彈簧旋流霧化噴嘴減溫減壓器的特點(diǎn)及應(yīng)用

孫福才 王子明 關(guān)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(guān)系到設(shè)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(jié)構(gòu)、特性及用于蒸汽減溫減壓的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：彈簧；霧化噴嘴；減溫減器；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

1 概述

隨著工業(yè)的發(fā)展，最近幾年來(lái)以煤、石油、天然氣為代表的非可再生資源急劇減少，人們對(duì)能源越來(lái)越重視，意識(shí)到人類(lèi)的生存和發(fā)展與能源息息相關(guān)，在研發(fā)的過(guò)程中，不但要開(kāi)發(fā)研制新能源，還要有效的節(jié)約能源，這成為了各國(guó)研究相關(guān)能源的主要課題。通過(guò)高壓輸電的原理可以推理出，蒸汽在高壓過(guò)熱狀態(tài)下輸送能量損耗最小，為了達(dá)到節(jié)約能源的目的，提高能量的使用效率，將蒸汽在到了用戶(hù)端后，根據(jù)不同需要，通過(guò)減溫減壓系統(tǒng)的處理得到需要的溫度和壓力下的二次蒸汽。另外，當(dāng)高壓的干飽和蒸汽減壓至低壓時(shí)，在下游出口會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱度，這就需要減溫器將過(guò)熱的蒸汽降溫至所需的接近飽和的溫度。在工業(yè)生產(chǎn)中，高溫高壓蒸汽有著廣泛的應(yīng)用。像化工廠(chǎng)、電廠(chǎng)等所要的各種溫度、壓力的蒸汽都需要通過(guò)減溫減壓系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)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(duì)減溫水進(jìn)化霧化并與蒸汽混合進(jìn)行減溫，如果霧化不好，將會(huì)造成蒸汽中帶水嚴(yán)重，溫度不易控制，同時(shí)使蒸汽管道破裂，造成事故。

減溫器的類(lèi)型比較多，其中運(yùn)用得比較廣泛的是噴霧型減溫器，通過(guò)噴嘴向蒸汽噴減溫水來(lái)實(shí)現(xiàn)減溫過(guò)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(jié)構(gòu)。在穩(wěn)定工況下，減溫系統(tǒng)的噴嘴一般采用傳統(tǒng)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(shí)它的流截面積不會(huì)隨之變化，當(dāng)蒸汽或減溫水工藝參數(shù)變化范圍較大時(shí)，就會(huì)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(huì)使有關(guān)零部件過(guò)熱，減少其使用壽命，甚至因超溫而發(fā)生嚴(yán)重的停車(chē)事故。

減溫減壓器是火力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的主要組成部分，也是電站機(jī)組中重要的蒸汽調(diào)節(jié)控制設(shè)備。在汽輪機(jī)的高壓旁路系統(tǒng)中，減溫減壓器不可或缺地與其他設(shè)備關(guān)聯(lián)比較緊密，通過(guò)調(diào)節(jié)主蒸汽參數(shù)來(lái)保證整個(gè)機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。

2 減溫減壓器的結(jié)構(gòu)性能和作用

2.1 減溫減壓器的機(jī)構(gòu)

減溫減壓器的結(jié)構(gòu)大體可分為三部分，即減壓閥、減溫水調(diào)節(jié)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(lèi)型。如圖1-圖4所示。

減溫減壓器的減溫水噴嘴采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，在噴嘴的設(shè)計(jì)中引入彈簧，當(dāng)減溫水進(jìn)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(huán)狀噴霧口噴出，形成極薄的霧化水裙。當(dāng)減溫水流量變化時(shí)，噴嘴前后的壓差也會(huì)發(fā)生變化，彈簧的伸縮量會(huì)隨之改變，環(huán)狀噴霧口也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，從而使噴嘴噴速保持常數(shù)，使噴入的減溫水在接觸到閥門(mén)內(nèi)壁和管線(xiàn)前充分霧化，這種設(shè)計(jì)幾乎不會(huì)沖擊殼體及管線(xiàn)，從而既使閥門(mén)的使用壽命得到延長(zhǎng)也使噪音降低。

