阅读说明：本技术 一种汽水引射式减温减压装置及方法 (steam-water injection type temperature and pressure reducing device and method ) 是由 张锡乾 吴冲 卫平波 杨彭飞 耿宣 李志锋 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种汽水引射式减温减压装置及方法,包括高温高压蒸汽入口管道1、减温水入口管道2、旋转雾化器3、拉法尔喷嘴4、接受室8、混合管10和扩压管12；所述高温高压蒸汽入口管道1的出口与拉法尔喷嘴4连接,所述减温水入口管道2的出口与旋转雾化器3相连,所述旋转雾化器3的出口和拉法尔喷嘴4的出口均与接受室8的一端相连通；所述接受室8另一端依次与混合管10和扩压管12相连接。通过本发明进行蒸汽的减温减压,有效缩短了蒸汽和水的混合时间,同时缩短了混合管和扩压管的长度,降低了运行成本和能耗。(the invention relates to a steam-water injection type temperature and pressure reducing device and a method, comprising a high-temperature high-pressure steam inlet pipeline 1, a temperature reducing water inlet pipeline 2, a rotary atomizer 3, a Laval nozzle 4, a receiving chamber 8, a mixing pipe 10 and a diffuser pipe 12; the outlet of the high-temperature high-pressure steam inlet pipeline 1 is connected with a Laval nozzle 4, the outlet of the desuperheating water inlet pipeline 2 is connected with a rotary atomizer 3, and the outlet of the rotary atomizer 3 and the outlet of the Laval nozzle 4 are both communicated with one end of a receiving chamber 8; the other end of the receiving chamber 8 is connected with a mixing pipe 10 and a diffuser pipe 12 in sequence. The invention can reduce the temperature and pressure of the steam, effectively shorten the mixing time of the steam and the water, shorten the length of the mixing pipe and the diffuser pipe, and reduce the operation cost and the energy consumption.)

一种汽水引射式减温减压装置及方法

技术领域

本发明涉及蒸汽减温减压技术领域，具体涉及一种低能耗的汽水引射式减温减压装置及方法。

背景技术

减温减压器是将高温高压的蒸汽降低为能满足设备使用的低压低温过热蒸汽或饱和蒸汽。以火力发电厂脱硝尿素水解器为例，水解器所需蒸汽约为0.7MPa、165℃，但是电厂锅炉辅助蒸汽基本在0.8-3.0MPa，温度基本在280-350℃；如果高温高压蒸汽直接进入尿素水解器，会造成水解器设备的故障、甚至损坏水解设备，大大缩减水解器的使用寿命；同时会导致尿素不能完全分解为氨气和二氧化碳，造成尿素资源的浪费，降低水解器的效率。以火电厂锅炉过热器出口蒸汽为例，锅炉产生蒸汽经过热器进一步加热后进入到汽轮机做功，但汽轮机对蒸汽的温度和压力较为敏感，如果蒸汽参数大于汽轮机所要求的蒸汽参数的上限，就会对汽轮机造成损坏，同时也会造成较大的安全隐患。所以必须用减温减压装置将温度和压力降到合适的范围内。

传统减温减压装置存在流量可调范围小以及噪音振动大等问题，同时也有结构复杂，体积大，零部组件精密度要求高，系统运行能耗高等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种汽水引射式减温减压装置及方法，该减温减压装置结构简单合理，设备集成度高，操作简单，运行可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种汽水引射式减温减压装置，包括高温高压蒸汽入口管道、减温水入口管道、旋转雾化器、拉法尔喷嘴、接受室、混合管和扩压管；所述高温高压蒸汽入口管道的出口与拉法尔喷嘴连接，所述减温水入口管道的出口与旋转雾化器相连，所述旋转雾化器的出口和拉法尔喷嘴的出口均与接受室的一端相连通；所述接受室另一端依次与混合管和扩压管相连接。

前述的汽水引射式减温减压装置，所述旋转雾化器由若干个旋向和角度相同的导流叶片、外圆柱筒和内圆柱筒构成。

前述的汽水引射式减温减压装置，所述导流叶片与旋转雾化器的轴线夹角为15°-75°。

前述的汽水引射式减温减压装置，所述接收室、混合管以及扩压管的整体呈拉法尔管形式。

一种汽水引射式减温减压方法，采用前述的汽水引射式减温减压装置，步骤如下：

S1高温高压蒸汽通过高温高压蒸汽入口管道进入拉法尔喷嘴，喷出后在接收室内形成低压和回流区；

S2减温水通过减温水入口管道进入旋转雾化器雾化成小液滴，在拉法尔喷嘴的周边高速旋转，由于步骤S1中形成的低压，所述小液滴被引射进入接收室；

S3喷嘴喷出的蒸汽和步骤S2中的减温水小液滴在接收室的回流区中接触混合，进行换热，高温高压蒸汽变为温度和压力均相对较低的过热蒸汽；

S4步骤S3中产生的减温水小液滴和过热蒸汽的混合物从接收室进入混合管进一步混合传热，从而进一步降低蒸汽的温度；

S5步骤S4中产生的蒸汽从混合管进入扩压管，蒸汽速度减小，压力升高，形成适合使用的蒸汽。

所述减温水小液滴在接收室内部分蒸发，在混合管内继续蒸发，通过二次蒸发过程为高温高压蒸汽降温。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：

