[发明专利]雾化降温器关闭装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷雾降温器装置和方法。更具体地，本发明涉及一种改进型降温器阀组件，该组件可具有多个固定(affixed)在喷雾组件上的喷嘴。上述组件允许将冷却液体(cooling liquid)可控地注入过热流体(superheated fluid)中，以选择性地降低过热流体的温度，并将下游流维持在预定的温度水平。

背景技术

过热流体是指处于高于其沸点的温度下的流体。许多工业应用使用饱和或者仅稍微过热的流体最有效地进行操作，但是许多流体发生器(generator)易于产生过分过热的流体。过高的温度(过热)可损坏系统部件(components)，有害地影响操作的效率或者正在制造的产品的质量。注入可控量的冷却剂以将过热介质的温度降低到特定且精确的温度，这一过程被定义为降温(desuperheating)。同样，过热蒸汽的过多热能可损坏使用的装置或工序，必须严格控制和维持蒸汽温度。蒸汽降温是指通过在蒸汽流中引入冷却水来降低和控制过热蒸汽的温度的过程。

使蒸汽降温的常用方法为：当过热蒸汽流穿过蒸汽管等时，在过热蒸汽流内喷射或注入冷却液体。一旦将冷却液体喷入过热蒸汽流中，就形成水滴(water droplets)。水滴与过热蒸汽迅速混合并蒸发，从蒸汽中吸取热能，从而调节其温度。水滴的大小和雾化状态(spray pattern)是确定降温效率的主要参数。因此，重要的是使用喷雾嘴，该喷雾嘴允许将冷却流体注入被处理的蒸汽或者任何过热流体中形成最小可用的水滴，这些水滴具有最佳的雾化状态和额外的混合控制能力。

由于过热的程度随着蒸汽产生的量变化，因此通过感测下游的一个点处的蒸汽的温度，可进行最精确的调节，所注入的水在下游的该点处已经完全蒸发并被加热，以便已经达到平衡条件(equilibrium conditions)。通常，这需要优化喷雾嘴，以适用于非常有限(narrow)的冷却剂流速，并且如果该流速变化至某些参数之外，那么所产生的雾化状态不能提供足够迅速的热量转移，以实现要感测的平衡条件和要获得的合适的蒸汽条件。然而，弹簧式喷嘴能够解决该问题。

使蒸汽或任何气体降温的一个重要方面是，阀门控制注入过热蒸汽或任何气体中的冷却流体流量的能力。阀门的主要控制元件(control element)为阀内件(trim)，阀内件通常包括三个组件，即塞子(plug)、保持架(cage)以及阀座(seat)。为塞子节流阀内件类型时，塞子在其下端具有轮廓(contour)，位于底座之下。该轮廓部分为不同的流动区域提供升程(lift)，从而调节流量。阀内件的流量特征根据塞子的外形而变化。因此，将控制阀用作单独的单元(unit)，增加了降温器使用者的安装和维修成本。

由于使用区域，对降温器冷却剂控制阀的闭合位置的密封性有更严格的要求。不需要降温时，如果阀门渗漏，那么无偿冷却蒸汽会损坏或妨碍使用蒸汽的设备的性能。ANSI/FCI 70-2(美国国家标准协会/液控协会)标准为控制阀建立了一系列阀座渗漏类别。通常将V级别(class)规定为降温器冷却剂控制阀。它是金属-金属阀内件设计中限制性最高的渗漏类别。

动力定位致动器需要完全关闭阀门，并且将阀门闭合膜，即塞子，移动到响应于温度控制系统的信号的任何位置。具有不均衡塞子设计的阀座之上的流量利用阀门入口压力协助关闭阀门，这明显减少了致动器所需要的力，以提供密封阀座渗漏关闭装置。

为了移动位于阀门内的上述塞子，需要通过阀门的主体将运动从动力定位致动器转移到阀门的塞子。该阀门可包含高压液体，并且，在阀门的主体内具有孔，通过阀杆(stem)将运动转移到塞子，这可能使得在阀杆穿过阀门的主体的位置处造成渗漏。防止渗漏的一种方法是使用填料盒。填料盒可为轴封等，用于密封流体中往复运动的阀杆。

此外，最好具有模块化设计的可替换的阀座环，该阀座环允许多种装配有最小数量的独特部件的配置。这将增大利润率，减少终端用户用于检修过程的零部件替换成本。最好还使用更耐用的材料，以延长使用寿命并提供范围更大的容量。

因此，最好将冷却液体控制阀整合到降温器装置内，由于不需要单独的冷却液体控制阀和其相应的导管组件，从而降低成本。最好还限制冷却剂的渗漏，以符合ANSI/FCI 70-2V级别分类特征。

发明内容

本发明涉及一种喷雾降温器。更具体地，本发明提供了一种新的改进型喷雾管组件，该组件具有多个喷嘴，由此将液体冷却剂可控地注入气体或过热流体，通常为蒸汽中，以选择性地将流体维持在预定的温度水平。