汽液兩相流自動疏水閥工作原理

1、加熱器水位穩(wěn)定

運行實踐表明，汽液兩相流水位自動控制裝置投運后自調(diào)節(jié)能力強，當機組負荷在100%~60%范圍內(nèi)變化時，加熱器水位波動值為50~100mm，并能全自動工作，保證水位上不報警，下有水位。而且，調(diào)試操作簡單方便，一次調(diào)整到位后再不需進一步調(diào)整，可做到不用操作隨機啟停，減輕了運行人員的維護管理工作量。

2、可靠性明顯提高

由于汽液兩相流水位自動控制裝置同原水位調(diào)節(jié)器相比，無機械運行部件和電氣、氣動控制元件，因此水位器的故障率大幅度降低，減輕了現(xiàn)場檢修人員的維護工作量，使用壽命長。由于新型水位器是全密封裝置，因此無泄漏且安全可*。原有水位調(diào)節(jié)器的熱工控制系統(tǒng)和裝置全部取消，免除了熱工人員的維護管理。

3、提高經(jīng)濟效益

某電廠200MW機組6#機改造前給水溫度(2002年下半年平均值)為234.4℃，改造后給水溫度(2003年下半年平均值)為239.6℃，給水溫度上升5.2℃。根據(jù)200MW機組熱力計算結(jié)果;給水溫度每升高10℃，影響煤耗2.0g/kw·h。若扣除負荷因素，下半年發(fā)電量4.5億kw·h，則下半年節(jié)約標準煤450t，全年按9.0億kw·h發(fā)電量計算，則全年節(jié)約標準煤900t。改造后經(jīng)濟效益十分明顯。

汽液兩相流疏水器是應(yīng)用"兩相流理論""控制流體理論"開發(fā)的新一代節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，在火力發(fā)電機組運行中，為了提高蒸汽系統(tǒng)的效率和保證蒸汽設(shè)備的安全和經(jīng)濟運行，應(yīng)當盡可能地提高蒸汽的品質(zhì)。然而實際的蒸汽系統(tǒng)中經(jīng)常會有凝結(jié)水及空氣的存在，影響蒸汽系統(tǒng)的效率及安全。我們應(yīng)當設(shè)法經(jīng)常地、及時地將蒸汽中的凝結(jié)水及空氣(包括其他不可凝氣體)排出來，挖掘在用設(shè)備潛力，達到節(jié)能增效的目的。在這方面國內(nèi)與國外的差距是非常大的，我國從日本三菱、日立公司進口的機組中每臺機組約有200多只蒸汽自動疏水器，歐美機組包括俄羅斯機組也都有較多的疏水器。而國產(chǎn)同類機組幾乎很難找到一只疏水器，在一些凝結(jié)水較多的部位采用截止閥疏水，并規(guī)定一定的時間間隔去人為操作閥門啟閉。因為無法判斷凝結(jié)水的具體情況，一般不是造成凝結(jié)水的積存就是造成蒸汽的浪費。

差別為什么如此懸殊?這與日本缺乏能源資源是有關(guān)系的，以日本火電機組為例與國產(chǎn)機組比較，我們發(fā)現(xiàn)主要有以下兩個原因:

1.1與國家的能源政策和觀念有關(guān)

日本因為缺乏能源資源，能源的危機感促使日本在各個領(lǐng)域里都極為重視節(jié)能降耗。疏水器屬于節(jié)能產(chǎn)品，因此不僅其疏水器技術(shù)領(lǐng)先于歐美國家，疏水器在蒸汽系統(tǒng)上的應(yīng)用也是最廣泛、數(shù)量最多的(例如河北省三河發(fā)電廠兩臺三菱300MW級機組總共裝置了近五百只疏水器)，政府在疏水器之類節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用上都有具體的鼓勵政策，能源的危機感促使日本在各個領(lǐng)域里都極為重視節(jié)能降耗工作，其節(jié)能技術(shù)在世界上是處于領(lǐng)先地位的。

我國以往的觀念是"地大物博"、"物產(chǎn)豐富"，雖然在扭轉(zhuǎn)這種觀念，人們對節(jié)能逐漸有了新的認識。但火電廠長期以來只注意安全生產(chǎn)，忽略經(jīng)濟運行，致使對節(jié)能工作重視的不夠，象疏水器這樣的小東西更是無人問津。

1.2疏水器性能的認識不到位

國內(nèi)相當一部分人認為"疏水器裝的越多泄漏點越多"。我們曾發(fā)現(xiàn)有的電廠把許多疏水器拆下并將疏水管口封死，原因是疏水器的泄漏已經(jīng)影響了出力。因此有些電廠寧可用截止閥或球閥來代替疏水器，謔稱自動疏水器是"自動漏水器"，所以國產(chǎn)機組應(yīng)用自動疏水器較少。

