壓力匹配器在供熱供汽領(lǐng)域的運(yùn)用研究

郭正平

京能電力后勤服務(wù)有限公司，中國·內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020

1 供熱供汽領(lǐng)域存在的傳統(tǒng)壓力匹配器問題分析

伴隨著中國電力企業(yè)的逐步發(fā)展，面臨的用戶群越來越多，所以在日常工作中經(jīng)常會(huì)遇到用戶需求的供熱供汽參數(shù)不同的現(xiàn)象，即外設(shè)管道網(wǎng)絡(luò)與實(shí)際提供的壓力、溫度存在差異，使得相關(guān)電力單位為了維持用戶日常用熱用汽需求，在供熱供汽裝置上安裝降溫減壓裝置，對(duì)使用過程中的不匹配參數(shù)進(jìn)行重新調(diào)配，以此來滿足日常供熱供汽參數(shù)的需求。但是，上述降溫減壓裝置存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問題，在使用過程中要對(duì)降溫減壓裝置進(jìn)行額外的電源支出，使得供熱供汽的經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重降低，不利于節(jié)能戰(zhàn)略的實(shí)施貫徹。

針對(duì)上述問題的產(chǎn)生，采用蒸汽式壓力匹配器，利用高壓蒸汽效應(yīng)對(duì)壓力配置問題，能夠有效減少在運(yùn)行過程中損耗的能源，解決供熱供汽系統(tǒng)中參數(shù)不匹配問題，從而提高了供熱供汽領(lǐng)域企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，相較傳統(tǒng)降溫減壓裝置，具有更好的社會(huì)效益。

2 壓力匹配器的運(yùn)行原理

壓力匹配器的運(yùn)行原理與蒸汽式噴射裝置的運(yùn)行原理基本一致，都是通過將高壓指數(shù)傳輸?shù)匠羲賴娮熘校谠搰娮靸?nèi)部將高壓蒸汽轉(zhuǎn)化為一種高速的汽流，從而將原本低壓的蒸汽壓力數(shù)值提升到符合用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)壓力數(shù)值。簡而言之，壓力匹配器的運(yùn)行原理就是以消耗高壓蒸汽的能量，以彌補(bǔ)對(duì)低壓蒸汽的壓力，實(shí)現(xiàn)用戶壓力參數(shù)的需求過程。

當(dāng)前中國所使用的壓力匹配裝置的噴射方式分為單一噴射口以及多噴射口，多噴射口的噴射效率更高，能夠使得供熱供汽設(shè)備的壓力指數(shù)迅速上升。因此，目前壓力匹配器大都使用多噴射口裝置，一臺(tái)壓力匹配器的內(nèi)部設(shè)有2個(gè)噴射裝置，噴射口則是由噴嘴、噴射室以及擴(kuò)壓段構(gòu)成，在噴射過程中通過上部安裝的制動(dòng)閥門閉合裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整體噴射裝置的控制，并設(shè)置總制動(dòng)閥門對(duì)全部噴射裝置進(jìn)行溫度與壓力值的調(diào)整與控制。該類型的設(shè)備能在用戶供熱供汽參數(shù)不同且數(shù)量較多（30%～100%）的條件下采用，通過消耗高壓蒸汽所產(chǎn)生的能量，從而達(dá)到低壓處理蒸汽的壓力。此環(huán)節(jié)能夠有效降低在噴射過程中能源使用，提升電流使用效率，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠、熱電廠以及其他供熱供汽企業(yè)工作的需求。壓力匹配器的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 壓力匹配器結(jié)構(gòu)圖

3 供熱供汽領(lǐng)域使用壓力匹配器的可行性分析

目前中國電力企業(yè)使用用戶較多，在供熱供汽設(shè)備運(yùn)行時(shí)所面對(duì)的蒸汽參數(shù)也存在較大差異。壓力匹配器是為了保障供熱供汽系統(tǒng)正常高效運(yùn)行而研發(fā)出的新型產(chǎn)品，能夠針對(duì)電力蒸汽管網(wǎng)中的故障進(jìn)行有效解決[1]。因此，在電力企業(yè)實(shí)行了供熱供汽改造工程是非常必要的，所以需要引進(jìn)新型蒸汽壓力匹配器。根據(jù)中國進(jìn)行供熱供汽裝置的改造經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化供熱供汽的技術(shù)，以蒸汽降溫減壓結(jié)合壓力匹配裝置為主，從而形成新型壓力匹配系統(tǒng)。此外，該裝置系統(tǒng)由匹配裝置、降溫減壓裝置、電動(dòng)啟動(dòng)、儀表控制系統(tǒng)、安全閥門以及控制閥門等共同組成，如圖2所示。

圖2 壓力匹配系統(tǒng)示意圖

上述新型裝置的供熱供汽原理如下：該壓力匹配的供熱供汽工作是由運(yùn)行蒸汽、吸納蒸汽、混合蒸汽以及降溫溶液組成，所能測(cè)量的最大蒸汽閾值為入口蒸汽量+吸附蒸汽量+降溫水量。此外，混合蒸汽的輸出口與吸納口之間存在比例關(guān)系，即二者之間存在壓力差，設(shè)備運(yùn)行時(shí)蒸汽蒸發(fā)量與吸納蒸汽之間的關(guān)系稱為引射系數(shù)。由此得出，在進(jìn)行壓力匹配運(yùn)行時(shí)，只要降低吸納蒸汽量與混合出口的蒸汽量，就能盡可能提升壓力匹配裝置吸納的蒸汽量，達(dá)到降溫減壓的效果，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能措施的開展。

