8.1 蒸汽减压节能

蒸汽减压

各用汽点的要求

高压输送蒸汽更经济

低压蒸汽热值更高

节 能

低压下流速低,噪音小

蒸汽减压为何节能

由下表可看出, 随着蒸汽压力的降低,蒸汽的蒸发潜热升高。

所以蒸汽输送的原则是高压过热输送，低压饱和使用。

故蒸汽入户必须设减压站。

表8-1 蒸汽减压焓值变化表

图8-1 蒸汽减压焓值变化示意图

8.12蒸汽减压阀的形式

自作用式

直接自作用式

波纹管自作用式

先导式

先导薄膜式

先导活塞式

气动式

图8-2 蒸汽减压阀形式

8.13自作用减压阀特点及工作原理

特点

寿命长,结实,易于安装

维护简便

结构简单，承压承温高

可适应蒸汽品质较差的场合

在蒸汽入口压力波动较大的场合也可以使用

造价较高

直接自作用式

利用弹簧挤压膜片，利用膜片的自恢复性能调节压力。

波纹管自作用式

所需的下游压力可以通过一个简单运行的调节器增加或减少作用在驱动器隔膜上的弹簧力设定。

下游压力通过管道作用于隔膜的另一面，以相对于设定的弹簧力。

下游压力的任何变化直接作用于阀门的开闭。

图8-3 自作用减压阀示意图

8.14先导隔膜式减压阀特点及工作原理

特点

减压比高

较稳定

需要在蒸汽品质较好的环境

耐温度较低，体积较大

工作原理

如图8-4-a所示,减压阀被正确固定时，调整弹簧的压力是松的，主阀和导阀都在弹簧的作用力下关闭。缓慢打开截止阀，高压流体流入。入口压力作用在主阀的上方，高压流体还会通过过滤网作用在导阀的下方。

? 如图8-4-b所示,逆时针调节螺栓压缩弹簧，使导阀模片变形，打开导阀。流体流经导阀和导阀座通过管A和C流到主阀的隔膜腔。流体也会通过连接在阀体上的管B流到减压侧。

? 如图8-4-c所示,流体通过导阀到达主膜片的底部，压力使隔膜上升，克服主阀上面的力和主阀弹簧的力打开主阀。流体开始从入口端流入。.

? 如图8-4-d所示,通过压力传感管阀后的压力进入到导阀隔膜腔。导阀隔膜平衡这个压力和弹簧的力，随着阀后压力的变动，导阀的行程由弹簧力和导阀隔膜腔的压力决定，这个变化会改变流入到主阀隔膜腔内的流量，控制主阀的行程，从而获得稳定的减压。

图8-4 先导隔膜式减压阀工作原理

8.15先导活塞式减压阀特点及工作原理

特点

价格较低，体积小

需要在蒸汽品质较好的环境

耐温较低，耐压较低

工作原理

如图8-5-a所示,在调整弹簧没有被压缩前，主阀和导阀都在弹簧力的作用下关闭。蒸汽（高压）流入到一次侧，通过过滤作用在主阀和导阀上。

如图8-5-b所示,调整压缩弹簧，隔膜弯曲，打开导阀。

如图8-5-c所示,活塞被作用在它上面的压力推动向下，打开主阀。蒸汽流到二次侧。其中的一部分会通过二次压力传感通道流到隔膜的下方。

如图8-5-d所示,导阀的开度由作用在隔膜上二次压力向上的力和调整弹簧向下的力来平衡。从而控制主阀的开度。因此控制二次侧压力在一个稳定的值。

如图8-5-e所示,当阀的二次侧关闭，作用在隔膜上向上的力比调整弹簧向下的力大，隔膜被推动向上关闭导阀。作用在活塞上的力会通过活塞上的小孔卸掉，主阀在弹簧力的作用下关闭。

