我国是能源消耗大国。在工业化和城市化进程中,能源问题成为我国经济发展和社会进步的“瓶颈”。随着我国经济持续高速发展,低效率能源利用已成为制约经济社会可持续发展的关键。目前,我国在能源使用和节能政策方面不断提出越来越高的要求,如《国家中长期科学和技术发展规划纲要》提出了优先发展能源技术的要求,坚持节能优先、降低能耗,攻克主要耗能领域的节能关键技术。《中华人民共和国节约能源法》要求推动全社会节约能源,提高能源利用效率,保护和改善环境,促进经济社会全面协调可持续发展。
节能是缓解能源约束、减轻环境压力、保障经济安全、实现全面建成小康社会目标和可持续发展的必然选择,是一项长期的战略任务。为此,国家发改委在《节能中长期专项规划》中明确规定了“十三五”期间我国十大重点节能工程,其中“区域热电联产工程”作为重点工程已成为国家政策鼓励的发展方向。
“区域热电联产工程”涉及我国国民经济和国防建设的核心领域。其所涉及的如电力、石油、化工、能源、钢铁、冶金、核能、军工等过程工业的能耗占全国工业总能耗的70%以上,但现阶段的能源利用率仅为33%左右,与世界先进水平存在较大差距,节能空间和潜力很大。
减温减压装置是“区域热电联产工程”的核心装置,其主要功能是对从电站、工业锅炉或热电厂等处输送来的高温高压过热蒸汽进行温度和压力调节,以达到下游用户要求的用热或动力参数,从而合理使用热能、保证管网和设备的安全。具体来讲,减温减压装置是一种蒸汽热能参数(压力、温度)转变装置和利用余热的节能装置,具有减压、减温、安全保护和自动控制调节等功能,在国内外具有广阔的应用市场。
随着我国“区域热电联产工程”事业的发展(如大容量发电机组、百万吨级乙烯工程、天然气工程、高能核电工程、大型水面舰艇等国家重大重点工程的建设和国防军工事业的发展),我国对减温减压装置的需求将不断扩大,对其性能要求也越来越高。伴随着大流量、高参数机组的大量使用,各种大范围变工况(大变工况)条件随处发生,尤其是在高温高压、流量变化范围大、减温和减压幅度变化大、调节精度高的情况下,对减温减压装置在能耗性能、安全性能、使用寿命、噪声等方面的要求越来越高。提高减温减压装置压力、温度和流量调节性能,降低装置振动噪声显得尤为重要。
减温减压装置是蒸汽系统中调节温度、压力和流量等热能参数,实现余热余压利用和保护系统设备与管路安全的关键装置,被广泛应用于电力、石化、冶金、机械、轻纺、造纸、制冷、船舶等工业领域。其一般由减压机构、减温机构,或减温减压一体机构及安全保护机构、热力调节仪表等附件组成。减压机构一般由减压阀和节流孔板组成,用于完成蒸汽的两级或多级减压。减温机构一般由给水调节阀和雾化喷嘴组成,其中给水调节阀主要用于输送减温水,雾化喷嘴主要用于对减温水进行雾化,以增强减温水与蒸汽的换热效果。减温减压一体机构主要指减温减压阀,其减温和减压过程可在阀内同步进行。安全保护机构可以防止二次压力超过限定值,确保其减温减压装置在安全条件下运行。各类热力调节仪表可对蒸汽的温度、压力和流量等信息进行实时监测,并反馈给执行机构,实现自动调节。
我国减温减压装置的设计和制造起步较晚。最初的减温减压装置主要采用苏联的结构,但该结构体积大、减温减压效果较差,无法满足现代工业需求。自20世纪90年代以来,我国高校科研人员和相关企业技术人员通过自主研发,推动了减温减压装置设计制造水平的提高,取得了长足的进步。例如:袁心亿 、张少坤等 先后研究并介绍了减温减压装置的自动控制系统,极大地提高了蒸汽参数的控制精度,提升了设备运行的平稳性,并在鹤壁煤电股份有限公司得到了应用;雍丽英等 研发了一种新型减温减压装置,实现了流量范围从10%到100%的精确调节;阎继宏 分析了应用于哈萨克斯坦扎那诺尔第三天然气处理厂的减温减压装置所遇到的故障,提出了增设节流装置、增大蒸汽流量等解决方法;陈娟娟 、马力等 对焦化企业和煤制油企业在供汽设备中采用减温减压装置后的经济性进行了分析,指出应用减温减压装置可为企业节省大量能耗与运行成本。
随着现代工业的不断发展,为了提高能源的生产和利用效率,蒸汽系统内的蒸汽参数不断提升,并朝着高温、高压、大流量的复杂工况发展,对减温减压装置的精确稳定调节能力提出了更高的要求。本书以减温减压装置的减压机构和减温机构为索引,整理了国内外减温减压装置的发展现状,并提出了减温减压装置未来的发展方向。