彈簧旋流霧化噴嘴減溫減壓器的特點及應用

孫福才 王子明 關彤

摘 要：彈簧旋流霧化噴嘴是減溫器重要組成部分，減溫噴嘴霧化效果的好壞直接關系到設備的安全性。文章主要介紹彈簧旋流霧化噴嘴減溫減壓器的結構、特性及用于蒸汽減溫減壓的優勢。

關鍵詞：彈簧；霧化噴嘴；減溫減器；結構；應用

1 概述

隨著工業的發展，最近幾年來以煤、石油、天然氣為代表的非可再生資源急劇減少，人們對能源越來越重視，意識到人類的生存和發展與能源息息相關，在研發的過程中，不但要開發研制新能源，還要有效的節約能源，這成為了各國研究相關能源的主要課題。通過高壓輸電的原理可以推理出，蒸汽在高壓過熱狀態下輸送能量損耗最小，為了達到節約能源的目的，提高能量的使用效率，將蒸汽在到了用戶端后，根據不同需要，通過減溫減壓系統的處理得到需要的溫度和壓力下的二次蒸汽。另外，當高壓的干飽和蒸汽減壓至低壓時，在下游出口會產生過熱度，這就需要減溫器將過熱的蒸汽降溫至所需的接近飽和的溫度。在工業生產中，高溫高壓蒸汽有著廣泛的應用。像化工廠、電廠等所要的各種溫度、壓力的蒸汽都需要通過減溫減壓系統來調節蒸汽的溫度和壓力，而減溫通常采用的方法是在蒸汽管道中加入一裝置，使其對減溫水進化霧化并與蒸汽混合進行減溫，如果霧化不好，將會造成蒸汽中帶水嚴重，溫度不易控制，同時使蒸汽管道破裂，造成事故。

減溫器的類型比較多，其中運用得比較廣泛的是噴霧型減溫器，通過噴嘴向蒸汽噴減溫水來實現減溫過程，減溫裝置的性能、使用壽命和二次蒸汽溫度受減溫水的霧化效果影響較大且起到了決定性的作用，而影響減溫水霧化效果的主要因素是噴嘴的結構。在穩定工況下，減溫系統的噴嘴一般采用傳統的笛型噴嘴，由于笛型噴嘴通流截面積是固定不變的的，在減溫水的流量和壓力變化時它的流截面積不會隨之變化，當蒸汽或減溫水工藝參數變化范圍較大時，就會致使減溫效果降低或不能減溫，減溫霧化的效果比較差，與之相反的如果超溫會使有關零部件過熱，減少其使用壽命，甚至因超溫而發生嚴重的停車事故。

減溫減壓器是火力發電機組系統的主要組成部分，也是電站機組中重要的蒸汽調節控制設備。在汽輪機的高壓旁路系統中，減溫減壓器不可或缺地與其他設備關聯比較緊密，通過調節主蒸汽參數來保證整個機組平穩運行。

2 減溫減壓器的結構性能和作用

2.1 減溫減壓器的機構

減溫減壓器的結構大體可分為三部分，即減壓閥、減溫水調節閥、將減溫水噴射到蒸汽中的噴水裝置（彈簧霧化噴嘴）。減溫減壓器分為一體式和分體式兩種類型。如圖1-圖4所示。

減溫減壓器的減溫水噴嘴采用了獨特的設計，在噴嘴的設計中引入彈簧，當減溫水進入減溫器后，噴嘴前后即存在壓差，彈簧在此壓差的作用下伸縮，于是減溫水從環狀噴霧口噴出，形成極薄的霧化水裙。當減溫水流量變化時，噴嘴前后的壓差也會發生變化，彈簧的伸縮量會隨之改變，環狀噴霧口也隨之發生相應變化，從而使噴嘴噴速保持常數，使噴入的減溫水在接觸到閥門內壁和管線前充分霧化，這種設計幾乎不會沖擊殼體及管線，從而既使閥門的使用壽命得到延長也使噪音降低。

2.2 減溫減壓器的作用

減溫減壓器在工業生產中的作用廣泛并得到普遍應用，它既能夠調節蒸汽壓力、溫度，也是降低高壓、高速蒸汽所產生的劇烈振動與噪聲重要裝置，是蒸汽排放系統中重要的組成部分。因此減溫減壓器是蒸汽排放系統穩定運行的關鍵。

減溫減壓器的基本工作原理是：首先對高溫高壓的水蒸氣減壓，高溫高壓蒸汽通過減壓裝置節流絕熱降壓，與此同時蒸汽的過熱度增加使原來的飽和蒸汽變為過熱蒸汽；然后再對已減壓的蒸汽絕熱加濕，將經過噴嘴霧化后的減溫水直接噴入過熱的蒸汽氣流中，減溫水滴從過熱的蒸汽流中吸收熱量，使水溫、蒸發和過熱，從而達到調節過熱蒸汽溫度的目的。同時利用本身節流降壓以及穿孔板結構，使蒸汽的排放噪聲降低。

3 減溫減壓器的應用及特點

彈簧噴嘴減溫減壓器可用于超臨界、亞臨界300MW和600MW等大機組設備，裝有該噴嘴的減溫器銷往江蘇國信協聯燃氣熱電有限公司、四川廣安電廠、國電莊河電廠等多家企業，創造了可觀的經濟效益。

通過實際的應用實踐，噴嘴的設計、制造和試驗取得了預期的效果。綜合各影響因素，經過反復的試驗，對彈簧噴嘴的設計不斷的改進，這種彈簧噴嘴既可以避免彈簧特性變化對性能的影響，也能夠很好的適應變負荷工況運行，并且壓力損失小，霧化效果也比較理想，可以在實際的設備中應用。通過實際應用證明該減溫加壓器具有如下特點：

（1）設計合理安全可靠。通過霧化效果試驗及實際應用證明，彈簧旋流噴嘴設計結構合理，安全可靠，霧化效果好。（2）彈簧式壓力噴嘴使用壽命長，大修周期內一般不需檢修。每個噴嘴都是獨立的，檢修、維護也十分方便。（3）具有較大的可調比（>30），減溫器的流量特性為直線或修正等百分比特性曲線，可在全行程范圍內精確控制蒸汽溫度，保證二次蒸汽在10%-100%額定出力范圍內，設備長期穩定運行。（4）減溫器前置過濾器，避免了噴嘴被雜質堵塞，造成關閉不嚴。彈簧式壓力噴嘴可在水壓低于管道氣壓時關閉，起到止回閥作用保證不發生蒸汽倒流。

參考文獻

[1]候凌云，候曉春.噴嘴技術手冊[M].北京：中國石化出版社，2002.

[2]林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安：西安交通大學出版社.

[3]減溫減壓器使用維護說明書[Z].2006.

作者簡介：孫福才（1981-），男，講師，研究方向：機電一體化技術及節能技術。

王子明（1972-），女，副教授，研究方向：電氣自動化技術及節能技術。

關彤（1978-），女，副教授，研究方向：機電一體化技術及節能技術。