

蒸汽減溫減壓常見問題
近幾年,隨著國家節能降碳和綠色發展政策的推進,各行各業的蒸汽用戶采用熱電聯產集中供汽或自有熱源供汽方式,汽源主要以過熱蒸汽為主。
過熱蒸汽導熱系數與空氣一樣低,是一種不良導熱體。因此,相較飽和蒸汽,過熱蒸汽會降低換熱效率和設備生產效率。此外,使用過熱蒸汽時,不僅對管道、設備要求更高,而且設備受熱面因承受溫度波動大和上下部分溫差大而產生局部應力和變形,容易導致焊縫開裂和密封泄漏。
于是,對于絕大部分過程設備,蒸汽用戶需要通過減溫減壓將過熱蒸汽轉化為飽和蒸汽。目前,水噴霧式減溫器應用比較普遍。遺憾的是,我們經過多年市場調研和其它途徑了解到,我國現行應用的蒸汽減溫減壓系統中無法正常運行者高達90%以上。鑒于此,孚雷德下面針對減溫減壓系統存在的問題及其相關原因,與大家進行簡要分享。
安裝位置 絕大多數蒸汽用戶將減溫減壓系統安裝于外供汽源剛進入廠區的位置,理論上這樣可以降低下游供汽管道等級,但實際上出于安全考慮選擇管道時仍然依照減溫減壓前的蒸汽參數。因此,如此安裝位置不僅沒有帶來益處,反而因為壓力降低而承受增大管徑造成的投資及長期浪費增加。此外,因距用汽點較遠,減溫減壓系統無法對用汽點蒸汽壓力、溫度波動作出及時相應,導致用汽點壓力和溫度不穩。
蒸汽壓力 減溫減壓系統是在過熱蒸汽壓力穩定的前提下進行減溫,因而精確的壓力控制至關重要。如果蒸汽壓力波動較大,減溫后同樣的蒸汽溫度卻會顯示出不同的過熱度,無法實現穩定過熱度的效果。而實際應用中,大多數減溫減壓系統的蒸汽壓力波動較大,主要由壓力控制閥選型有誤或/和產品質量差所致,也有參數設定和調試問題因素。
減溫段口徑 提高減溫器內蒸汽和降溫水混合的整體速度有助于加劇湍流的產生,劇烈的湍流會延長單個水粒在減溫器內的滯留時間,使得換熱更加充分。蒸汽流速的提高除了可以通過節流獲得,還可依靠管徑的合理選擇實現。需要注意的是,速度過高的過熱蒸汽會產生許多嚴重問題。進入減溫器的蒸汽速度通常控制在40~60米/秒為宜。
補水壓力 對于噴霧式減溫設備而言,通過噴嘴的降溫水壓力降越大,霧化效果越好,而且較大的壓力降有利于提高其流速和產生更劇烈的湍流,劇烈的湍流能加速降溫水和過熱蒸汽的混合。這就對降溫水的供水壓力提出了較高要求,尤其在降溫水源溫度較高而壓力偏低的情況下,對供水泵的要求會非常嚴苛。
量程范圍 在生產過程中,蒸汽耗量隨生產負載變化,對于有些工藝,蒸汽流量波動很大。當過熱蒸汽的實際流量低于減溫器的量程范圍時,降溫水霧化效果以及與過熱蒸汽的混合效果會很差,減溫器出口蒸汽含水大。相反,當過熱蒸汽的實際流量超出減溫器量程時,出口蒸汽溫度會高出設定值,蒸汽過熱度依然過高。
減溫效果 當降溫水壓力偏低時,降溫水霧化、與過熱蒸汽混合效果差,減溫減壓系統出口蒸汽溫度很難有效降低到設定值。現場考察時發現,有的企業降溫水供水泵輸出壓力達不到注水要求壓力,有的甚至低于過熱蒸汽壓力,降溫水根本無法進入,這種現象在過熱蒸汽壓力20Barg以上的場合比較常見。當然,減溫器的質量問題無疑是影響降溫效果更常見的關鍵因素。
兩相流和水錘 在減溫器實際應用中,經常出現汽液兩相流和水錘現象。這樣的情形往往是由減溫水霧化效果差、與過熱蒸汽混合不充分引起。當然,降溫水供給量過大更會導致這種后果,而且問題會更加嚴重。正如上面提及,導致兩相流和水錘的,除了本文提到的多個技術方面因素,減溫器的質量也是關鍵原因。
壓力控制閥問題 高壓蒸汽通過減壓閥時產生蒸汽壓力的變化和劇烈的湍流,不但產生較大噪音,還會引起劇烈的高頻振動,容易引起閥芯震動和轉動,而且當工況溫度超過400℃時,閥門材質會出現蠕變和斷裂問題。這些現象都會導致壓力控制閥出現故障和失效。
減溫器壽命 在減溫器中,降溫水遇到高溫蒸汽后會迅速汽化,從而引起劇烈振動和高噪聲。如果噴嘴噴出的降溫水與減溫器管壁面發生直接接觸,該處壁面就會出現熱疲勞損傷,繼而產生裂紋。更嚴重的是,劇烈振動又會加劇裂紋的擴散,加快了減溫器的損壞。