1、热电技术 2010年第2期(总第1()6期) 伞状雾化可调喷嘴的设计及应用 孙 丽，陈立龙 (杭州华惠阀门有限公司，浙江杭州311122) 摘要针对工艺参数变化范围大的工况，常规减温减压装 置存在减温水雾化不完全的状况，在喷嘴的设计中引入弹簧 或碟簧，利用弹簧力来提高减温水的雾化效果；阐述了伞状 雾化可调喷嘴在实际中的应用。 关键词减温减压装置 雾化 伞状雾化可调喷嘴 弹簧 碟簧 1 前言 减温减压装置广泛用于电站、轻纺、石化、食品 饮料加工及造纸等工业领域，在许多工业领域都是 以蒸汽、热水等介质作为动力能源，但各行各业由于 制造工艺或供热、制冷的需要，其参数往往与锅炉蒸 汽参数或汽轮机抽气参
2、数不匹配，故需要将高品质 蒸汽减温、减压来满足热设备用户的需要。随着集 中供热量的增加和现代化大机组的不断投入，减温 减压装置的应用将更加广泛。 减温减压装置是对电站或工业锅炉以及热电厂 等处输来的一次蒸汽转化为适合工业生产要求的温 度和压力的二次蒸汽，即进行减温减压处理。减温 过程主要通过喷嘴向蒸汽喷减温水来实现，减温水 的雾化决定了减温减压装置的减温性能、使用寿命 和二次蒸汽温度，而喷嘴的结构是影响减温水雾化 效果的主要因素。 在稳定工况情况下，减温系统喷嘴一般采用传 统笛型喷嘴。然而当蒸汽或减温水工艺参数变化范 围大时，笛型喷嘴由于流通面积固定不能随减温水 的流量和压力的变化而变化，使减
3、温水雾化不良，导 致减温效果降低或不能减温。超温会使有关零部件 过热，缩短使用寿命，甚至产生超温而发生严重的停 车事故。 随着工业的不断发展，蒸汽工艺参数变化范围 大的工况越来越多，蒸汽的使用工况越来越复杂，传 统的减温喷嘴已不能完全满足要求。伞状雾化可调 喷嘴在设计中引入弹簧或碟簧，当减温水的流量或 压力发生变化时，利用弹簧力来自动调节喷嘴的开 度达到改变喷嘴的流通面积，以使减温水恒速雾化。 一32一 伞状雾化可调喷嘴结构紧凑，可加工性好，工作可靠 性高，密封性好，不仅可以用于稳定工况，也可用于 蒸汽流量及温度、压力变化范围大，减温水压力不稳 定等工况。 2 减温减压装置减温的工作原理 减温
4、减压装置的减温过程都是采用将减温水经 喷嘴直接喷人蒸汽中的混合式减温方式，减温水经 喷嘴雾化成的小水滴在蒸汽中吸收热量，温度不断 升高，然后汽化与一次蒸汽混为一体，从而降低一次 蒸汽温度。 减温过程在理想状态下属于等焓过程，遵循热 平衡方程： Ql x il+Qb X ib=Q2i2 (1) 由此可得： Qb= (2) 其中：Q 一次蒸汽流量，(kgmin)； Q ：减温水流量，(kgmin)； Q ：二次蒸汽流量，(kgmin)； i ：一次蒸汽焓，(kCalkg)； ib：减温水焓，(kCalkg)； i2：二次蒸汽焓，(kCalkg)； 由式(2)可以看出：减温水的流量与一次蒸汽的 流量
5、、焓值及减温水的焓值、二次蒸汽的流量、焓值 有关。当蒸汽的流量及压力温度等变化范围大时， 减温水的变化范围也会变大。 当一次蒸汽温度一定时，小水滴的汽化主要与 水滴表面的张力和水滴内压力有关，减温水雾化的 越细对其汽化越有利。 3伞状雾化可调喷嘴的结构设计 伞状雾化可调喷嘴在设计中引入圆柱弹簧或碟 形弹簧，以使减温水恒速雾化，使经喷嘴喷出的减温 孙 丽等：伞状雾化可调喷嘴的设计及应用 水雾化得更细更稳定，使减温水汽化过程更充分。 伞状雾化可调喷嘴的结构简图见图1。 1喷嘴架 2螺母 3导问套 4弹簧(或碟簧) j喷水卒 6喷水头 图1 伞状雾化可调喷嘴简图 。 、 I一 j ， l I d 图
6、2喷嘴局部放大图 伞状雾化可调喷嘴的结构中最主要的零件是弹 簧(或碟簧)、喷水头、喷水座及导向套。喷嘴的流通 面积fk(图1一I)可由凸台面的计算公式得出： fk： Ah (3) 一般取0=45。，得： fk： 盯(d h)h (4) 由式(4)可知，喷嘴的最大流通面积仅与喷水头 关闭位置处直径d及喷嘴开度h有关。 喷嘴的最大流量由流体计算公式得出： Qb=01594 x uz xPrb (5) 由式(5)也可得出喷嘴的压降AP： P=( ) (6) 01594 X UZ Xrhfk 弹簧力由下式可得： F： P q 其中：fk：喷嘴的流通面积，(em )； d：喷水头关闭位置处直径(cm)；