二、汽液兩相流疏水器

該水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。在基本原理基礎(chǔ)上，技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)上達到了重大突破，其獨特的相變管(信號管)直接與本體連接方式、雙喉口結(jié)構(gòu)等設(shè)計思想解決了早期產(chǎn)品液位控制精確度不高、信號不準確的問題，同時，降低了調(diào)節(jié)汽量，減弱了后部管線的汽蝕及振動，尤其在300MW、600MW及以上機組效果更為顯著。

液位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)器和相變管構(gòu)成，調(diào)節(jié)器信號口通過相變管直接與被控制容器相連通。液位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)信號的采樣在被控制容器內(nèi)直接采集。

調(diào)節(jié)器由汽室和閥芯構(gòu)成，閥芯是漸擴結(jié)構(gòu)。這種分段式雙喉口獨特設(shè)計，使本裝置信號采集更準確，控制靈敏度更高，調(diào)節(jié)幅度顯著加寬。

三、汽液兩相流疏水器工作原理

汽液兩相流疏水器經(jīng)特設(shè)的前端閥芯受阻后，進入閥腔內(nèi)部，容器內(nèi)液位緩緩上升到相變管接口處，相變管由汽相信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嘈盘?。此時，前端疏水與液相管疏水混合，向特設(shè)的后端喉部流動。(后端閥芯為控制擴壓端)由于喉口面積設(shè)定不變，當液位上升到所需正常水位時，疏水排量最大;當液位降低時，用汽量信號增加，進入調(diào)節(jié)器內(nèi)部，使喉部疏水的有效通流面積減小，疏水排出量減少，從而達到控制水位目的。調(diào)節(jié)器內(nèi)汽量的多少決定疏水排量的大小，而調(diào)節(jié)汽量由加熱器內(nèi)液位的高低決定，通過相變管(信號管)采集，達到調(diào)節(jié)水位目的。

四、汽液兩相流疏水器技術(shù)特性

汽液兩相流疏水器結(jié)構(gòu)不同:

原有同類產(chǎn)品是整體閥芯，GH10型汽液兩相流疏水器是分段式閥芯，該產(chǎn)品最主要的關(guān)鍵部位是閥芯的孔徑計算。常規(guī)的計算方法只是停留在靜態(tài)狀態(tài)，及容器運行時，負荷保持不變，水位控制穩(wěn)定， 可想而知，機組運行時，負荷變化是經(jīng)常性的，那么，隨著負荷的變化，容器的抽汽量發(fā)生變化，抽汽冷凝水的量將隨之改變，容器內(nèi)的水位發(fā)生變化，固有設(shè)計方法已不能滿足控制水位的要求，西安國恒節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司在原有設(shè)計計算上，結(jié)合疏水器運行現(xiàn)狀，在經(jīng)過大量的計算運行試驗的基礎(chǔ)上，改進了計算方法，將計算中幾個重要的參數(shù)進行了微積分處理。這樣一來，設(shè)計出的疏水器可以滿足多工況運行要求，機組負荷變化。疏水器的排水量隨之變化，但容器內(nèi)的水位適中處于設(shè)定狀態(tài)。 原有同類產(chǎn)品調(diào)節(jié)汽管進入閥芯內(nèi)部的均為汽相信號，汽液兩相流疏水器高負荷段時是液相信號，低負荷時是汽相信號，因而降低了調(diào)節(jié)汽量，減弱了后部管線的汽蝕及振動。

HY-K8型型汽液兩相流疏水器控制更精確

原有同類產(chǎn)品汽信號從信號筒采集，從小孔進入調(diào)節(jié)器，環(huán)節(jié)多、阻力大，汽信號不準確、信號滯后，從而影響調(diào)節(jié)器控制的精確度。

HY-K8型型汽液兩相流疏水器直接在被控制容器內(nèi)采集(無信號筒)，汽相與液相在混合室充分混合，減少了達到熱平衡及壓力平衡的時間，因此信號更準確，調(diào)節(jié)性能更精確。

五、汽液兩相流疏水器適應(yīng)工況變化范圍更大

在滿負荷最大流量時，原有同類產(chǎn)品和HY-K810型汽液兩相流疏水器均能滿足生產(chǎn)要求。在低負荷小流量時，原有同類產(chǎn)品進入調(diào)節(jié)器內(nèi)的疏水壓力和氣的壓力幾乎平衡，由于小汽孔存在，衰減了汽壓，進入閥芯內(nèi)部的汽壓略小于疏水壓力，汽信號減弱，所以阻礙疏水的作用就弱，調(diào)節(jié)性能差。