引射系數(shù)采用u在表示，G1則表示為高壓蒸汽流量，G2則表示為吸納的蒸汽量，因此得出：

u=G1/G2

u值越大[2]，證明節(jié)約的能量越多，由此得出壓力匹配裝置的熱力流轉(zhuǎn)過程，如下圖3所示。

圖3 壓力匹配裝置的熱力過程示意圖

4 壓力匹配器的節(jié)能效益分析

壓力匹配裝置能夠?qū)⒏邏赫羝c低壓蒸汽相互結(jié)合，從而形成具備中等壓力指數(shù)的蒸汽，在連接不同端口的降溫減壓裝置，從而根據(jù)用戶需求進(jìn)行供熱供汽，相較傳統(tǒng)直接使用降溫減壓裝置具備更高的節(jié)能效益。此外，當(dāng)前中國電廠由于自身設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致沒有專門對(duì)降溫減壓裝置進(jìn)行合理的運(yùn)行接口，所以在供熱供汽的過程中會(huì)出現(xiàn)用戶需求不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。結(jié)合國家推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能戰(zhàn)略措施，許多地區(qū)的小型電廠都處于關(guān)閉狀態(tài)，只有大型電廠才能進(jìn)行用戶供熱供汽。壓力匹配裝置則是進(jìn)行大型供熱供汽、滿足不同用戶需求以及節(jié)能高效的優(yōu)質(zhì)設(shè)備，在與降溫減壓裝置進(jìn)行組裝改造，以滿足多類型用戶的使用需求。

在電力企業(yè)中，由于供熱供汽裝置的老化以及設(shè)備改造方式不當(dāng)，在工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)震蕩、無緣由自動(dòng)關(guān)閉、運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反、實(shí)際蒸汽溫度過高、難以降溫等現(xiàn)象的出現(xiàn)，并采用330MW的機(jī)組進(jìn)行供熱供汽，降溫減壓裝置的入口壓力指數(shù)在0.67～3.7MPa，溫度長期保持在329.4℃～340.7℃，在出口的壓力指數(shù)在1.3MPa，溫度保持在195℃。該壓力匹配裝置的壓力控制由輸送器、控制閥門以及電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行完成，通過變量信號(hào)來對(duì)電動(dòng)執(zhí)行裝置進(jìn)行閥門蒸汽大小的調(diào)節(jié)，從而維持蒸汽匹配裝置運(yùn)行過程中的壓力穩(wěn)定性[3]。

綜上所述，對(duì)該壓力匹配裝置進(jìn)行改造運(yùn)行，首先檢測(cè)管道與構(gòu)件之間的連接穩(wěn)定性，電路狀態(tài)是否正常；其次在關(guān)閉蒸汽進(jìn)出口以及降溫減壓溶液的閉合閥門，采用手動(dòng)操作啟動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器，確認(rèn)與自動(dòng)化啟動(dòng)的效果一致；最后對(duì)各個(gè)管道以及構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱工作，主要包括主蒸汽預(yù)熱以及引射蒸汽預(yù)熱。主蒸汽預(yù)熱先把壓力匹配裝置的開關(guān)按照2%～5%面積打開，隨后在將全部閥門打開；接著將疏水閥門開啟，將大量的低壓蒸汽灌入閥門；再開始進(jìn)行預(yù)熱工作，采用壓力測(cè)試儀進(jìn)行壓力指數(shù)檢測(cè)，維持在0.02～0.5MPa左右；最后檢測(cè)流出的蒸汽中是否含有水分，含有水分則視為不合格。引射蒸汽預(yù)熱首先將出引射閥門之外的所有控制閥門同時(shí)打開，然后將引射蒸汽閥門緩慢打開，完成預(yù)熱工作。同樣采用壓力檢測(cè)儀進(jìn)行壓力檢測(cè)，維持在0.02MPa左右，保持輸出蒸汽無水分。

5 結(jié)語

在進(jìn)行壓力匹配的調(diào)試工作后，快速解決了蒸汽壓力參數(shù)、溫度參數(shù)以及流量參數(shù)不穩(wěn)定的狀況，擴(kuò)大了執(zhí)行裝置的回差區(qū)間，使得壓力輸出周期變長。此外，將原本錯(cuò)位的執(zhí)行機(jī)構(gòu)銘牌的電壓調(diào)回正常數(shù)值，并根據(jù)接線端子排上的電壓來進(jìn)行轉(zhuǎn)變，重新設(shè)置了PID智能儀表的正反參數(shù)，避免出現(xiàn)測(cè)量溫度過高而導(dǎo)致閥門蒸汽輸入差異較大的情況；再者，精確定位供熱用戶的需求量，減少使用過程中的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，調(diào)整供汽壓力、降溫壓力，并且對(duì)噴嘴進(jìn)行更換，解決了噴嘴堵塞問題。在進(jìn)行供熱供汽管道網(wǎng)絡(luò)的改造過程中，使用壓力匹配裝置進(jìn)行改造，是當(dāng)前較為有效的節(jié)能方式。