高效汽动换热器应用

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1、科技成果研究报告高效汽动换热器在汽水换热工程中的应用同煤集团宏远工程建设有限责任公司二○一三年十二月高效汽动换热器在汽水换热工程中的应用一、项目立项原因当前汽、水热交换站系统设计上主要采用面式换热器（如板式换热器、列管式换热器、螺旋板式换热器），在不回收冷凝水的前提下，采用面式热交换器高温冷凝水存在大量排放，系统还需配置软化水设备等等，这些问题导致了大量的能源浪费和不合理投资，因此，合理选用换热设备，汽水换热在实际设计和使用效果、节能方面意义重大，经过几年的探索和应用，汽动直接混合式换热器在汽水换热中经济效果明显，设备运行可靠、基本无维修费用、设备

2、体积小等多优点，在汽水换热工程中设备节能效果明显，可取得较大的经济和社会效益。汽水热交换过程中，蒸汽变成凝结水，温度一般0℃——100℃之间。由于其水质不能满足电站锅炉的要求，处理费用过高，加上回收系统需要较大投资，技术经济比较的结果是小水量远程回收不合理。所以我国供热系统的凝结水基本上不回收。凝结水不回收，其热量应该在换热站中予以充分利用，所以较大型的换热站中设计了凝结水热量回收换热器，这样除增加投资外并不能充分利用热量，因为任何面式热交换器都不能把加热介质凝却至冷介质入口的温度，必然存在温差。 蒸汽凝结水无论是否经过热量回收，一般都集中到凝结水

3、箱，作为循环水系统的补给，补水量即系统的失水量，一般不大于凝结水量的10~20%，也就是有80~90%的水量携带着热量被排放掉了，这样说还并未考虑凝结水进出水箱过程中的散热损失，而且系统的循环水得不到充分置换、软化、，在没有软化水设备的前提下，系统易出现结垢集渣等问题。正因为如此，很多情况下都配备了软化水装置。列管换热器、板式换热器、螺旋板式换热器由于结构上的制约，在汽水换热系统上，与汽动换热器相比，设备体积大、占地面积多，制造费用高。在大同地区的换热站设计实例中，一个供热面积为5万平方米的小区，换热站建筑面积约为200平方米左右，仅设备和安装费用

4、就高达100万以上，由于投资大、施工工期长、设备对热源的利用率不高等劣势，寻求高效换热器提高热能的利用率，也是当今节能社会的首选任务。二、研究内容    在供热系统一次蒸汽冷凝水的利用上，充分利用冷凝水中的热焓值，一是不改变原来汽、水换热中采用的列管式、板式换热站设计系统，增加补水泵，通过把所有凝结水用水泵送进循环水系统，在回水系统上设定压溢流阀，把系统多余的水在整个系统的温度最低点上（回水末端）进行排放，这种方法虽然提高了蒸汽的利用率，但仍没有使蒸汽利用率达到最高，且增加了系统附属设备，使系统更复杂，运行不可靠，一般很少采用。二是直接采用汽动换热

5、器，使汽、水直接混合，此时同样在回水管上设定压阀，排放系统多余的水。    通过以上措施，可使凝结水的排放温度降低20℃~40℃，若取系统回水最低温度为30℃并按常规取蒸汽有效焓值2800KJ/kg，可得节约蒸汽率为：     (30×4.1868/2800)×100%=4.5%    由于凝结水100%进入循环系统，持续对原有水进行置换。即系统充水时使用自来水，在很短的时间内水质也会超过普通软化水设备制出的软化水。因此，制水费用是一种浪费，而投资购设备更无必要。作为汽水热交换器，如果系统不回收凝结水，就不应该采用面式热交换器，而应该选用性能较优的

6、汽动加热器。三、创新点1、采用面式热交换器是传统的沿用，在汽动加热器技术不成熟的时候，是不得以而为之，面式换热器在汽水热交换中效率较低，远不如汽水直接混合换热器，目前汽动加热器技术已经成熟，且在换热工程中已大量采用，从而解决的热能资源浪费的问题。2、传统面式热交换器设备体积大，耗用钢材或铜材多，现场占用建筑面积大，造成资源浪费，建设成本高，而汽动加热器的情况恰好相反，设备体积小、重量轻，制造加工时间短。同功率的换热器，汽动换热器体积为传统换热器中板式的1／３，为列管的１／４，为螺旋板换热器的１／６。汽动换热器重量为传统换热器中板式的1／８，为列管的

7、１／１０，为螺旋板换热器的１／９。3、在蒸汽压力满足设计要求时，高效汽动换热器具有汽水热交换器和水泵两种的复合功能,在汽水热交换供热系统中，汽动换热器除具备热交换器的基本功能外，还同时具备汽动水泵的附加功能，建筑高度在12米以下，外网设计和施工合理的情况下，可实现无需循环水泵，自动循环功能。由于它利用了蒸汽压力的做功能力使系统循环耗电大为减小，即最多可节电100%，汽动换热器的结构原理也是汽动真空泵的变相应用，符合伯求里方程基本原理。4、汽动加热器具有极高的可靠性，寿命远长于各种面式换热器。实践证明：板式换热器不是汽水热交换最好的选用对象，因为其密

8、封垫易老化、漏水，而钎焊产品除价格高外，运行中一旦发生堵塞或结垢问题就无法解决。其它各种管壳式换热器，在运行几年后都存在管