7、 h：喷嘴开度，(cm)； UZ：流量系数； AP：喷嘴的压降，(kgcm )； rb：减温水比重，(m kg)； F：弹簧力，(k )。 由图1可知弹簧的变形量即为喷嘴的开度，根 据弹簧力及弹簧变形，可以选择适当刚度的弹簧或 碟簧。根据减温减压装置的减温水参数可设计不同 压降的喷嘴，在减温水压力较低时，选用刚性较低的 弹簧，而在减温水压力高的工况采用碟簧。 喷嘴在装配时，必须保证尺寸，且使弹簧或碟簧 处于预紧状态，有效保证喷嘴的密封性。使用时，减 温水经给水法兰进入喷嘴架腔内，通过喷水座上的 小孔进人喷水头处，当减温水的压力达到一定值时 使弹簧压缩，喷嘴打开。 4伞状雾化可调喷嘴的应用 伞状
8、雾化可调喷嘴可安装于减压阀内，形成减 温减压一体式结构；在高温高压及超高压工况时，为 减少热交变应力，伞状雾化可调喷嘴安装于文丘里 管道内。见图2、3： 图3一种新型减温减压阀内的喷嘴 (下转第37页) 一33 宋云华300MW锅炉燃烧器改造 次油耗1175t； 4号机组未加装等离子点火稳燃装置启停25 次共耗油22098t(包括2月13日配合进行轴系振 动监测和诊断试验启动耗油121t)。加装等离子点 火稳燃装置后启停2次共耗油2192t，平均每次油 耗1096t。 112月份全厂耗油60542t，比同期少耗油 51581t。其中：点火用油48092t，占全厂用油的 7944，比去年同期51
9、3上升了2814。全厂 助燃用油12450t(包括机组定期试投油枪用油 24t)，占全厂用油的2056，比去年同期487下 降了2814。 从以上数据可以看出，机组加装等离子点火稳 燃装置后在启动中虽因启动时间要求有一定耗油， 但总体节油效果非常显著。 42环保及社会效益 在点火初期投用了等离子装置代替油枪，避免 了油雾对电除尘器极板的污染。当排烟温度达到出 灰要求时，电除尘装置可尽早投入使用，减少了点火 初期排放大量烟尘对环境的污染。由于低负荷稳燃 有利于燃烧的稳定，飞灰和炉渣的含碳量减小，粉煤 灰的综合利用率高，也减少了对环境的污染。 、 5 结束语 通过一年多的实际应用，等离子点火装置完
10、全 实现了传统油枪点火及稳燃的功能，且等离子点火 和稳燃与传统的燃油相比具有经济、环保、高效、简 单、安全等优点。 参考文献 12号炉等离子点火及稳燃系统专项技术交底R，烟 台；烟台龙源电力技术股份有限公司，2008 2魏薇等离子点火技术在宣威电厂l0号机组中的应 用J，中国电力，2005(3)；5861 3陈钦，赵华，陈石明等离子点火燃烧器在宁海电厂的 应用J，浙江电力，2007(5)；2730 4刘堂礼，孙叶柱利用等离子点火技术实现锅炉大幅度 节油J，电力建设，2006(12)；3740 (上接第33页) 图4第二代高温高压减温减压装置喷嘴布置 在实际应用中，可根据减温水的流量，合理设计
11、喷嘴的流通能力及数量，保证减温水与蒸汽流量按 精确的比例喷人，使所有喷人的减温水均可达到极 细的雾化，以适应负荷的大幅变化及小流量的工况。 喷嘴安装于阀门上的方式还有很多种(比如直 接装于阀体的出口通道中)，按实际情况合理布置。 该喷嘴的开发与设计，改变了传统减温减压装 置减温水喷嘴的不可调节性，采用了弹簧或碟簧结 构，在实际使用中密封好，可靠性高，在蒸汽的工艺 参数变化范围较大时仍可以达到理想的使用参数， 可以满足用户参数变化范围大的复杂工况的需要。 通过实际运行，证明该喷嘴设计合理，使用性能好， 通用性好，生产成本低，技术属国际先进水平。 5结束语 采用了弹簧式伞状雾化可调喷嘴的一种新型减 温减压装置，主要用于中温中压及次高压参数的工 况，实际使用性能稳定可靠，2007年荣获杭州市科 学技术奖三等奖，2008年取得国家实用新型专利。 采用了碟簧式伞状雾化可调喷嘴的第二代高温高压 减温减压装置，主要用于高温高压参数的工况，广泛 应用于列入国家火炬计划项目的高温高压减温减压 装置上，该项目2008年取得国家实用新型专利。 一37
