鋼鐵蒸汽系統減壓閥節能改造

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之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹鋼鐵蒸汽系統減壓閥節能改造蒸汽在工業生產中有著重要的作用。以鋼鐵企業為例,蒸汽是企業生產所使用的主要能源介質之一,同時也是生產的副產品,其主要作用是供熱及提供動力。蒸汽系統一般由發生裝置(如鍋爐等)、蒸汽輸送系統(包括管網及閥門)、蒸汽使用系統(包括換熱器及汽輪機等)組成。閥門作為蒸汽系統中調控裝置,在整個蒸汽系統中有非常重要的作用。
蒸汽系統節能潛力巨大,節能的途徑也很多,本文主要從先導式減壓閥應用的角度談起。在蒸汽系統中,先導式減壓閥是采用控制閥體內的啟閉件的開度來調節介質的流量,將介質的壓力降低,同時借助閥后壓力的作用調節啟閉件的開度,使閥后壓力保持在一定范圍內,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,保護其后的生活生產器具的一種裝置。
本文通過某鋼鐵企業厚板廠蒸汽系統先導式減壓閥并聯閥站的具體應用案例,從節能和設備安全的角度出發,進行了系統設計。實際效果表明,達到了預期的目的。

減壓閥是通過調節，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流元件，即通過改變節流面積，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系統的調節，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保持恒定。



鋼鐵蒸汽系統減壓閥節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，在此范圍內要求達到規定的精度。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 先導式減壓閥并聯閥站示意圖以某鋼鐵企業厚板廠蒸汽系統為例: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(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,無法實現靜態減壓,導致閥后壓力持續上升,安全閥頻繁放散,造成能源浪費,據粗略估算,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,經設計選型采用華申·馬克丹尼公司的先導式減壓閥并聯閥站代替原有的活塞式減壓閥。改造后蒸汽系統壓力,流量穩定,消除了蒸汽的放散,保證蒸汽的正常供給及使用。
根據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精度高,可達到0.01MPa,使得主、輔減壓閥并聯工作成為可能。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,穩定了減壓后蒸汽的流量與壓力,避免了原有狀態下,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適用，超出范圍應更換彈簧。

減壓閥應根據使用要求來選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據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,先導式減壓閥并聯閥站使用狀態良好,供氣壓力穩定,無放散現象發生。年節約蒸汽折合標煤950t,*。實踐表明,該節能措施有效。應用實踐證明,先導式減壓閥并聯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。設備運行穩定,安全可靠,頗有推廣使用價值。




[1]梁小元.蒸汽系統節能潛力思考.維綸通訊,2010(3):42-43.
[2]張金虎.PTA裝置蒸汽系統節能改造及探索,2009(6):183-184.
[3]斯派莎克工程(中國有限公司).蒸汽系統節約能源的.節能與環保,2009(9):56.
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[5]王建森張靜王崢嶸張瑋冀宏.一種減壓式先導閥結構參數分析.液壓與氣動,2010(9):59-61.與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求