伞状雾化可调喷嘴的设计及应用.pdf

热电技术 2 0 1 0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 3 1 1 1 2 2 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 3 2 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 Q l x i l Q b X i b Q 2 i 2 1 由此可得 Q b 2 其中 Q 一次蒸汽流量 k g m i n Q 减温水流量 k g m i n Q 二次蒸汽流量 k g m i n i 一次蒸汽焓 k C a l k g i b 减温水焓 k C a l k g i 2 二次蒸汽焓 k C a l k g 由式 2 可以看出 减温水的流量与一次蒸汽的 流量 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 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 f k 图 1一I 可 由凸台面的计算公式得出 f k A h 3 一 般取 0 4 5 得 f k 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 Q b 0 1 5 9 4 x u z x P r b 5 由式 5 也可得出喷嘴的压降 A P P 6 0 1 5 9 4 X U Z X r h f k 弹簧力 由下式可得 F P q 其 中 f k 喷嘴的流通面积 e m d 喷水头关闭位置处直径 c m h 喷嘴开度 c m U Z 流量系数 A P 喷嘴的压降 k g c m r b 减温水 比重 m k g 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 3 7页 一 3 3 宋云华 3 0 0 M W 锅 炉燃 烧 器改造 次油耗 1 1 7 5 t 4号机组未加装等离子点 火稳燃装置启停 2 5 次共耗油 2 2 0 9 8 t 包括 2月 1 3日配合进行轴系振 动监测和诊断试验启动 耗油 1 2 1 t 加装等离子点 火稳燃装置后启停 2次共 耗油 2 1 9 2 t 平均 每次油 耗 1 0 9 6 t 1 1 2月 份全 厂耗 油 6 0 5 4 2 t 比同期少 耗 油 5 1 5 8 1 t 其 中 点 火用 油 4 8 0 9 2 t 占全 厂用 油 的 7 9 4 4 比去年同期 5 1 3 上升了 2 8 1 4 全厂 助燃用 油 1 2 4 5 0 t 包 括 机 组 定期 试 投 油枪 用 油 2 4 t 占全厂用油的 2 0 5 6 比去年同期 4 8 7 下 降了 2 8 1 4 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 4 2 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 1 2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 2 0 0 8 2魏 薇 等离子点火技术在宣威电厂 l 0号机组中的应 用 J 中国电力 2 0 0 5 3 5 8 6 1 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 2 0 0 7 5 2 7 3 0 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 2 0 0 6 1 2 3 7 4 0 上接第 3 3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 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