使用旋转雾化器雾化减温水，结构简单稳定，减少了减温水入口数量及相应的管道连接，减少了减温水雾化装置数量；

由于接收室存在回流区，因此可以使蒸汽和减温水在接收室内部接触时间变长，传热效果更好，在很短的时间和很短距离内就可以实现减温减压，使得蒸汽和减温水混合物进入混合管时，温度和压力便接近设计值，从而可以缩短混合管和扩压管的长度；而且，接收室、混合管以及扩压管的整体呈拉法尔管形式，利用拉法尔管使蒸汽压力降低和流动速度增加的性质，使蒸汽和减温水小液滴在接受室和混合管剧烈混合，充分接触进行强烈的能量和动量转化，有效的缩短了蒸汽和水的混合时间，也缩短了混合管和扩压管的长度；本发明与同规格减温减压器相比，混合管和扩压管的长度可缩短30％左右；

本发明可通过调节拉法尔喷嘴的大小来调整高温高压蒸汽的流量，并调整减温水的流量从而将最终的蒸汽温度和压力准确地降低到设计值，提高了减温减压精度，同时也增加了蒸汽流量的可调范围；

采用汽水引射式减温减压方法，减压减温过程在装置内同时进行，与先减压后降温方式相比，简化了操作流程；

采用汽水引射式减温减压方法，精简了减温减压装置整体结构，减少使用复杂结构配件和减温减压过程的辅助装置，具有装置结构简单，操作方便，外形尺寸小，安装后装置占用空间小的优点；同时因为装置中没有机械传动部件，结构简单，运行稳定，检修维护方便，降低了运行成本和能耗。

附图说明

图1为本发明减温减压装置一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明旋转雾化器的优选结构示意图。

附图标记：1-高温高压蒸汽入口管道，2-减温水入口管道，3-旋转雾化器，4-拉法尔喷嘴，5-拉法尔喷嘴喉口，6-拉法尔喷嘴出口截面，7-回流区，8-接收室，9-接收室和混合管界面，10-混合管，11-混合管和扩压管界面，12-扩压管，13-扩压管出口界面，14-导流叶片，15-外圆柱筒，16-内圆柱筒，A-高温高压蒸汽入口，B-减温水入口，C-蒸汽出口。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图1所示，一种汽水引射式减温减压装置，包括高温高压蒸汽入口管道1、减温水入口管道2、旋转雾化器3、拉法尔喷嘴4、接受室8、混合管10和扩压管12；所述高温高压蒸汽入口管道1的出口与拉法尔喷嘴4连接，所述减温水入口管道2的出口与旋转雾化器3相连，所述旋转雾化器3的出口和拉法尔喷嘴4的出口均与接受室8的一端相连通；所述接受室8另一端依次与混合管10和扩压管12相连接；所述接收室8、混合管10以及扩压管12的整体呈拉法尔管形式。其中，拉法尔喷嘴4的出口截面6可设置在接收室8内。

实施例2：如图1所示，一种汽水引射式减温减压装置，包括高温高压蒸汽入口管道1、减温水入口管道2、旋转雾化器3、拉法尔喷嘴4、接受室8、混合管10和扩压管12；所述高温高压蒸汽入口管道1的出口与拉法尔喷嘴4连接，所述减温水入口管道2的出口与旋转雾化器3相连，所述旋转雾化器3的出口和拉法尔喷嘴4的出口均与接受室8的一端相连通；所述接受室8另一端依次与混合管10和扩压管12相连接。其中，拉法尔喷嘴4的出口截面6可设置在接收室8的入口前。

实施例3：如图1和图2所示，一种汽水引射式减温减压装置，包括高温高压蒸汽入口管道1、减温水入口管道2、旋转雾化器3、拉法尔喷嘴4、接受室8、混合管10和扩压管12；所述高温高压蒸汽入口管道1的出口与拉法尔喷嘴4连接，所述减温水入口管道2的出口与旋转雾化器3相连，所述旋转雾化器3的出口和拉法尔喷嘴4的出口均与接受室8的一端相连通；所述接受室8另一端依次与混合管10和扩压管12相连接；所述旋转雾化器3由若干个旋向和角度相同的导流叶片14、外圆柱筒15和内圆柱筒16组成；所述导流叶片14与旋转雾化器3的轴线夹角为15°-40°。

