鋼鐵冶煉蒸汽系統(tǒng)先導活塞式減壓閥優(yōu)化改造方案

鋼鐵冶煉蒸汽系統(tǒng)先導活塞式減壓閥優(yōu)化改造方案

蒸汽在工業(yè)生產中有著重要的作用。以鋼鐵企業(yè)為例,蒸汽是企業(yè)生產所使用的主要能源介質之一,同時也是生產的副產品,其主要作用是供熱及提供動力。蒸汽系統(tǒng)一般由發(fā)生裝置(如鍋爐等)、蒸汽輸送系統(tǒng)(包括管網及閥門)、蒸汽使用系統(tǒng)(包括換熱器及汽輪機等)組成。閥門作為蒸汽系統(tǒng)中調控裝置,在整個蒸汽系統(tǒng)中有非常重要的作用。

蒸汽系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大,節(jié)能的途徑也很多,本文主要從先導式減壓閥應用的角度談起。余熱、余能發(fā)電是鋼鐵企業(yè)實現循環(huán)經濟的必由之路，也是鋼鐵企業(yè)降耗增效和開展節(jié)能減排的有效措施。利用無線通訊終端和自動化技術，實現鋼廠低壓蒸汽的全工況自動調節(jié)發(fā)電技術，將無線通訊技術融入工廠的DCS系統(tǒng)中，

在蒸汽系統(tǒng)中,先導式減壓閥是采用控制閥體內的啟閉件的開度來調節(jié)介質的流量,將介質的壓力降低,同時借助閥后壓力的作用調節(jié)啟閉件的開度,使閥后壓力保持在一定范圍內,在進口壓力不斷變化的情況下,保持出口壓力在設定的范圍內,保護其后的生活生產器具的一種裝置。

鋼鐵冶煉蒸汽系統(tǒng)先導活塞式減壓閥優(yōu)化改造方案

本文通過某鋼鐵企業(yè)厚板廠蒸汽系統(tǒng)先導式減壓閥并聯閥站的具體應用案例,從節(jié)能和設備安全的角度出發(fā),進行了系統(tǒng)設計。實際效果表明,達到了預期的目的。由主閥和導閥兩部分組成。主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、彈簧等零件組成。導閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調節(jié)彈簧等零件組成。通過調節(jié)調節(jié)彈簧壓力設定出口壓力、利用膜片傳感出口壓力變化，通過導閥啟閉驅動活塞調節(jié)主閥節(jié)流部位過流面積的大小，實現減壓穩(wěn)壓功能。

此類減壓閥在普通減壓閥基礎上做了以下改進，加大了活塞面積，改變了節(jié)流結構，改變了密封形式，改進了導閥結構和調節(jié)彈簧形式，從而從以下幾方面提高了產品的性能。

1、提高了對出口壓力變化的傳感效能，提高了靈敏度，大大降低了因上游壓力變化，流量變化等因素引起的壓力偏差。

2、改善了流線分布，降低了噪聲。

3、改進了密封面結構，延長了密封面壽命。

鋼鐵冶煉蒸汽系統(tǒng)先導活塞式減壓閥優(yōu)化改造方案的工作原理

先導式減壓閥結構示意圖見圖1,通過閥門下游管線的反饋管反饋壓力的變化情況,反饋管的壓力變化直接作用于先導閥的膜片下。鋼鐵冶金行業(yè)具有大規(guī)模,長流程,高能耗的生產特點.現階段節(jié)約資源和環(huán)境保護成為我國的基本國策.在大型聯合鋼鐵企業(yè)里,蒸汽系統(tǒng)是具有大慣性,大時滯,非線性,變參數,多變量耦合等特點的復雜對象,在如此復雜運行狀況下,管理人員還是基本采用粗放調度管理方式,依靠多年來的生產運行所積累下的經驗指揮系統(tǒng)運行,從而難以避免發(fā)生放空,降質使用等情況,造成浪費.因而需要對鋼鐵企業(yè)蒸汽管網進行優(yōu)化研究,提高管網運行效率,保障管網運行安全.本論文首先對鋼鐵企業(yè)蒸汽管網進行了充分的分析和調研,基于工程熱力學,傳熱學,流體力學等理論,對蒸汽管網進行水力熱力方程計算,并對管網參數進行辨識,提高耦合計算方程精度,考慮方程求解收斂速度以及滿足工程實際需要,將方程平均計算精度控制在3%左右.

