噴水型減溫減壓器分體式結構的設計與分析
介紹了鍋爐供熱系統噴水減溫減壓器在應用中存在的問題,分析了故障產生的原因,提出了減溫減壓器結構改進方法,論述了分體式減溫器的設計方法。
1、概述
減溫減壓器是鍋爐供熱系統的主要調溫部件,又是重要的承壓部件。因此,在石油煉化、冶金化工等行業,保證其安全可靠運行,對整臺鍋爐供熱系統安全、經濟運行具有十分重要的意義。目前,減溫減壓裝置主要分為一體式和分體式兩種結構,本文闡述了某公司使用一體式減溫減壓器存在的問題。通過對現場故障進行分析,將減溫減壓器的一體式結構改造為分體式結構,保證了設備長期運行,取得了較好的效果。
2、噴水減溫減壓器的工作原理
噴水減溫減壓器的進口一般流入的是過熱蒸汽,在蒸汽流經減溫減壓閥或減溫器過程中,過熱蒸汽首先通過減壓閥或節流孔板,通過節流來實現壓力的降低。而后過熱蒸汽將噴水完全汽化,減溫水從蒸汽中吸收熱量而蒸發,在減溫器出口處形成過熱度較小的蒸汽。
3、問題分析
原減溫減壓裝置主要由一體式減溫減壓閥( 圖1) 構成。該閥主要有閥體、閥芯軸、節流套筒組件、減溫水管和智能型執行機構等組成。
圖1 一體式減溫減壓閥
蒸汽由進口進入套筒內腔,同時減溫水從環形噴嘴噴出,在套筒內腔與過熱蒸汽混合,減溫水從蒸汽中吸收熱量,減溫后的氣體經節流孔( 節流套筒上環向分布有節流孔) 流出減溫減壓閥。一體式減溫減壓裝置安裝后,僅經過1 個多月的運行,便發生了設備無法正常使用現象,套筒開裂或龜裂,閥軸表面出現凸凹不平。針對現場出現的故障進行分析,當過熱蒸汽流入節流套筒內腔時,減溫同時水滴撞向套筒內腔,高溫狀態的套筒內表面與水滴接觸時,由于水滴溫度相對于過熱蒸汽的溫度較低,加之水滴放熱系數較大,結果套筒內壁接觸水滴處急劇冷卻收縮,產生拉應力,當水滴蒸發后,接觸處的溫度又恢復為原來運行的溫度。當冷卻水滴再次撞擊時,發生相同的過程,如此往復,節流套筒內腔表面產生交變熱應力,在交變熱應力作用下,套筒材料產生了疲勞裂紋,導致套筒開裂( 圖2) 。
圖2 套筒開裂
4、結語
經過幾個月的運行,證明了改進后的減溫器克服了原減溫減壓閥在高溫下過熱蒸汽與減溫水的交變熱應力影響。分體式減溫減壓器具有維修方便,結構簡單,制造成本低,結構緊湊,沒有運動部件,減少磨損和維護,笛型噴管易于更換的優點。過熱蒸汽經過笛型噴管處,在其后面形成渦街,蒸汽將產生更劇烈的湍流,使水滴在蒸汽中停留的時間增加,減溫水汽化效果增加,減溫效果增加且吸收距離短,減溫管的安裝長度將大大縮短,節約成本。