，安全閥頻繁動(dòng)作，造成能源浪費(fèi)，環(huán)境噪音大大超標(biāo)。 實(shí)施改造后至今已1年有余，先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站使用狀態(tài)良好，供氣壓力穩(wěn)定，無(wú)放散現(xiàn)象發(fā)生。年節(jié)約蒸汽折合標(biāo)煤950t，*。實(shí)踐表明，該節(jié)能措施有效。
蒸汽減壓閥的作用主要有以下幾點(diǎn)：
1、 可以為不同的設(shè)備提供不同的工作壓力；
2、 飽和蒸汽工況下，通過(guò)控制蒸汽壓力來(lái)控制蒸汽溫度；
3、 壓力降低可以提供蒸汽中更大比例的潛熱，壓力越低，潛熱越大；
4、 低壓使用，減少冷凝水所含的熱量，減少二次蒸汽的損失；
5、 經(jīng)過(guò)減壓后的蒸汽具有更高的干燥度；
6、 安全的需要。

 4工業(yè)蒸汽系統(tǒng)減壓閥組改造方案 結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用實(shí)踐證明，先導(dǎo)式減壓閥并聯(lián)閥站在蒸汽負(fù)荷波動(dòng)較大的場(chǎng)合有很好的適應(yīng)性。為蒸汽負(fù)荷波動(dòng)較大場(chǎng)合下的蒸汽減壓設(shè)計(jì)提供了新的思路。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，頗有推廣使用價(jià)值。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組?