熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型

熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型在現(xiàn)代工業(yè)中，減溫器主要應(yīng)用于以下區(qū)域：本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用來冷卻工藝流體的減溫器系統(tǒng)。該減溫器系統(tǒng)包括管道,該工藝流體流過該管道,并且該管道限定軸線并且包括噴射器外殼,該噴射器外殼附接到該管道并且圍繞該管道徑向地布置。該噴射器外殼均限定噴射器腔。噴射器被接納在每一個噴射器腔中,每一個噴射器包括限定噴射角度的噴射器噴嘴,使得噴射器噴嘴與工藝流體流體連通。每一個噴射噴嘴的噴射角度被單獨(dú)地選擇。該減溫器系統(tǒng)還包括控制閥,該控制閥具有閥入口端口,該閥入口端口被構(gòu)造用來接納冷卻流體。該控制閥被構(gòu)造用來選擇性地提供在閥入口端口和噴射器中的至少一個噴射器之間的流體連通,以將冷卻流體噴射到工藝流體中。電廠—減溫器主要用于將來自汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)的過熱蒸汽溫度降低到有效的溫度水平供電廠內(nèi)其他需要使用飽和蒸汽的設(shè)備。制程工業(yè)—作為減溫減壓站的一部分，將來自鍋爐或熱電廠的過熱蒸汽減溫減壓至設(shè)備需要的工況。這些制程包括：食品、紡織、煙草、釀造、造紙、化工、制藥、石化等等。
蒸汽混合管道(帶噴嘴)、給水調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、截止閥、止回閥、減溫水管、法蘭、標(biāo)準(zhǔn)件等組成。結(jié)構(gòu)采用文丘里管加笛管噴嘴的方式。其特點(diǎn)：無傳動部件，減溫水霧化效果好，噴嘴拆裝方便，便于維修。新一代可調(diào)噴嘴減溫裝置優(yōu)化設(shè)計達(dá)到精確減溫的產(chǎn)品。當(dāng)蒸汽溫度控制系統(tǒng)傳感減低蒸汽溫度的信號時，執(zhí)行器指令可調(diào)噴嘴的閥芯組合件動作，自動改變噴水口流通面積來調(diào)節(jié)二次出口蒸汽溫度。當(dāng)減溫器不用時，閥芯自動向上運(yùn)動，達(dá)到關(guān)閉減溫水進(jìn)口。

一、熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型過熱蒸汽
過熱蒸汽是指溫度高于飽和溫度的蒸汽，高于飽和溫度的部分稱為過熱度。
由于蒸汽的比容同壓力成反比，因此為了節(jié)約輸送管線及閥件的成本，同時減少輸送過程中的壓損，蒸汽系統(tǒng)一般會采用高壓輸送至使用點(diǎn)，為了滿足設(shè)備和工藝要求，高壓的干飽和蒸汽在進(jìn)入用汽點(diǎn)前被減至低壓，而減壓則在下游產(chǎn)生過熱度，因此飽和蒸汽轉(zhuǎn)化為過熱蒸汽。此外，為了遠(yuǎn)距離輸送蒸汽，鍋爐產(chǎn)生過熱度*的過熱蒸汽，若鍋爐房供出的蒸汽未經(jīng)減溫減壓，直接送至供熱用汽點(diǎn)，則造成蒸汽過熱。過熱蒸汽具有以下特點(diǎn)：相同壓力下的飽和溫度高；比飽和蒸汽含有更多的熱量；比飽和蒸汽具有更大的比容。
由于：
1.過熱蒸汽的溫度比飽和蒸汽高，其溫度數(shù)值和蒸汽壓力沒有一一對應(yīng)關(guān)系
2.過熱蒸汽的焓比飽和蒸汽高，相同質(zhì)量的過熱蒸汽包含必飽和蒸汽更多的熱量，但是大部分熱量是蒸發(fā)焓，過熱部分的熱量僅占很小一部分。
3.過熱蒸汽的定壓放熱過程分為“過熱蒸汽冷卻放熱變?yōu)轱柡驼羝?mdash;—飽和蒸汽凝結(jié)放熱變?yōu)轱柡退?rdquo;兩個階段，放熱過程比飽和蒸汽長。
4.過熱蒸汽的對流傳熱系數(shù)α大大低于飽和蒸汽，傳熱速率低，同使用飽和蒸汽相比，使用過熱蒸汽需要的換熱設(shè)備更大，等級更高，更加昂貴。
因此，過熱蒸汽通常不適合用于一般制程應(yīng)用的換熱過程，在進(jìn)入設(shè)備之前，需要將過熱蒸汽減溫至飽和。

