﻿ 蒸汽减温管路改进
 舰船科学技术  2017, Vol. 39 Issue (8): 104-109 PDF

Improvement of steam desuperheating pipeline
WU Hao, HU Zhi-min, YAN Hai-ling
Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan 430205, China
Abstract: Steam desuperheating pipeline model is established through analyzing the work procedure of steam desuperheating pipeline. To solve the problem of pipes and valves of steam desuperheating pipeline being perforated, a velocity-slowdown and humidity-control solution is proposed. The system simulation shows that steam quality is ameliorated and also provides a reference for setting the system.
Key words: spray desuperheating     AFT
0 引　言

 图 1 蒸汽减温管路流程图 Fig. 1 Flow Chart of Steam Desuperheating Pipeline
1 故障分析 1.1 机理分析

1.2 机理分析模型

 图 2 区域机理分析模型 Fig. 2 Analysis model of regional mechanism

 ${H_{\rm{0}}}{\rm{ = }}{H_{\rm{1}}}\text{，}$ (1)

 ${m_{\rm{0}}}{\rm{ = }}{m_{\rm{1}}}\text{，}$ (2)

 ${P_{\rm{1}}} - {\rm{ }}{P_{\rm{2}}} = \frac{{\lambda {V^2}L}}{{2\nu D}}\text{。}$ (3)

 图 3 区域一管路计算模型 Fig. 3 Analysis Model of Region 1

 图 4 喷淋水流量计算模型 Fig. 4 Calculation model of spray water flow

 图 5 喷水减温器及喷嘴结构图 Fig. 5 The structure of spray type desuperheater and spray nozzle

 图 6 计算流程框图 Fig. 6 Diagram of calculation process

 ${m_1}{H_1} + {m_2}{H_2} = {m_3}{H_3}\text{，}$ (4)

 ${m_1} + {m_2} = {m_3}\text{。}$ (5)

 图 7 工作蒸汽流量与阀门通流等效直径关系曲线 Fig. 7 Relation between working steam flow and valve equivalent diameter

 图 8 冷却水流量与阀门等效直径关系曲线 Fig. 8 Relation between desuperheating water flow and valve equivalent diameter

 图 9 截止阀 2 前压力与阀门等效直径关系曲线 Fig. 9 Relation between upstream pressure of stop valve 2 and valve equivalent diameter

 图 10 混合物流速与阀门等效直径关系曲线 Fig. 10 Relation between the velocity of the mixture and valve equivalent diameter

 图 11 通过阀 2 的介质流速与阀门等效直径关系曲线 Fig. 11 Relation between the velocity of medium through the valve 2 and valve equivalent diameter
2 改进措施

2.1 改进措施一

1）将原 1 条 DN50 进汽管路改进成 2 条并联的 DN32 进汽管路；

2）在 2 条并联的 DN32 进汽管路分别增加节流孔板组，将 2 条进汽管路的进汽量分别控制在 400 kg/h 和 800 kg/h。正常工况下，只运行 400 kg/h 支路；事故工况下，根据实际情况择机运行 800 kg/h 支路或 2 条支路同时运行。

 图 12 增加孔板管路计算模型 Fig. 12 Calculation model of pipeline with orifice plate

1）支路 1 的一级节流孔板等效直径 7.5 mm，二级节流孔板等效直径 9.5 mm，工作蒸汽质量流量 407.6 kg/h。假设用汽设备换热功率足够大，此时末端混合物的工作压力为 0.1 MPa，此时工作蒸汽流量为 449.1 kg/h。

2）支路 2 的一级节流孔板等效直径 10.5 mm，二级节流孔板等效直径 13 mm，工作蒸汽质量流量 805.6 kg/h。假设用汽设备换热功率足够大，此时末端混合物的工作压力为 0.1 MPa，此时工作蒸汽流量为 887.7 kg/h。

2.2 改进措施二

1）凝给水压力在 2.8～3.5 MPa 区间内变化时，喷淋水流量随着压力的升高而增大，但数值变化较小，即该区间内的凝给水压力对喷水量的影响较小，具体计算结果如图 13所示。

2）混合物流速与喷水量大小关系不大，但受用汽设备进汽压力的影响较大，压力越高，流速越低。具体计算结果如表 2所示。

 图 13 减温水压力—喷水流量关系曲线 Fig. 13 Relation between desuperheating water pressure and water flow rate curve

①正常使用状态，进入用汽设备的减温蒸汽流速较低，满足设计规范要求，不会对管路及阀门造成冲刷腐蚀；

②将用汽设备进汽压力稳定在 0.4 MPa 能有效降低各工况下的减温蒸汽流速及大幅减小减温蒸汽对蒸汽减温管路的冲刷腐蚀。同时合理选取喷淋口的等效直径，能确保在额定工作状态下减温蒸汽为饱和状态，且其干度值较高，保证了减温蒸汽中的液滴颗粒较小。

1）根据 2 条加热蒸汽管路配置 2 台喷水减温器，且该 2 条喷水减温器串联连接；

2）将喷淋口等效直径由 1.8 mm 调整至 0.25 mm 和 0.3 mm，有效控制喷水量。

3）将蒸汽减温管路直径由 50 mm 调整至 80 mm，降低进汽管路内减温蒸汽流速。

4）需合理控制用汽设备换热管壳侧水位，使换热管的实际换热功率与略大于加热蒸汽的加热功率，从而使用汽设备进汽压力维持在 0.4 MPa 附近，降低减温蒸汽的流速。

3 结　语

1）泄放水进汽管路易发生腐蚀穿孔故障的主要原因为工作蒸汽未能有效精确控制及喷水减温器实际喷水量远大于实际需求值。

2）通过采取“精确控制工作蒸汽量”和“喷水量的适应性控制” 2 条改进措施，并考虑实船使用情况及设计能力采用 2 条工作蒸汽支路，能在保证用汽设备加热需求的基础上，有效降低进入用汽设备的减温蒸汽流速，从而消除其对进汽管路及阀门的冲刷腐蚀。

3）用汽设备就进汽截止阀操作方式由手动调节调整为全关全关，降低了船员的劳动强度。

 [1] HG/T 20570.　15-1995, 管路限流孔板的设置[S].　北京, 中国寰球化学工程公司, 1995. HG/T 20570. 15-1995, Setup of the pipeline restriction orifice[S]. Beijing, The Chemical Engineering Company of China, 1995. [2] DL/T 5054-1996, 火力发电厂汽水管道设计技术规定[S]. 北京, 中国电力出版社, 1996. DL/T 5054-1996, Technical regulations of steam-water pipeline design in thermal power plant[S]. Beijing, China Electric Power Press, 1996.