8.16气动式减压阀特点及工作原理

特点

非常xx的控制

适用于很高压力的应用

能适应很高的流量

很好的调节比

比较复杂

工作原理

利用压力传感器感受下游压力。

通过气动调节阀调节阀开度，进而控制蒸汽压力。

8.17蒸汽减压站的的标准形式

构成

减压阀前后端须有双波纹管密封截止阀

减压阀前须有精细型蒸汽专用过滤器

减压阀前后端须有蒸汽压力表

减压阀后须有减压阀

旁通阀为可调节流量的双波纹管截止阀，与减压阀同口径。

可依据不同蒸汽品质设置汽水水分离器

注意事项

减压阀不能选型过大,易因开度过小造成减压阀的损坏。

减压阀口径比蒸汽管道小一号以上。应经过专业软件或图表确认。

上下游蒸汽管道口径须依据蒸汽流量，压力经专业软件或公式计算。

压力的调节比大于10:1, 则建议使用2个减压阀串联。

最小流量小于{zd0}流量的10%,则建议使用两个减压阀并联。

对于并联减压站，两台减压阀分配原则建议按1/3及2/3的总流量分配。

对于并联减压站，设定出口压力时两台减压阀可相差0.1KG,小流量的设定压力要大一点

图8-7 蒸汽减压站标准形式

8.2 蒸汽减温节能

8.21为什么过热蒸汽不宜直接使用

过热蒸汽定义

如果饱和蒸汽经过温度更高的换热面，则蒸汽的温度会高于其蒸发温度，此时蒸汽称为过热蒸汽，高于饱和蒸汽的温度称为过热度。

过热蒸汽不宜直接使用

蒸汽输送的原则是高压过热输送, 低压饱和使用。所以锅炉房为了防止出现蒸汽的损失，都输送的是过热高压蒸汽。

到了使用端，低压饱和蒸汽的焓值{zg},和饱和蒸汽相比,过热蒸汽部分所含的热空量很小.。

使用过热蒸汽会由于其低的传热系统而降低效率。换热器的换热面积会加大到非常不经济的程度, 极大降低了换热效率.

过热蒸汽温度对阀门及用汽设备产生应力变化，超过150度以上，阀门的耐压均有较大程度降低。

高压蒸汽减压也产生过热度。

在用汽设备端上，都需要使用低压饱和蒸汽。所以需要减温减压。

图8-8 复合蒸汽雾化减温装置

8.22蒸汽减温减压装置的布置形式

典型蒸汽减温减压装置定义

无论前端蒸汽压力如何变化，后端保持定值。并使用机械式减温器，雾化的减温水和过热蒸汽混合，并变为饱和蒸汽，其中，水加热为蒸汽，增加了蒸汽量及热值。减温水控制装置保证无论前端温度如何变化，后端保持定值。