二、熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型蒸汽減溫的基本方式
蒸汽的減溫過程是指將過熱蒸汽的溫度降低到飽和，或者減小蒸汽的過熱度。一般有兩種基本的減溫器形式：
非接觸式：冷卻介質(zhì)同被冷卻的過熱蒸汽不直接接觸。溫度較低的氣體、液體均可，如各種型式的換熱器就可以看作是非接觸式減溫器。
接觸式：用來冷卻過熱蒸汽的介質(zhì)直接和過熱蒸汽接觸。通常冷卻介質(zhì)為水。
下圖為典型的接觸式減溫器的安裝圖。
過熱蒸汽的減溫過程中，蒸汽和水的換熱過程可以用下面的熱平衡方程來表示：
因此，減溫過程所需要的冷卻水量為：

三、熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型各種不同型式的減溫器
減溫器的原理很簡單，即用低溫介質(zhì)冷卻過熱蒸汽。但減溫器的型式不盡相同。
1.管束式減溫器
實(shí)際上是一種管殼式換熱器，過熱蒸氣在一側(cè)，冷卻介質(zhì)在另一側(cè)。段換熱器的殼兩端封閉，而在出口側(cè)底部封閉頂部打開。浮動頭使殼的兩側(cè)壓力平衡。
冷卻液是出于飽和溫度和壓力下的水，過熱蒸氣一次進(jìn)入組合第二組管側(cè)，放出熱量給水，部分水吸收熱量后汽化。汽化的水通過浮動頭然后積聚在殼的外側(cè)，然后通過殼末端的開口處和減溫后的蒸汽混合。
2.水浴式減溫器
水浴式減溫器是一種的減溫器，過熱蒸汽直接噴入水浴室，多余的熱量使水表面產(chǎn)生飽和蒸汽，用壓力控制器維持容器內(nèi)的壓力恒定，因此下游可以得到飽和溫度和壓力下的蒸汽。
由于過熱蒸汽含有的熱量比飽和蒸汽多，因此產(chǎn)生的飽和蒸汽比實(shí)際的過熱蒸汽多，水位會下降。因此需要對液位進(jìn)行控制，使液位保持恒定的值。下圖是典型的水浴式減溫器的系統(tǒng)圖。
值得注意的是，水浴式減溫器可以產(chǎn)生飽和蒸汽，但是蒸汽的干度往往需要注意。但是水浴式減溫器往往屬于壓力容器的范圍，需要進(jìn)行年檢。
3.噴霧型減溫器
噴霧型減溫器使用泛，噴嘴將很細(xì)的冷卻水霧噴入過熱蒸汽，水吸收過熱蒸汽的熱量蒸發(fā)成蒸汽，過熱蒸汽被降溫。噴霧型減溫器根據(jù)冷卻水引入的方式不同有不同的形式，下圖是典型的噴霧型減溫器。
值得注意的是：如果冷卻水霧化后有水滴滲出，會在管道上產(chǎn)生熱應(yīng)力引起管道破裂，因此需要使用內(nèi)部的熱套管來防止管道破裂以及沖蝕。
4.文丘利型減溫器
文丘利型減溫器，利用管道對過熱蒸汽節(jié)流，過熱蒸汽在冷卻水噴入點(diǎn)產(chǎn)生高速流動和紊流，使冷卻水和過熱蒸汽充分混合以提高減溫過程的效率。
減溫過程包括兩個獨(dú)立的過程：階段在內(nèi)部擴(kuò)散器內(nèi)，部分過熱蒸汽在內(nèi)部噴嘴內(nèi)被加速，將噴入擴(kuò)散器的冷卻水進(jìn)行霧化。第二階段是來自內(nèi)部擴(kuò)散器的飽和水霧同余下的蒸氣在主擴(kuò)散器內(nèi)混合。主擴(kuò)散器本身通過對過熱蒸汽限流產(chǎn)生較高的流速，以產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，完成第二階段的減溫。
雙文丘利管的設(shè)計使冷卻水和管道內(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。