以某鋼鐵企業(yè)厚板廠蒸汽系統(tǒng)為例:蒸汽用戶主要有浴室、磨輥間、檢化驗室等,蒸汽由公輔總管DN150供給,減壓前蒸汽壓力為1.0-1.6MPa,減壓后蒸汽壓力為0.37-0.45MPa,蒸汽用量變化為1t/h-39t/h。原有活塞式減壓閥在蒸汽用量較小得時間段內(非洗浴期間),開度過小,氣蝕嚴重,損壞頻繁。同時由于活塞式減壓閥密封性不好,當蒸汽用戶不再使用時,無法實現靜態(tài)減壓,導致閥后壓力持續(xù)上升,安全閥頻繁放散,造成能源浪費,據粗略估算,年蒸汽放散約9000t。

為解決這一問題,經設計選型采用華申·馬克丹尼公司的先導式減壓閥并聯閥站代替原有的活塞式減壓閥。改造后蒸汽系統(tǒng)壓力,流量穩(wěn)定,消除了蒸汽的放散,保證蒸汽的正常供給及使用。根據蒸汽使用過程中負荷變化大的情況,分兩路進行減壓。先導式減壓閥并聯閥站由主減壓閥、輔減壓閥、安全閥、疏水閥、過濾器、截止閥、壓力表及管道組成。

當減壓閥后壓力低于主減壓閥設定值時0.37MPa時,主、輔減壓閥同時工作;當減壓閥后壓力低于輔減壓閥設定值0.45MPa而高于主減壓閥設定值時0.37MPa,僅輔減壓閥進行工作;當減壓閥后壓力高于輔減壓閥設定值0.45MPa,主、輔減壓閥都不工作,維持閥后壓力在輔減壓閥設定值。

實際生產中,當非洗浴期間,蒸汽用量小,通過輔減壓閥進行減壓供汽。當洗浴期間,蒸汽用量增大,輔減壓閥供汽量不足,壓力降至主減壓閥設定值以下時,主、輔減壓閥同時工作進行供汽。

由于先導式減壓閥調節(jié)精度高,可達到0.01MPa,使得主、輔減壓閥并聯工作成為可能。同時在不同蒸汽用量時采用不同減壓閥進行減壓的工作方式,穩(wěn)定了減壓后蒸汽的流量與壓力,避免了原有狀態(tài)下,活塞式減壓閥開度過小而造成的汽蝕及損壞。

對于此節(jié)能改造項目,原有活塞式減壓閥使用過程中,因不能適應用氣負荷的變化,一年內3次更新減壓閥,2次在線修理均無效果,安全閥頻繁動作,造成能源浪費,環(huán)境噪音大大超標。

鋼鐵冶煉蒸汽系統(tǒng)先導活塞式減壓閥優(yōu)化改造方案主要技術參數和性能指標

 實施改造后至今已1年有余,先導式減壓閥并聯閥站使用狀態(tài)良好,供氣壓力穩(wěn)定,無放散現象發(fā)生。年節(jié)約蒸汽折合標煤950t,。實踐表明,該節(jié)能措施有效。某鋼鐵公司在設計之初由于其各生產廠部布置的分散，導致在蒸汽的生產和利用中，地域布置相對分散，形成了遠距離、空間交錯的低壓蒸汽管網。為了解決鋼鐵公司低壓蒸汽管網中控制遲緩、容易造成蒸汽放散的缺點，對OG蒸汽回收進行無線改造。

順時針轉動調節(jié)螺釘，壓縮調節(jié)彈簧，彈簧彈性變形后，推動膜片先下動作，同時導閥芯向下動作，導閥芯開啟，（介質通過主閥體內導流孔，到達導閥芯位置等候多時了）。介質通過導閥芯，導閥座密封面后，經過導閥內導流孔到達主閥活塞上方。推動活塞向下動作，帶動主閥芯開啟，介質從主閥芯和主閥座間流過，到達閥門出口處，閥后壓力開始上升。

應用實踐證明,先導式減壓閥并聯閥站在蒸汽負荷波動較大的場合有很好的適應性。為蒸汽負荷波動較大場合下的蒸汽減壓設計提供了新的思路。設備運行穩(wěn)定,安全可靠,頗有推廣使用價值。繼續(xù)順時針轉動調節(jié)螺釘，閥后壓力持續(xù)上升。到達設定壓力值后，停止轉動調節(jié)螺釘，并鎖緊它。閥后壓力經過主閥體內反饋導流孔到達導閥膜片下方，作用在膜片下方的壓力和調節(jié)彈簧作用在膜片上方的力達到平衡。導閥芯保持一定開度，主閥芯也保持一定開度。進出口壓力維持在平衡狀態(tài)。