汽液兩相流疏水器在低負荷時，由于結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進汽方式為環(huán)型進汽，汽壓不受影響，進入調(diào)節(jié)器內(nèi)的汽壓高于疏水壓力，汽信號準確，阻礙疏水的作用更強，調(diào)節(jié)性能好。而且液位波動更小、更穩(wěn)定。

取消信號筒，改為信號管直接采集汽信號，安裝更加簡單，現(xiàn)場管道布置更加簡潔。

HY-K8型汽液兩相流疏水器適用范圍擴大，對軸封加熱器、連排擴容器、熱網(wǎng)換熱器、閃發(fā)罐等工況不穩(wěn)定及石化、冶金企業(yè)等流量小、壓力低的設(shè)備更加合適。

六、汽液兩相流疏水器技術(shù)裝置組成

Ⅰ.相變管(信號管):其作用是根據(jù)液位高低采集汽相、液相信號。

Ⅱ.自調(diào)節(jié)液位控制器:是控制液位的主要設(shè)備。

Ⅲ.旁路閥:為閘板閥，其作用是:修正由于參數(shù)提供不準造成的誤差。

Ⅳ.入口閥:為閘板閥。

汽液兩相流疏水器Ⅴ.汽閥:為閘板閥。

Ⅵ.加熱器

Ⅶ.連接短管

七、(一)HY-K8型汽液兩相流疏水器設(shè)計參數(shù) 最大工作壓力:≤16MPa;

最大工作溫度: ≤455℃;

調(diào)節(jié)汽用量:約為疏水容積流量的1-3‰;

可通流量:根據(jù)最大流量設(shè)計。

(二)型汽液兩相流疏水器外型圖:

汽液兩相流疏水器1.殼體材質(zhì)為#20鋼

2.殼體內(nèi)閥芯材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)不銹鋼 (C)HY-K8型汽液兩相流疏水器外型參考尺寸及重量:

(1) Φ273 Dn250的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg): 壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

1.6Mpa L×G×H 320×405×340 Φ=200 115

(2) Φ219 Dn200的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

1.6Mpa L×G×H 297×340×310 Φ=185 85

(三) Φ159 Dn150的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

10Mpa L×G×H 438×315×335 Φ=220 113

6.3Mpa L×G×H 418×295×345 Φ=180 94

4.0Mpa L×G×H 364×270×305 Φ=185 72

2.5Mpa L×G×H 277×270×275 Φ=185 59

1.6Mpa L×G×H 264×250×265 Φ=185 47

(四) Φ133 Dn125的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

10Mpa L×G×H 438×315×335 Φ=220 113

6.3Mpa L×G×H 418×295×345 Φ=180 94

4.0Mpa L×G×H 364×270×305 Φ=185 72

2.5Mpa L×G×H 277×270×275 Φ=185 59

1.6Mpa L×G×H 264×250×265 Φ=185 47

(五) Φ108 Dn100的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 400×250×321 Φ=180 67

4.0Mpa L×G×H 360×235×287 Φ=165 52

2.5Mpa L×G×H 269×235×257 Φ=165 47

1.6Mpa L×G×H 264×220×225 Φ=165 38

(六) Φ89 Dn80的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 392×210×287 Φ=180 63

4.0Mpa L×G×H 327×200×240 Φ=165 51

2.5Mpa L×G×H 256×200×214 Φ=165 45

1.6Mpa L×G×H 255×200×210 Φ=165 35

(七) Φ76 Dn65的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 340×200×265 Φ=180 58

1.6Mpa L×G×H 234×185×205 Φ=165 28

(八) Φ57 Dn50的汽液兩相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

壓 力 長×寬×高 尺 寸 相變管接口法蘭尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 367×175×243 Φ=155 39

4.0Mpa L×G×H 284×165×227 Φ=140 35

1.6Mpa L×G×H 220×165×183 Φ=140 20

汽液兩相流疏水器相變管選取規(guī)格如下:

(一)、正常情況:(廠方不特殊要求)

(1、)汽液兩相流疏水器規(guī)格為:Ф57、Ф76、Ф89、Ф108、Ф133、Ф159六種。

(2、)汽液兩相流疏水器規(guī)格與相變管規(guī)格統(tǒng)一如下:

Ф159汽液兩相流疏水器，相變管選型為Ф89

Ф133汽液兩相流疏水器，相變管選型為Ф76

汽液兩相流疏水器Ф108汽液兩相流疏水器，相變管選型為Ф57

Ф89汽液兩相流疏水器，相變管選型為Ф57

Ф76汽液兩相流疏水器，相變管選型為Ф57 Ф57汽液兩相流疏水器，相變管選型為Ф38

(二)、非正常情況:

