蒸汽減溫減壓常見(jiàn)問(wèn)題
近幾年，隨著國(guó)家節(jié)能降碳和綠色發(fā)展政策的推進(jìn)，各行各業(yè)的蒸汽用戶(hù)采用熱電聯(lián)產(chǎn)集中供汽或自有熱源供汽方式，汽源主要以過(guò)熱蒸汽為主。
過(guò)熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)與空氣一樣低，是一種不良導(dǎo)熱體。因此，相較飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽會(huì)降低換熱效率和設(shè)備生產(chǎn)效率。此外，使用過(guò)熱蒸汽時(shí)，不僅對(duì)管道、設(shè)備要求更高，而且設(shè)備受熱面因承受溫度波動(dòng)大和上下部分溫差大而產(chǎn)生局部應(yīng)力和變形，容易導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂和密封泄漏。
于是，對(duì)于絕大部分過(guò)程設(shè)備，蒸汽用戶(hù)需要通過(guò)減溫減壓將過(guò)熱蒸汽轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽。目前，水噴霧式減溫器應(yīng)用比較普遍。遺憾的是，我們經(jīng)過(guò)多年市場(chǎng)調(diào)研和其它途徑了解到，我國(guó)現(xiàn)行應(yīng)用的蒸汽減溫減壓系統(tǒng)中無(wú)法正常運(yùn)行者高達(dá)90%以上。鑒于此，孚雷德下面針對(duì)減溫減壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其相關(guān)原因，與大家進(jìn)行簡(jiǎn)要分享。
安裝位置 絕大多數(shù)蒸汽用戶(hù)將減溫減壓系統(tǒng)安裝于外供汽源剛進(jìn)入廠區(qū)的位置，理論上這樣可以降低下游供汽管道等級(jí)，但實(shí)際上出于安全考慮選擇管道時(shí)仍然依照減溫減壓前的蒸汽參數(shù)。因此，如此安裝位置不僅沒(méi)有帶來(lái)益處，反而因?yàn)閴毫档投惺茉龃蠊軓皆斐傻耐顿Y及長(zhǎng)期浪費(fèi)增加。此外，因距用汽點(diǎn)較遠(yuǎn)，減溫減壓系統(tǒng)無(wú)法對(duì)用汽點(diǎn)蒸汽壓力、溫度波動(dòng)作出及時(shí)相應(yīng)，導(dǎo)致用汽點(diǎn)壓力和溫度不穩(wěn)。
蒸汽壓力 減溫減壓系統(tǒng)是在過(guò)熱蒸汽壓力穩(wěn)定的前提下進(jìn)行減溫，因而精確的壓力控制至關(guān)重要。如果蒸汽壓力波動(dòng)較大，減溫后同樣的蒸汽溫度卻會(huì)顯示出不同的過(guò)熱度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定過(guò)熱度的效果。而實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)減溫減壓系統(tǒng)的蒸汽壓力波動(dòng)較大，主要由壓力控制閥選型有誤或/和產(chǎn)品質(zhì)量差所致，也有參數(shù)設(shè)定和調(diào)試問(wèn)題因素。
減溫段口徑 提高減溫器內(nèi)蒸汽和降溫水混合的整體速度有助于加劇湍流的產(chǎn)生，劇烈的湍流會(huì)延長(zhǎng)單個(gè)水粒在減溫器內(nèi)的滯留時(shí)間，使得換熱更加充分。蒸汽流速的提高除了可以通過(guò)節(jié)流獲得，還可依靠管徑的合理選擇實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，速度過(guò)高的過(guò)熱蒸汽會(huì)產(chǎn)生許多嚴(yán)重問(wèn)題。進(jìn)入減溫器的蒸汽速度通?？刂圃?0～60米/秒為宜。
補(bǔ)水壓力 對(duì)于噴霧式減溫設(shè)備而言，通過(guò)噴嘴的降溫水壓力降越大，霧化效果越好，而且較大的壓力降有利于提高其流速和產(chǎn)生更劇烈的湍流，劇烈的湍流能加速降溫水和過(guò)熱蒸汽的混合。這就對(duì)降溫水的供水壓力提出了較高要求，尤其在降溫水源溫度較高而壓力偏低的情況下，對(duì)供水泵的要求會(huì)非常嚴(yán)苛。
量程范圍 在生產(chǎn)過(guò)程中，蒸汽耗量隨生產(chǎn)負(fù)載變化，對(duì)于有些工藝，蒸汽流量波動(dòng)很大。當(dāng)過(guò)熱蒸汽的實(shí)際流量低于減溫器的量程范圍時(shí)，降溫水霧化效果以及與過(guò)熱蒸汽的混合效果會(huì)很差，減溫器出口蒸汽含水大。相反，當(dāng)過(guò)熱蒸汽的實(shí)際流量超出減溫器量程時(shí)，出口蒸汽溫度會(huì)高出設(shè)定值，蒸汽過(guò)熱度依然過(guò)高。
減溫效果 當(dāng)降溫水壓力偏低時(shí)，降溫水霧化、與過(guò)熱蒸汽混合效果差，減溫減壓系統(tǒng)出口蒸汽溫度很難有效降低到設(shè)定值?，F(xiàn)場(chǎng)考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，有的企業(yè)降溫水供水泵輸出壓力達(dá)不到注水要求壓力，有的甚至低于過(guò)熱蒸汽壓力，降溫水根本無(wú)法進(jìn)入，這種現(xiàn)象在過(guò)熱蒸汽壓力20Barg以上的場(chǎng)合比較常見(jiàn)。當(dāng)然，減溫器的質(zhì)量問(wèn)題無(wú)疑是影響降溫效果更常見(jiàn)的關(guān)鍵因素。
兩相流和水錘 在減溫器實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)汽液兩相流和水錘現(xiàn)象。這樣的情形往往是由減溫水霧化效果差、與過(guò)熱蒸汽混合不充分引起。當(dāng)然，降溫水供給量過(guò)大更會(huì)導(dǎo)致這種后果，而且問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。正如上面提及，導(dǎo)致兩相流和水錘的，除了本文提到的多個(gè)技術(shù)方面因素，減溫器的質(zhì)量也是關(guān)鍵原因。
壓力控制閥問(wèn)題 高壓蒸汽通過(guò)減壓閥時(shí)產(chǎn)生蒸汽壓力的變化和劇烈的湍流，不但產(chǎn)生較大噪音，還會(huì)引起劇烈的高頻振動(dòng)，容易引起閥芯震動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，而且當(dāng)工況溫度超過(guò)400℃時(shí)，閥門(mén)材質(zhì)會(huì)出現(xiàn)蠕變和斷裂問(wèn)題。這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致壓力控制閥出現(xiàn)故障和失效。
減溫器壽命 在減溫器中，降溫水遇到高溫蒸汽后會(huì)迅速汽化，從而引起劇烈振動(dòng)和高噪聲。如果噴嘴噴出的降溫水與減溫器管壁面發(fā)生直接接觸，該處壁面就會(huì)出現(xiàn)熱疲勞損傷，繼而產(chǎn)生裂紋。更嚴(yán)重的是，劇烈振動(dòng)又會(huì)加劇裂紋的擴(kuò)散，加快了減溫器的損壞。