2.2 減溫減壓器的作用

減溫減壓器在工業(yè)生產(chǎn)中的作用廣泛并得到普遍應(yīng)用，它既能夠調(diào)節(jié)蒸汽壓力、溫度，也是降低高壓、高速蒸汽所產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)與噪聲重要裝置，是蒸汽排放系統(tǒng)中重要的組成部分。因此減溫減壓器是蒸汽排放系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

減溫減壓器的基本工作原理是：首先對(duì)高溫高壓的水蒸氣減壓，高溫高壓蒸汽通過(guò)減壓裝置節(jié)流絕熱降壓，與此同時(shí)蒸汽的過(guò)熱度增加使原來(lái)的飽和蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽；然后再對(duì)已減壓的蒸汽絕熱加濕，將經(jīng)過(guò)噴嘴霧化后的減溫水直接噴入過(guò)熱的蒸汽氣流中，減溫水滴從過(guò)熱的蒸汽流中吸收熱量，使水溫、蒸發(fā)和過(guò)熱，從而達(dá)到調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽溫度的目的。同時(shí)利用本身節(jié)流降壓以及穿孔板結(jié)構(gòu)，使蒸汽的排放噪聲降低。

3 減溫減壓器的應(yīng)用及特點(diǎn)

彈簧噴嘴減溫減壓器可用于超臨界、亞臨界300MW和600MW等大機(jī)組設(shè)備，裝有該噴嘴的減溫器銷(xiāo)往江蘇國(guó)信協(xié)聯(lián)燃?xì)鉄犭娪邢薰尽⑺拇◤V安電廠(chǎng)、國(guó)電莊河電廠(chǎng)等多家企業(yè)，創(chuàng)造了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)實(shí)際的應(yīng)用實(shí)踐，噴嘴的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)取得了預(yù)期的效果。綜合各影響因素，經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，對(duì)彈簧噴嘴的設(shè)計(jì)不斷的改進(jìn)，這種彈簧噴嘴既可以避免彈簧特性變化對(duì)性能的影響，也能夠很好的適應(yīng)變負(fù)荷工況運(yùn)行，并且壓力損失小，霧化效果也比較理想，可以在實(shí)際的設(shè)備中應(yīng)用。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明該減溫加壓器具有如下特點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)合理安全可靠。通過(guò)霧化效果試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用證明，彈簧旋流噴嘴設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，霧化效果好。（2）彈簧式壓力噴嘴使用壽命長(zhǎng)，大修周期內(nèi)一般不需檢修。每個(gè)噴嘴都是獨(dú)立的，檢修、維護(hù)也十分方便。（3）具有較大的可調(diào)比（>30），減溫器的流量特性為直線(xiàn)或修正等百分比特性曲線(xiàn)，可在全行程范圍內(nèi)精確控制蒸汽溫度，保證二次蒸汽在10%-100%額定出力范圍內(nèi)，設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。（4）減溫器前置過(guò)濾器，避免了噴嘴被雜質(zhì)堵塞，造成關(guān)閉不嚴(yán)。彈簧式壓力噴嘴可在水壓低于管道氣壓時(shí)關(guān)閉，起到止回閥作用保證不發(fā)生蒸汽倒流。

參考文獻(xiàn)

[1]候凌云，候曉春.噴嘴技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2002.

[2]林萬(wàn)超.火電廠(chǎng)熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安：西安交通大學(xué)出版社.

[3]減溫減壓器使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)[Z].2006.

作者簡(jiǎn)介：孫福才（1981-），男，講師，研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)及節(jié)能技術(shù)。

王子明（1972-），女，副教授，研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)及節(jié)能技術(shù)。

關(guān)彤（1978-），女，副教授，研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)及節(jié)能技術(shù)。