文丘利型減溫器在調(diào)節(jié)比大時，對于冷卻水的壓力有一定的要求，同時文丘利減溫器對也會產(chǎn)生一定的壓降。
5.蒸汽霧化型減溫器
蒸汽霧化型減溫器原理是使用輔助的高壓蒸汽對噴入的冷卻水進(jìn)行霧化，如下圖所示。
減溫過程分成兩個階段：決斷在擴(kuò)散器內(nèi)，冷卻水被高壓霧化蒸汽霧化，輔助的霧化蒸汽的壓力至少為減溫器進(jìn)口壓力的1.5倍，流量一般為主蒸汽流量的2%~5%之間。由于霧化蒸汽的使用，冷卻水可以以更低的壓力被引入擴(kuò)散器內(nèi)，通常冷卻水的壓力只要比過熱蒸汽壓力高即可。
第二階段，來自擴(kuò)散器的水霧和主管道內(nèi)的蒸汽混合。蒸發(fā)過程發(fā)生在減溫器的出口管道內(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)。
因此，蒸汽霧化型減溫器可以滿足更到的調(diào)節(jié)比，對冷卻水的壓力要求也沒有那么高，產(chǎn)生的壓力降也基本可忽略。
6.一體式減溫減壓閥
由于減溫的同時會常常伴有減壓，有時候會將減溫器和減壓閥做成一體式的。
減壓功能類似于標(biāo)準(zhǔn)的減壓閥，通常會用球型閥的型式，帶有平衡裝置。
但是同前面所不同的是，一體式的減溫減壓帶有運(yùn)動部件，需要定期進(jìn)行維護(hù)。
四、選擇減溫器所要考慮的因素
調(diào)節(jié)比、壓力降和過熱度是減溫器的設(shè)計和選型時所要考慮的重要的三個因素，同時這三個因素也會在減溫器的選型時互相牽制，因此需要根據(jù)應(yīng)用要求來綜合考慮。
調(diào)節(jié)比
調(diào)節(jié)比是指減溫器可以處理的大流量同小流量的比值。
實(shí)際上，任何進(jìn)口壓力、溫度或流量的變化會引起冷卻水量的變化，因此，一個特定的減溫器有兩個調(diào)節(jié)比值：蒸汽調(diào)節(jié)比和冷卻水調(diào)節(jié)比。雖然這兩個調(diào)節(jié)比值是相互影響的，但通常這兩個值是不一樣的，它們的關(guān)系斯派莎克閥門認(rèn)為取決于過熱蒸汽的溫度、冷卻水的溫度和需要達(dá)到的減溫狀態(tài)。
壓力降
壓力主要的決定因素是減溫器的型式，因此不同應(yīng)用下的壓力降可以很大，也可能基本忽略計。但是很多時候減溫器會同減壓站同時使用，此時減壓時可以同時將減壓閥的壓力降和減溫器的壓力降考慮在內(nèi)。但對于單獨(dú)減溫的應(yīng)用，壓力降就是一個比較重要的考慮因素。通常，0.5bar的壓力降是一個比較合理的值。
一般來說，在設(shè)計減溫器時，低壓力降和高調(diào)節(jié)比是相互矛盾的。高的調(diào)節(jié)比意味著在大流量下的壓降會很高。如果在選擇減溫器時減小壓力降，同時也會減小減溫器的調(diào)節(jié)能力。
出口過熱度
對于用戶來說，希望通過減溫器得到的是飽和蒸汽，但是幾乎所有的減溫器只能將出口的蒸汽控制在接近飽和，一般為+3~+10C。這不僅僅取決于減溫器的型式，也取決于整個控制系統(tǒng)的精度。如果將溫度控制在飽和溫度，由于飽和蒸汽的溫度同飽和水的溫度是相同的，因此無法保證出口能得到干燥的飽和蒸汽。其他需要考慮的因素還有可供水壓，吸收距離等等，因此需要綜合考慮多個因素來選擇一臺合適的減溫器。

