鋼鐵蒸汽系統(tǒng)減壓閥節(jié)能改造

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之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現(xiàn)在介紹鋼鐵蒸汽系統(tǒng)減壓閥節(jié)能改造蒸汽在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。以鋼鐵企業(yè)為例,蒸汽是企業(yè)生產(chǎn)所使用的主要能源介質之一,同時也是生產(chǎn)的副產(chǎn)品,其主要作用是供熱及提供動力。蒸汽系統(tǒng)一般由發(fā)生裝置(如鍋爐等)、蒸汽輸送系統(tǒng)(包括管網(wǎng)及閥門)、蒸汽使用系統(tǒng)(包括換熱器及汽輪機等)組成。閥門作為蒸汽系統(tǒng)中調控裝置,在整個蒸汽系統(tǒng)中有非常重要的作用。
蒸汽系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大,節(jié)能的途徑也很多,本文主要從先導式減壓閥應用的角度談起。在蒸汽系統(tǒng)中,先導式減壓閥是采用控制閥體內(nèi)的啟閉件的開度來調節(jié)介質的流量,將介質的壓力降低,同時借助閥后壓力的作用調節(jié)啟閉件的開度,使閥后壓力保持在一定范圍內(nèi),在進口壓力不斷變化的情況下,保持出口壓力在設定的范圍內(nèi),保護其后的生活生產(chǎn)器具的一種裝置。
本文通過某鋼鐵企業(yè)厚板廠蒸汽系統(tǒng)先導式減壓閥并聯(lián)閥站的具體應用案例,從節(jié)能和設備安全的角度出發(fā),進行了系統(tǒng)設計。實際效果表明,達到了預期的目的。

減壓閥是通過調節(jié)，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。從流體力學的觀點看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的。然后依靠控制與調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內(nèi)保持恒定。



鋼鐵蒸汽系統(tǒng)減壓閥節(jié)能改造減壓閥的基本性能
一、減壓閥壓力特性：它是指流量g為定值時，因輸入壓力波動而引起輸出壓力波動的特性。輸出壓力波動越小，減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。
二、減壓閥調壓范圍：它是指減壓閥輸出壓力P2的可調范圍，在此范圍內(nèi)要求達到規(guī)定的精度。調壓范圍主要與調壓彈簧的剛度有關。
三、減壓閥流量特性：它是指輸入壓力—定時，輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當流量g發(fā)生變化時，輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低，它隨輸出流量的變化波動就越小。



1 先導式減壓閥的工作原理
先導式減壓閥結構示意圖見圖1,通過閥門下游管線的反饋管反饋壓力的變化情況,反饋管的壓力變化直接作用于先導閥的膜片下。



圖2 先導式減壓閥并聯(lián)閥站示意圖以某鋼鐵企業(yè)厚板廠蒸汽系統(tǒng)為例:蒸汽用戶主要有浴室、磨輥間、檢化驗室等,蒸汽由公輔總管DN150供給,減壓前蒸汽壓力為1.0-1.6MPa,減壓后蒸汽壓力為0.37-0.45MPa,蒸汽用量變化為1t/h-39t/h。原有活塞式減壓閥在蒸汽用量較小得時間段內(nèi)(非洗浴期間),開度過小,氣蝕嚴重,損壞頻繁。同時由于活塞式減壓閥密封性不好,當蒸汽用戶不再使用時,無法實現(xiàn)靜態(tài)減壓,導致閥后壓力持續(xù)上升,安全閥頻繁放散,造成能源浪費,據(jù)粗略估算,年蒸汽放散約9000t。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥為解決這一問題,經(jīng)設計選型采用華申·馬克丹尼公司的先導式減壓閥并聯(lián)閥站代替原有的活塞式減壓閥。改造后蒸汽系統(tǒng)壓力,流量穩(wěn)定,消除了蒸汽的放散,保證蒸汽的正常供給及使用。
根據(jù)蒸汽使用過程中負荷變化大的情況,分兩路進行減壓。先導式減壓閥并聯(lián)閥站由主減壓閥、輔減壓閥、安全閥、疏水閥、過濾器、截止閥、壓力表及管道組成。
當減壓閥后壓力低于主減壓閥設定值時0.37MPa時,主、輔減壓閥同時工作;當減壓閥后壓力低于輔減壓閥設定值0.45MPa而高于主減壓閥設定值時0.37MPa,僅輔減壓閥進行工作;當減壓閥后壓力高于輔減壓閥設定值0.45MPa,主、輔減壓閥都不工作,維持閥后壓力在輔減壓閥設定值。
實際生產(chǎn)中,當非洗浴期間,蒸汽用量小,通過輔減壓閥進行減壓供汽。當洗浴期間,蒸汽用量增大,輔減壓閥供汽量不足,壓力降至主減壓閥設定值以下時,主、輔減壓閥同時工作進行供汽。
由于先導式減壓閥調節(jié)精度高,可達到0.01MPa,使得主、輔減壓閥并聯(lián)工作成為可能。同時在不同蒸汽用量時采用不同減壓閥進行減壓的工作方式,穩(wěn)定了減壓后蒸汽的流量與壓力,避免了原有狀態(tài)下,活塞式減壓閥開度過小而造成的汽蝕及損壞。



減壓閥選用原則
1.在介質工作溫度比較高的場合，一般選用先導式活塞式減壓閥或先導式波紋管減壓閥。 
2.介質為空氣或水（液體）的場合，一般宜選用直接作用薄膜式減壓閥或先導式薄膜式減壓閥。 
3.介質為蒸汽的場合，宜選用先導活塞式減壓閥或先導波紋管減壓閥。
4.減壓閥進口壓力的波動應控制在進口壓力給定值的80％～105％，如超過該范圍，減壓閥的性能會受影響。
5.通常減壓閥的閥后壓力Pc 應小于閥前壓力的0.5 倍，即Pc<0.5P1。 減壓閥的每一檔彈簧只在一定的出口壓力范圍內(nèi)適用，超出范圍應更換彈簧。

減壓閥應根據(jù)使用要求來選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據(jù)所需大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應使其大于高輸出壓力0．1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，油霧器或定值器之前，并注意不要將其進、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。為了操作、調整和維修的方便，減壓閥一般應安裝在水平管道上。



對于此節(jié)能改造項目,原有活塞式減壓閥使用過程中,因不能適應用氣負荷的變化,一年內(nèi)3次更新減壓閥,2次在線修理均無效果,安全閥頻繁動作,造成能源浪費,環(huán)境噪音大大超標。
實施改造后至今已1年有余,先導式減壓閥并聯(lián)閥站使用狀態(tài)良好,供氣壓力穩(wěn)定,無放散現(xiàn)象發(fā)生。年節(jié)約蒸汽折合標煤950t,*。實踐表明,該節(jié)能措施有效。應用實踐證明,先導式減壓閥并聯(lián)閥站在蒸汽負荷波動較大的場合有很好的適應性。為蒸汽負荷波動較大場合下的蒸汽減壓設計提供了新的思路。設備運行穩(wěn)定,安全可靠,頗有推廣使用價值。




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