如何选择合适的减温器

作者:肖朝明 王希 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:11 发布时间:2017-09-08
阐述减温减压器中减温器部分的主要结构形式,包括喷水减温器、引射式减温器和蒸汽雾化型减温器,并对各种结构进行了剖析,比较出各自的优缺点。
如何选择合适的减温器

由于现代动力工程和热能技术要求高温高压锅炉产生过热度极高的过热蒸汽,但对某些设备工艺要求,这样的蒸汽也许是过热的。例如:当换热器用于加热操作时,使用过热蒸汽由于低的传热系数而降低效率,使用饱和蒸汽更加适合。另外当高压的半饱和蒸汽减压至低压时,在下游出口会产生过热度。这样都需要将过热的蒸汽降温至所需的接近饱和的温度,这就需要减温减压器。减温减压器一般都分为减压部分和减温部分,本文着重阐述了减温部分的具体结构设计。
几十年来,减温器已经发展的日趋成熟,已经衍生出了多种结构,不同类型。而各结构都有自己的优缺点,在使用时需要选择比较。下面,本文将就几个主要结构简要分析。

喷水减温器

喷水减温器由于其结构简单,技术成熟,成本低廉等优点,在实际生产中得到了广泛应用。

图1 喷水减温器

喷水减温器标准结构

这种结构的产品(图1)由喷嘴、衬管、汽水混合管道和给水调节设备组成。喷嘴可布置成顺汽流或逆汽流两种。通过高压水通过小孔的原理,机械雾化减温水。

该结构产品已经得到了较为广泛的应用,但是在实际使用中还是存在一些问题,特别是在小流量下调节偏粗,减温水的雾化不好,结构强度差。

也有厂家将简单的小孔喷嘴改为雾化喷嘴(图2)、螺旋喷嘴和弹簧喷嘴等更有技术含量的新型喷嘴,这些结构能有效地提高减温水的雾化效果。当然,由于结构更为复杂,成本、维护和寿命方面都不如小孔喷嘴。具体选择时需要注意取舍。

图2 装有雾化喷嘴的减温器

旋流喷射减温器

另有一种喷水减温器(图3),与上述结构有一定不同,但原理相近,都属于喷水减温器。该减温器称为旋流喷射减温器。其主要结构由进水管、旋流器和混合管道等部件构成。工作原理是利用独特的流道设计,使过热蒸汽产生旋流并高速喷射,它的雾化效果好,对口径相对大的减温水喷嘴能形成大的抽吸引射作用,使减温水经过喷嘴能更好地被雾化,并在特定的区域内与高速旋转的过热蒸汽剧烈碰撞,快速混合。

可调喷嘴减温器

近些年来,基于对大调解比和更好的雾化效果的需求,一些厂家开发出了可调喷嘴减温器(图4)。

这种减温器主要由给水减压设备(当给水压力较高时)、给水调节阀(带有圆柱形多孔管喷嘴)、文丘里管以及汽水混合管道等部件组成。其工作原理是,减温器根据入口蒸汽参数的变化,由执行机构自动带动阀杆上下移动,控制喷嘴的开度和数量,精确地调节喷水量。喷嘴是按照等百分比的工作特性,有规律地布置在喷嘴管上的,与圆柱形阀瓣上排列的直径大小不同的孔相配合,可根据流量的大小逐渐开启,保证减温水始终以完全雾化方式旋转喷入蒸汽管道。可见,仅用一个阀就实现了调节流量和喷射的功能。

引射式减温器

引射式减温器本体由文丘里喷嘴、给水管和汽水混合管道组成,如图5所示。

图3 喷水减温器

其结构原理是过热蒸汽流过文丘里喷嘴时,由于缩径作用流速加快,使文丘里管喉部压力较低,减温水受压力作用进入文丘里管喉部与过热蒸汽混合并被带到汽水混合管道,实现减温目的。主要特点是:对减温水压力的要求较小,仅需要大于蒸汽压力0.05 MPa即可。控制精度较高,下游温度可以达到饱和温度3℃以内的控制精度。但是,由于减温器结构比较复杂,变截面较多,而且几个零件的壁厚不同,强度不一,由于材料和温度的不同存在着交变温差应力,以及因热膨胀量的不一致,容易导致管道破裂。喷水减温的效果,在满负荷喷水量大的情况下可以满足要求,但是在小流量下达不到令人满意的效果。

图4 可调喷嘴减温器

蒸汽雾化型减温器

由于某些场合对调节比的更高要求,部分厂家开发了蒸汽雾化型减温器(图6)。

图5 引射式减温器

蒸汽雾化型减温器的减温过程分为两个阶段。第l阶段为减温水分散阶段,即减温水被高速雾化蒸汽喷射成雾化状态。一般辅助的雾化蒸汽压力应至少为减温水入口压力的15倍,并且其最小值应大于需减温的主线蒸汽压力0.4 MPa(绝压)。雾化蒸汽流量通常取主线蒸汽流量的2%~5%,或雾化水量的10%~20%。第2阶段为从喷嘴腔出来的湿雾化蒸汽与主线蒸汽的混合阶段,在此阶段中减温器下游发生汽化现象,并排出未雾化的减温水。用于雾化蒸汽的压力可以取自于调节阀或减压阀的前方,也可以取自于其他压力较高的蒸汽管网。

图6 蒸汽雾化型减温器

结语

通过上述介绍可以看出,各种结构的减温器都是各有优点又各有自己的局限性,因此现在国内外各大厂家都在努力继续开发能够满足更多工况的产品。但是就现在的产品来说,减温器的选择应该是合适为本,而不是以新型或昂贵为选择条件。

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