五、熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型減溫系統(tǒng)中冷卻水的特性
冷卻水的特性在減溫系統(tǒng)中是至關(guān)重要的，如果使用品質(zhì)不好的冷卻水，不僅冷卻效果不好，同時也有可能在運(yùn)行一段時間后導(dǎo)致減溫器失效。
1.溫度，使用高溫的冷卻水減溫效果比使用低溫冷卻水好，因此冷卻水的溫度越接近飽和越好。
2.品質(zhì)，高溫下，冷卻水中的可溶固體會在閥門表面、減溫器的噴嘴和減溫器下游管道的內(nèi)壁上沉淀，因此必須要控制冷卻水的TDS值，以除鹽水或冷凝水為佳。
3.壓力和流量，冷卻水的壓力和噴嘴的面積決定進(jìn)入減溫器的冷卻水量，為保證良好的減溫效果，必須保證有足夠的水壓和水量。
4.控制，水通過控制閥不可避免產(chǎn)生壓力降，當(dāng)冷卻水的溫度接近飽和溫度時，控制閥有可能會產(chǎn)生汽蝕，應(yīng)注意避免。因此，必須選擇合適的冷卻水，來保證整個減溫系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

六、熱電廠減溫器系統(tǒng)設(shè)計選型的安裝
減溫系統(tǒng)常常伴隨減壓，減溫系統(tǒng)的安裝也會影響到終整個減溫減壓系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此必須按照減溫廠家的要求進(jìn)行安裝，保證足夠的直管道來吸收冷卻水，同時溫度和壓力變送器的安裝位置一定要考慮到吸收距離，壓損等因素。下圖是典型的減溫減壓系統(tǒng)的安裝圖。
整個系統(tǒng)的安裝需要考慮：
1.過熱蒸汽的壓力控制
如果過熱蒸汽的供汽壓力提高，則飽和溫度也相應(yīng)提高。但如果冷卻水控制器的設(shè)定溫度沒有變化，可能會噴入過度的冷卻水，從而產(chǎn)生濕蒸汽。因此如果對過熱蒸汽進(jìn)行壓力控制，即使在上游壓力變化的工況下，也能保持一個穩(wěn)定的減溫器進(jìn)汽壓力。
用于控制過熱蒸汽壓力的壓力感應(yīng)器能安裝在使用點(diǎn)，這樣壓力控制閥能補(bǔ)償任何在減溫器和使用點(diǎn)之間的壓力損失。
2.溫度感應(yīng)器的位置
溫度感應(yīng)器的位置很重要，如果感應(yīng)器同噴水點(diǎn)的距離過近，蒸汽和水尚沒有充分混合，感應(yīng)器可能給出錯誤的輸出。如果距離過遠(yuǎn)，這樣會增加不必要的安裝距離。
小安裝距離因減溫器而異，通常與需要的出口溫度和進(jìn)口溫度或冷卻水的溫度之間的差有關(guān)。
3.汽水分離器
減溫器下游管道的高效疏水系統(tǒng)至關(guān)重要。為了確保水不再任何地方積聚，在流動方向上管道的布置應(yīng)該有坡度，并其布置有汽水分離器。
4.截止閥
一般來說在壓力控制閥、減溫器和冷卻水管道上安裝截止閥，以方便設(shè)備維護(hù)和檢修。
5.安全閥
在壓力控制失效時，需要安全閥來保護(hù)下游設(shè)備。因此，需要在減溫減壓系統(tǒng)出口安裝安全閥來保護(hù)下游設(shè)備。

因此，大家在選擇時，需要綜合考慮不同的系統(tǒng)要求選擇合適的減溫系統(tǒng)，同時需要考慮各種附件的準(zhǔn)確安裝位置來保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行。新一代可調(diào)噴嘴減溫器是我公司借鑒結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)我公司優(yōu)化設(shè)計達(dá)到精確減溫的產(chǎn)品。當(dāng)蒸汽溫度控制系統(tǒng)傳感減低蒸汽溫度的信號時，執(zhí)行器指令減溫器的閥芯組合件動作，自動改變噴水口流通面積來調(diào)節(jié)二次出口蒸汽溫度。當(dāng)減溫器不用時，閥芯自動向上運(yùn)動，達(dá)到關(guān)閉減溫水進(jìn)口。