导流叶片14与旋转雾化器3的轴线夹角越大则雾化效果相对越好，但是角度越大阻力越大，因此合适的夹角是根据工况来进行综合选择的。

实施例4：如图1和图2所示，一种汽水引射式减温减压装置，包括高温高压蒸汽入口管道1、减温水入口管道2、旋转雾化器3、拉法尔喷嘴4、接受室8、混合管10和扩压管12；所述高温高压蒸汽入口管道1的出口与拉法尔喷嘴4连接，所述减温水入口管道2的出口与旋转雾化器3相连，所述旋转雾化器3的出口和拉法尔喷嘴4的出口均与接受室8的一端相连通；所述接受室8另一端依次与混合管10和扩压管12相连接；所述旋转雾化器3由若干个旋向和角度相同的导流叶片14、外圆柱筒15和内圆柱筒16组成；所述导流叶片与旋转雾化器的轴线夹角为50°-75°；所述接收室8、混合管10以及扩压管12的整体呈拉法尔管形式。

实施例5：如图1和图2所示，一种汽水引射式减温减压装置，包括高温高压蒸汽入口管道1、减温水入口管道2、旋转雾化器3、拉法尔喷嘴4、接受室8、混合管10和扩压管12；所述高温高压蒸汽入口管道1的出口与拉法尔喷嘴4连接，所述减温水入口管道2的出口与旋转雾化器3相连，所述旋转雾化器3的出口和拉法尔喷嘴4的出口均与接受室8的一端相连通；所述接受室8另一端依次与混合管10和扩压管12相连接；所述旋转雾化器3由若干个旋向和角度相同的导流叶片14、外圆柱筒15和内圆柱筒16组成；所述导流叶片与旋转雾化器的轴线夹角为35°-55°。

实施例6：一种汽水引射式减温减压方法，采用如图1所示的汽水引射式减温减压装置，步骤如下：

S1高温高压蒸汽通过高温高压蒸汽入口管道1进入拉法尔喷嘴4，利用拉法尔管使蒸汽压力降低和流动速度增加的性质，喷出后在接收室8内形成低压和回流区7；

S2减温水通过减温水入口管道2进入旋转雾化器3雾化成小液滴，在拉法尔喷嘴4的周边高速旋转，由于步骤S1中形成的低压，所述小液滴被引射进入接收室8；

S3喷嘴喷出的蒸汽和步骤S2中的减温水小液滴在接收室8的回流区7中接触混合，进行换热，部分减温水小液滴被蒸发，高温高压蒸汽变为温度和压力均相对较低的过热蒸汽；

由于接收室8内存在回流区7，使蒸汽和减温水在接收室8内部充分接触换热，传热效果更好，因此可以在很短的时间和很短距离内就可以实现减温减压；

S4步骤S3中产生的减温水小液滴和过热蒸汽的混合物从接收室8进入混合管10进一步混合传热，减温水小液滴继续被蒸发，从而进一步降低蒸汽的温度；

S5步骤S4中产生的蒸汽从混合管10进入扩压管12，蒸汽速度减小，压力升高，形成适合使用的蒸汽；

在蒸汽和减温水混合物进入到混合管10时，温度和压力已经接近设计值，因此经过较短长度的扩压管12即可符合要求。混合管10和扩压管12的长度主要根据设计的蒸汽量决定。

本发明的一种实施例的工作原理：

如图1和图2所示，高温高压蒸汽P_P首先从高温高压蒸汽入口管道1进入到拉法尔喷嘴4，由于拉法尔喷嘴的作用，使蒸汽的压力从P_P降低到与减温水入口相同的压力P_h，蒸汽流动速度得到大幅度的提高；同时，减温水经旋转雾化器3后，由于离心力的作用被雾化成小液滴，在拉法尔喷嘴4的周边高速旋转。

蒸汽流经喷嘴后，卷吸减温水小液滴前进，在接收室8中蒸汽入口处混合物充满整个截面。随着汽水混合物距喷嘴出口截面的距离增加，在接收室8出口处蒸汽压力降低到P₂，同时在接收室8内形成低压，使减温水被引射进入接收室8中；由于蒸汽速度较高，在接收室8形成回流区7，使蒸汽和减温水小液滴充分接触，强化了蒸汽和小液滴之间的能量和动量转换，使减温水迅速蒸发，蒸汽温度迅速下降，传热效果更好，因此可以在很短的时间和很短距离内就可以实现减温减压，使混合距离大大缩短。在接受室8内部分减温水被蒸发，此时高温高压蒸汽变为温度和压力均相对较低的过热蒸汽。

由于接收室8出口的压力P₂低于减温水入口的压力P_h，在压差和高速蒸汽的卷吸作用下，汽水混合物进入混合管10。接收室8、混合管10和扩压管12呈拉法尔管形式，使汽水混合物在混合管10内发生剧烈的混合，进行能量和动量交换，减温水小液滴基本被全部蒸发，并伴有压力的升高，在混合管10出口汽水混合物压力升高到P₃，使蒸汽温度进一步降低，同时速度场逐渐趋于均衡。

蒸汽从混合管10进入扩压管12后，由于扩压管12截面逐渐变大，蒸汽速度逐渐减小，压力进一步升高到P_c，温度进一步降低，最终在扩压管12出口形成适合相应设备使用的蒸汽。

经本发明减温减压装置后，高温高压蒸汽的压力从P_P降低到P_c，减温水完全蒸发，最终经减温减压后的蒸汽以一定的温度和压力从扩压管12输出。