新型減溫減壓裝置結構設計及研究

雍麗英 孫福才 張永標

摘 要：減溫減壓裝置是對高溫高壓蒸汽進行參數調整的轉換裝置。文中針對舊型減溫減壓裝置存在的缺點，對其結構設計中的關鍵技術進行分析，提出了新型減溫減壓裝置各部分結構的優化設計方案、材質的選用及所能達到的性能指標。

關鍵詞：減溫減壓裝置；結構設計；蒸汽；噴嘴；材質

1 概述

同高壓輸電原理相似，蒸汽在高壓過熱狀態下輸送能量損耗最小，所以工業生產中都是將鍋爐生產的高溫高壓蒸汽經過一定距離的傳輸后，再根據用戶的需求進行減溫減壓處理，得到溫度和壓力均滿足要求的二次蒸汽。減溫減壓裝置廣泛地應用在工業鍋爐、火力發電廠、石油化工等重要場合，是典型的高效節能環保產品，其結構是否合理對于二次蒸汽的性能指標有著重大的影響。

舊型減溫減壓裝置中，減溫器由固定噴嘴、給水分配閥、節流裝置等組成。固定噴嘴用來給一次蒸汽噴減溫水進行減溫，由于其噴嘴面積固定不可調，所以只能通過給水分配閥來調整噴水量，但給水分配閥存在較大的漏流量，當工作狀況為小流量大壓差時，其最低可調溫度會偏高，會使得二次蒸汽的最低可調溫度達到飽和溫度加15℃以上，減溫效果變差甚至會超溫，所以其只適合在50%Q～100%Q工況下使用。

2 新型減溫減壓系統組成

針對舊型減溫減壓裝置存在的缺點，在其結構上進行了科學有效的改進，開發設計了新型減溫減壓裝置，尤其是改為彈簧可調霧化噴嘴的結構，使得二次汽最低溫度可調到飽和蒸汽溫度加5℃，在實際應用中取得了顯著的效果。

新型減溫減壓系統按照其功能不同主要由四部分組成，分別為減壓系統、減溫系統、安全保護裝置及自動控制裝置，如圖1所示。

其中，減壓系統的作用是降低進口一次蒸汽的壓力，使出口二次蒸汽的壓力滿足用戶的需求，包括減壓閥和節流孔板等元件。減溫系統的作用是降低進口一次蒸汽的溫度，使出口二次蒸汽的溫度滿足用用戶的需求。安全保護裝置是當二次蒸汽壓力超過設定值時，打開安全閥進行泄壓，從而使二次蒸汽壓力保持在允許值內，可采用彈簧安全閥或沖量安全裝置來實現。自動控制裝置通過壓力傳感器和溫度傳感器采集二次蒸汽的信號，并對系統的閥門進行控制使二次蒸汽的壓力和溫度保持在需要的設定值內。

3 新型減溫減壓裝置結構設計

新型減溫減壓裝置為組合式結構，占用空間小。減壓由一個單獨的蒸汽減壓閥和節流孔板完成。減溫由彈簧旋流霧化噴嘴減溫器完成，減溫器直接與蒸汽主管道法蘭連接，不需另配給水分配閥等分立閥門。其結構簡圖如圖2所示。

3.1 采用籠式多級節流結構的蒸汽減壓閥

蒸汽減壓閥采用籠式多級節流結構，通過多級降壓消除了汽體對管道的沖擊和振動，降低了噪音，同時也可避免對閥口的沖蝕。閥塞采用了平衡式結構，減小了介質不平衡力，從而可減小執行器力矩。閥座采用了鑲裝分體式，杜絕了因熱應力而產生裂紋的現象。

3.2 研發高精度旋流霧化噴嘴的減溫器

新型減溫器不同于舊型減溫器采用的固定噴嘴和給水分配閥結構，而是變固定噴嘴為可調噴嘴，將流量控制與霧化噴嘴于一體。可調噴嘴的結構設計中引入了彈簧，當減溫水的流量或壓力發生變化時，利用彈簧力來自動調節噴嘴的開度改變噴嘴的通流截面積，從而控制了減溫水的流量，以使減溫水霧化得更細更穩定。彈簧式壓力噴嘴具有較大的可調比，可在全行程范圍內精確控制蒸汽溫度。同時，彈簧式壓力噴嘴可在水壓低于管道氣壓時自動關閉，起到止回閥的作用，避免發生蒸汽倒流。

3.3 設計適應性強的鑲裝式噴嘴

將不同規格的噴嘴安裝在同一減溫器中，在相同壓差下由于彈簧剛度不同，則閥桿的行程與通流量也會不同，從而保證了不同流量都能得到精確的控制，即確保二次蒸汽在10%Q～100%Q幾近全行程范圍內對溫度的精確控制。

3.4 主要零部件的材質

減溫減壓裝置工作在高溫高壓環境下，工況惡劣，主要零部件的材質要耐溫耐壓耐交變應力，減溫減減壓裝置中主要零部件選材如表1所示。

4 新型減溫減壓裝置的性能指標

新型減溫減壓裝置解決了內漏嚴重、調節性能差、二次蒸汽溫度壓力控制精度低、振動噪音大等缺陷，有效提高了減溫減壓器整體的性能指標。減溫減壓裝置的性能指標反映在進口蒸汽、出口蒸汽、噪音水平等三個方面，如表2。

另外，由于減溫器優良的霧化性能及流量控制，二次蒸汽出口溫度T2可控制在僅比出口蒸汽壓力P2所對應的飽和蒸汽溫度高5℃的范圍內。即出口溫度T2最低為：

T2=TS+5℃

其中，TS為二次蒸汽壓力P2對應的汽體飽和溫度。

5 結束語

減溫減壓裝置在加工中具有品種多、批量小、加工制造難度大且精度要求高的特點。對于新型減溫減壓裝置中所有零件都進行了精細的加工，尤其是閥桿在磨削加工后又進行了超精拋光，有效減少了閥桿與填充石墨之間的摩擦力，也加強了閥桿的耐腐蝕性能。新型減溫減壓裝置從結構設計到材質選取和制造工藝等方面的諸多特點，使其具有優異的使用性能，并在實踐中得到了證實。

參考文獻

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作者簡介：雍麗英（1969-），女，教授，研究方向：機電一體化技術及節能技術。

孫福才（1981-），男，講師，研究方向：機電一體化技術及節能技術。