文丘里型減溫器在機外涂布機蒸汽冷凝水系統中的應用

于雷

摘 要：介紹了文丘里型減溫器的結構、工作原理、安裝要求及其在機外涂布機蒸汽冷凝水系統中的應用和相關計算。

關鍵詞：文丘里；減溫器；蒸汽冷凝水系統；涂布機

中圖分類號：TS734

文獻標識碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.09.013

Abstract：The structure， working principle， installation requirements of venturi type desuper heater， and its application in steam and condensate system of off-time coating machine as well as the related calculation were introduced.

Key words：venturi； desuper heater； steam and condensate system； coating machine

近年來，隨著天然氣能源成本的提高，越來越多的造紙企業選擇將機外涂布機烘箱加熱系統由原來的天然氣燃燒爐加熱系統改造為蒸汽冷凝水系統，以便降低生產成本，提高產品的市場競爭力。本文以國外某機外涂布機加熱系統改造項目為例，主要介紹改造后的蒸汽冷凝水系統中文丘里型減溫器的應用，以供造紙同行借鑒。

1 過熱蒸汽

如果將飽和蒸汽繼續加熱，其溫度就會超過飽和溫度而形成過熱蒸汽。過熱蒸汽有很多的應用領域，如推動汽輪機轉子發電等。但在過程加熱領域，過熱蒸汽卻不是一個理想的換熱媒介。主要原因如下：

（1）過熱蒸汽必須先冷卻到飽和溫度才能釋放出蒸發焓，從過熱蒸汽冷卻到飽和溫度所放出的熱量與蒸發焓相比來說很小，過熱蒸汽在溫度降到飽和蒸汽前，屬不凝結氣體。

（2）過熱蒸汽會降低烘缸傳熱強度。

（3）純飽和蒸汽傳熱屬于膜狀冷凝及少量珠狀凝結，而過熱蒸汽放熱系數遠低于飽和蒸汽，過熱蒸汽傳熱屬于氣體傳熱，沒有相態轉變的流體傳熱。

（4）過熱蒸汽溫度高，造成局部表面溫度高，影響產品質量，閥門、墊片容易損壞，增加漏氣點和漏氣量，也影響旋轉接頭安全運行，增加維修工作量。

（5）過熱蒸汽在換熱面形成溫度梯度，產生熱應力。

（6）溫度過高，耐溫材料要求高，換熱系數變化，難控制計量。

因此，在過程加熱領域，需要使用減溫器將過熱蒸汽降溫，形成飽和蒸汽或微過熱蒸汽使用。

2 文丘里型減溫器結構和工作原理

文丘里型減溫器是一種直接接觸型蒸汽降過熱裝置，它將減溫水直接噴入蒸汽管道，從而降低過熱蒸汽的溫度。該裝置利用文丘里原理產生非常高的速度以及湍流來使冷卻液和過熱蒸汽充分混合，從而實現最佳的減溫效果。減溫后的蒸汽接近飽和溫度，有利于提高換熱效率，同時也可使下游的設備得到有效的溫度保護。其結構示意如圖1所示，內部結構圖如圖2所示。

3 機外涂布機蒸汽冷凝水系統

將機外涂布機原天然氣燃燒爐加熱系統拆除，改造為蒸汽冷凝水系統，機外涂布機蒸汽系統流程見圖3。由圖3可知，該系統使用8組新鮮蒸汽加熱器為烘箱提供熱源。來自電廠1.2 MPa的過熱蒸汽（溫度305℃）進車間后依次經過壓力控制閥和減溫器將過熱蒸汽降溫至飽和蒸汽（溫度191℃）；8組新鮮蒸汽加熱器的蒸汽均來自于飽和蒸汽主管道，均由送風溫度控制回路精準的控制每一組加熱器的蒸汽供應量，確保將熱風加熱到設定值；換熱后的冷凝水經過疏水閥后送入汽水分離器；汽水分離器的閃蒸汽被送入閃蒸汽加熱器進行新風預熱，換熱后產生的冷凝水進入1#空氣分離罐，分離后的閃蒸汽進入表面冷凝器進行熱量回收，分離后的冷凝水送至汽水分離器泵的入口；表面冷凝器需通入冷卻水，冷卻水經過換熱后形成溫水，可送至紙機網部毛毯清洗；汽水分離器中一部分冷凝水通過減溫器高壓冷凝水泵送至減溫器進行蒸汽減溫；剩余冷凝水泵送至冷凝水換熱器進行新風的預熱，提高了新風的送風溫度，減少了新鮮蒸汽的使用。

由于閃蒸汽和冷凝水對新風的預熱作用，大大降低了新鮮蒸汽的消耗量，節約了能耗。同時汽水分離器的閃蒸汽出口設置了壓力變送器，可以控制汽水分離器的壓力。2#空氣分離罐頂部管道連接真空泵入口，真空泵將系統中所有不凝結氣體抽出，真空泵入口配備真空調節回路，可調節真空度大小。

4 文丘里型減溫系統計算

4.1 減溫器尺寸

減溫器尺寸與蒸汽管道尺寸保持一致即可，蒸汽管道尺寸計算見公式（1）。

4.3 減溫器安裝注意事項

（1）安裝方向

減溫器可以水平或垂直安裝，垂直安裝時蒸汽流向須向上，現場安裝圖見圖4。

（2）溫度變送器的安裝位置

在減溫器溫度變送器中噴水點和溫度探頭之間的距離至關重要，如果溫度探頭過于靠近噴水點，若水尚未完全蒸發，則溫度探頭會給出一個錯誤信號。其中溫度探頭的位置取決于很多因素，最重要的是剩余過熱度，表2為斯派莎克公司安裝實驗數據，可作為安裝距離參考。

5 結 論

綜合上述文丘里型減溫系統的相關計算，合適尺寸和性能的減溫器可確保蒸汽冷凝水系統在機外涂布機不同車速下提供穩定的飽和蒸汽，因此，該減溫器穩定了系統的運行，降低了蒸汽消耗量，減少了自控閥密封件的維修率，進而提高了文丘里型減溫系統在市場的競爭力。

參 考 文 獻

[1] YU Lei. Brief Introduction to Dryer Section of Paper Machine Rebuilding Turnkey Project in Thailand Inter Pacific Paper Co.， Ltd. [J]. China Pulp & Paper， 2016， 35（8）： 61.

于 雷. 淺談泰國Inter Pacific紙廠紙機干燥部改造總承包工程[J]. 中國造紙， 2016， 35（8）： 61.

[2] KE Xiao-jun. The Optimization Scheme for PM Dryer Section[J]. China Pulp & Paper， 2007， 26（2）： 41.

柯曉軍. 紙機干燥部的最優化方案[J]. 中國造紙， 2007， 26（2）： 41.

[3] TANG Wei， WANG Qi， CHEN Hang， et al. Steam and Condensate System for Chinese High Speed Tissue Paper Machines[J]. Paper Science & Technology， 2014， 33（6）： 124.

湯 偉， 王 琦， 陳 航， 等. 國產高速衛生紙機蒸汽冷凝水系統[J]. 造紙科學與技術， 2014， 33（6）： 124. CPP

（責任編輯：董鳳霞）