典型蒸汽减温减压装置组成

由蒸汽减压站,蒸汽减温器，减温水控制阀组及减温水自动泵组组成。

蒸汽减温器：管线型蒸汽雾化设备。减温水直接通过一个或多个雾化喷嘴喷入蒸汽流道，以达到蒸汽降温的目的。

减温水控制阀组：包括温度感测器；控制器；控制阀，球阀，过滤器组成。

减温水自动泵组：由两台减温水泵；配套进出口阀门。集分水管，变频压力控制组件组成。

8-9 典型蒸汽减温减压装置布置图

8.23管束式减温器及其特点

管束式减温器

主体为壳管式换热器。

通过循环或非循环冷却水减温。

管束式减温器的特点

调节比高,可任意调节。

可产生饱和蒸汽5度以内的蒸汽。

{zd0}工作压力和温度较高。

反应快速。

造价较高。

体积较大。

图8-10 管束式减温器工作原理图

8.24 水浴式减温器及其特点

水浴式减温器

主体为碳钢水罐。

过热蒸汽直接喷入水浴室，多余的热量使水表面产生饱和蒸汽，用压力控制器维持容器内压力恒定。

管束式减温器的特点

简单易行。

在饱和蒸汽温度下产生高品质蒸汽。

蒸汽干度可达到0.98。

调节比较高,可任意调节。

体积较大。

图8-11 水浴式减温器工作原理图

8.25 机械喷雾式减温器及其特点

机械喷雾式减温器

主体为一个或多个机械喷嘴。

喷嘴将很细的冷却水雾喷入过热蒸汽,水转化为蒸汽,蒸汽的过热度随之下降。

机械喷雾式减温器的特点

操作简单。

蒸汽压力降较小。

吸收距离较长。

费用较低。

需要较稳定的蒸汽负荷参数。

图8-12-1 机械喷雾式减温器工作原理图

8.26 水喷射式减温器及其特点

水喷射式减温器

主体为轴向喷射嘴及混合器。

冷却水雾喷入过热蒸汽,冷却水量由控制阀的位置控制。

水喷射式减温器的特点

操作简单。

蒸汽压力降较小。

吸收距离较短。

费用较低。

需要较稳定的蒸汽负荷参数。

图8-13 水喷射式减温器工作原理图

8.27 文丘利式减温器及其特点

文丘利式减温器

主体为文丘利式水射器。

利用管道对过热蒸汽节流,过热蒸汽在冷却水喷入点产生高速流动和紊流，使冷却水和过热蒸汽充分混合以提高减温过程的效率。

文丘利式减温器的特点

操作简单。

无运动部件。

有较大的蒸汽压力降。

减温器后吸收段距离较长。

冷却水量需要保持一个{zd1}值，否则易失效。

图8-14-1 文丘利式减温器工作原理图

图8-14-2 文丘利式减温器系统布置图

8.28 复合蒸汽雾化式减温器及其特点

复合蒸汽雾化式减温器

主体为蒸汽雾化喷嘴。

有两个进口，一个为冷却水入口，另一个为高压蒸汽入口。

冷却水先被高压雾化蒸汽雾化，再与主管道内蒸汽混合减温。

复合蒸汽雾化式减温器的特点

调节比高，可适用于蒸汽量变化较大的场合。

吸收距离非常短。

有较小的蒸汽压力降。

减温后蒸汽非常接近饱和蒸汽状态。

相对费用较高。

需接高压蒸汽。

图8-15 复合蒸汽雾化式减温器工作原理图

8.29 一体式减温减压器及其特点

一体化式减温器

减压阀及减温器合二为一。

一般为气动控制，减压阀具有降噪声装置，减温器为径向多喷嘴型。

一体式减温器的特点

占地面积极小。

吸收距离较短。

调节比较高，适用于高温压及蒸汽量变化较大的场合。

费用较高。

图8-16 一体式减温器工作原理图

8.210蒸汽减温水量如何计算

蒸汽减温水量计算

基于热量平衡的方法,可得出减温水量的值:

蒸汽释放的热量=减温水吸收的热量

MgX(Hi-Hd) = McX(Hd-Hc)

Mc = MgX(Hi-Hd)/(Hd-Hc)

其中:

Mc =减温水量kg/h

Mg =处理蒸汽质量kg/h

Hi =过热蒸汽焓值

Hd =减温后蒸汽焓值

Hc =减温水焓值

蒸汽减温水计算实例

将{zd0}流量为5000 kg/h, 最小流量为1000 kg/H,蒸汽压力为9barg, 温度为300度的过热蒸汽,减温为饱和蒸汽.冷却水的温度为150度, 计算减温水量:

MgX(Hi-Hd) = McX(Hd-Hc)

Mc = MgX(Hi-Hd)/(Hd-Hc)

其中:

Mc =减温水量kg/h

Mg =处理蒸汽质量kg/h

Hi =过热蒸汽焓值

Hd =减温后蒸汽焓值

Hc =减温水焓值

可得到: {zd0}减温水量: 637 kg/h

最小减温水量: 127 kg/h