(1、)可根據(jù)客戶實際要求定做;

(2、)特殊定做前，需業(yè)務(wù)員或工程部人員和客戶進行溝通。

八、汽液兩相流疏水器特點:

Ⅰ 液位自調(diào)節(jié)性能強:

極強的調(diào)節(jié)能力，能夠適用于調(diào)峰機組和工況變化大的設(shè)備，滿足機組負荷變化30%--100%，水位波動控制在正常水位的±50mm以內(nèi)。

Ⅱ 可靠性高，免維護:

無機械活動部件、無氣動、電動控制系統(tǒng)，設(shè)計原理先進，可靠性高，具有免維護的突出特點。

Ⅲ 無泄漏，安全性高:

本裝置全密閉結(jié)構(gòu)，無任何活動泄漏點，出廠前嚴格按國家標準進行打壓和探傷等檢驗過程。

Ⅳ 壽命長:

內(nèi)芯采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，能滿足設(shè)備長期運行的要求，設(shè)計使用壽命10年。

Ⅴ 緩解汽蝕現(xiàn)象:

液位控制穩(wěn)定，大大緩解了管道內(nèi)汽蝕和振動現(xiàn)象。

Ⅵ 易安裝:

本裝置無需電氣控制系統(tǒng)，系統(tǒng)簡化，便于現(xiàn)場安裝。

Ⅶ 適用性強:

對于工況變化較大，流量較大的各類換熱、擴容設(shè)備均可適用

九、汽液兩相流疏水器的正確選擇

選擇疏水器時，不能單純從最大排放量選擇，應(yīng)特別注意:"絕不允許只根據(jù)管徑大小來套用疏水器" 。而必須根據(jù)疏水器選擇原則并結(jié)合凝結(jié)水系統(tǒng)的具體情況來選用。一般情況下，應(yīng)按以下三個方面選用。

首先根據(jù)加熱設(shè)備和對排出凝結(jié)水的要求，選擇確定疏水器的型式。

對于要有最快的加熱速度，加熱溫度控制要求嚴的加熱設(shè)備，需保持在加熱設(shè)備中不能積存凝結(jié)水，只要有水就得排，則選擇能排飽和水的機械型疏水器為最好。因為它是有水就排的疏水器，能及時消除設(shè)備中因積水造成的不良后果，迅速提高和保證設(shè)備所要求的加熱效率。

對于有較大的受熱面，對加熱速度、加熱溫度控制要求不嚴的加熱設(shè)備，可以允許積水，如:蒸汽采暖疏水、工藝伴熱管線疏水等。則應(yīng)選用熱靜力型疏水器為最好。

對于中低壓蒸汽輸送管道，管道中產(chǎn)生的凝結(jié)水必須迅速完全排除，否則易造成水擊事故。蒸汽中含水率提高，使蒸汽的溫度降低，滿足不了用汽設(shè)備工藝要求。因此，中低壓蒸汽輸送管道選用機械型疏水器為最好。

十、結(jié)束語

近些年來國內(nèi)火電站的運行和管理水平在不斷提高，但是距國外先進國家尚存在著一定的差距，特別是在節(jié)能方面。蒸汽是火電站的功能傳遞的最主要載體，如何提高蒸汽的品質(zhì)、提高蒸汽的熱效率，是"革新挖潛"、"節(jié)能增效"的有效途徑。蒸汽自動疏水器對于蒸汽系統(tǒng)是必不可缺的，因此，進一步了解疏水器、正確選擇和應(yīng)用疏水器，對技術(shù)人員及管理者都有非?，F(xiàn)實的意義。

雖然在老機組改造、新建、擴建工程中選用TLV閥需花費大量資金，但據(jù)國外有關(guān)資料對設(shè)置疏水器的經(jīng)濟性進行統(tǒng)計表明，一般在半年內(nèi)的節(jié)能效益可以收回投資疏水器的全部費用，因此，可以說在蒸汽系統(tǒng)上設(shè)置疏水器實際上是一項高回報的投資行為。

在石化、化工、紡織、輕工、電力等行業(yè)，都大量地使用蒸汽。及時排除蒸汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水、減少蒸汽的泄漏;提高蒸汽使用設(shè)備的熱效率等問題。得到了各門的普遍重視，蒸汽疏水器就是解決這些問題的主要裝置。疏水器也稱疏水閥，也稱自動排液器，它是用在蒸汽加熱設(shè)備或蒸汽輸送管網(wǎng)上，起自動阻汽排水作用的裝置。汽液兩相流疏水器。