文丘里型减温器在机外涂布机蒸汽冷凝水系统中的应用

于雷

摘 要：介绍了文丘里型减温器的结构、工作原理、安装要求及其在机外涂布机蒸汽冷凝水系统中的应用和相关计算。

关键词：文丘里；减温器；蒸汽冷凝水系统；涂布机

中图分类号：TS734

文献标识码：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.09.013

Abstract：The structure， working principle， installation requirements of venturi type desuper heater， and its application in steam and condensate system of off-time coating machine as well as the related calculation were introduced.

Key words：venturi； desuper heater； steam and condensate system； coating machine

近年来，随着天然气能源成本的提高，越来越多的造紙企业选择将机外涂布机烘箱加热系统由原来的天然气燃烧炉加热系统改造为蒸汽冷凝水系统，以便降低生产成本，提高产品的市场竞争力。本文以国外某机外涂布机加热系统改造项目为例，主要介绍改造后的蒸汽冷凝水系统中文丘里型减温器的应用，以供造纸同行借鉴。

1 过热蒸汽

如果将饱和蒸汽继续加热，其温度就会超过饱和温度而形成过热蒸汽。过热蒸汽有很多的应用领域，如推动汽轮机转子发电等。但在过程加热领域，过热蒸汽却不是一个理想的换热媒介。主要原因如下：

（1）过热蒸汽必须先冷却到饱和温度才能释放出蒸发焓，从过热蒸汽冷却到饱和温度所放出的热量与蒸发焓相比来说很小，过热蒸汽在温度降到饱和蒸汽前，属不凝结气体。

（2）过热蒸汽会降低烘缸传热强度。

（3）纯饱和蒸汽传热属于膜状冷凝及少量珠状凝结，而过热蒸汽放热系数远低于饱和蒸汽，过热蒸汽传热属于气体传热，没有相态转变的流体传热。

（4）过热蒸汽温度高，造成局部表面温度高，影响产品质量，阀门、垫片容易损坏，增加漏气点和漏气量，也影响旋转接头安全运行，增加维修工作量。

（5）过热蒸汽在换热面形成温度梯度，产生热应力。

（6）温度过高，耐温材料要求高，换热系数变化，难控制计量。

因此，在过程加热领域，需要使用减温器将过热蒸汽降温，形成饱和蒸汽或微过热蒸汽使用。

2 文丘里型减温器结构和工作原理

文丘里型减温器是一种直接接触型蒸汽降过热装置，它将减温水直接喷入蒸汽管道，从而降低过热蒸汽的温度。该装置利用文丘里原理产生非常高的速度以及湍流来使冷却液和过热蒸汽充分混合，从而实现最佳的减温效果。减温后的蒸汽接近饱和温度，有利于提高换热效率，同时也可使下游的设备得到有效的温度保护。其结构示意如图1所示，内部结构图如图2所示。

3 机外涂布机蒸汽冷凝水系统

将机外涂布机原天然气燃烧炉加热系统拆除，改造为蒸汽冷凝水系统，机外涂布机蒸汽系统流程见图3。由图3可知，该系统使用8组新鲜蒸汽加热器为烘箱提供热源。来自电厂1.2 MPa的过热蒸汽（温度305℃）进车间后依次经过压力控制阀和减温器将过热蒸汽降温至饱和蒸汽（温度191℃）；8组新鲜蒸汽加热器的蒸汽均来自于饱和蒸汽主管道，均由送风温度控制回路精准的控制每一组加热器的蒸汽供应量，确保将热风加热到设定值；换热后的冷凝水经过疏水阀后送入汽水分离器；汽水分离器的闪蒸汽被送入闪蒸汽加热器进行新风预热，换热后产生的冷凝水进入1#空气分离罐，分离后的闪蒸汽进入表面冷凝器进行热量回收，分离后的冷凝水送至汽水分离器泵的入口；表面冷凝器需通入冷却水，冷却水经过换热后形成温水，可送至纸机网部毛毯清洗；汽水分离器中一部分冷凝水通过减温器高压冷凝水泵送至减温器进行蒸汽减温；剩余冷凝水泵送至冷凝水换热器进行新风的预热，提高了新风的送风温度，减少了新鲜蒸汽的使用。

由于闪蒸汽和冷凝水对新风的预热作用，大大降低了新鲜蒸汽的消耗量，节约了能耗。同时汽水分离器的闪蒸汽出口设置了压力变送器，可以控制汽水分离器的压力。2#空气分离罐顶部管道连接真空泵入口，真空泵将系统中所有不凝结气体抽出，真空泵入口配备真空调节回路，可调节真空度大小。

4 文丘里型减温系统计算

4.1 减温器尺寸

减温器尺寸与蒸汽管道尺寸保持一致即可，蒸汽管道尺寸计算见公式（1）。

4.3 减温器安装注意事项

（1）安装方向

减温器可以水平或垂直安装，垂直安装时蒸汽流向须向上，现场安装图见图4。

（2）温度变送器的安装位置

在减温器温度变送器中喷水点和温度探头之间的距离至关重要，如果温度探头过于靠近喷水点，若水尚未完全蒸发，则温度探头会给出一个错误信号。其中温度探头的位置取决于很多因素，最重要的是剩余过热度，表2为斯派莎克公司安装实验数据，可作为安装距离参考。

5 结 论

综合上述文丘里型减温系统的相关计算，合适尺寸和性能的减温器可确保蒸汽冷凝水系统在机外涂布机不同车速下提供稳定的饱和蒸汽，因此，该减温器稳定了系统的运行，降低了蒸汽消耗量，减少了自控阀密封件的维修率，进而提高了文丘里型减温系统在市场的竞争力。

参 考 文 献

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（责任编辑：董凤霞）