淺議定時熱水供應系統換熱器的選用

  摘　要:通過對幾種換熱器性能的分析比較,推薦在以蒸汽為熱源的定時熱水供應系統中,換熱器選型時,選用等離子體改性強化換熱器。
    關鍵詞:熱水供應;熱效率;換熱器;選用
　　筆者在進行煤電公司集中供熱鍋爐房設計時,建設單位要求對住宅區進行定時熱水供應設計,熱媒為蒸汽,熱水供應時間為每晚8:00-11:00。為此,設計時對幾種換熱器進行了考察比較,考察結果如下:
    換熱器（熱交換器）,特別是被加熱介質是水的換熱器,在供熱系統中得到廣泛應用。熱水換熱器按參與換熱的介質（熱媒）分類,分為汽-水（式）換熱器和水-水（式）換熱器;按換熱器換熱（傳熱）的方式分類,分為表面式換熱器和混合式換熱器。表面式換熱器是冷熱兩種流體被金屬壁面隔開,而通過金屬壁面高溫介質將熱量傳給低溫介質。混合式換熱器是冷熱兩種流體直接接觸進行混合而實現換熱的換熱器。
    目前常用的幾種換熱器有:容積式換熱器、殼管式換熱器、板式換熱器、等離子體改性強化換熱器等。
    容積式換熱器,既是換熱器又是貯熱水罐,在未加熱前在罐體中存有大量冷水,熱效率低,換熱時間長,浪費能源。多用于生活熱水和用水不均勻的工業用熱水系統,主要為罐體及加熱排管兩部分組成。
    殼管式換熱器,是應用zui廣泛的傳統的換熱器,其zui基本的構造是在圓形殼體內加許多熱交換用的小管,當加熱的熱媒為蒸汽時為殼管汽—水換熱器;加熱的熱媒為高溫水時稱為殼管水—水換熱器,水—水換熱器由于熱交換小管內外都是水,因為小管兩側水的流速接近,圓形外殼直徑不能太大,當加熱面積要求較大時,常幾段連接起來,故又稱為分段式水—水換熱器。常用于熱水采暖系統、低溫水空調系統及某些連續性用熱水的生產工藝用水。
    板式換熱器,是發展中的新型換熱設備之一。結構上采用特殊的波紋金屬板為換熱板片,使換熱液體在板間流動時,能夠不斷改變流動方向和速度,形成激烈的湍流,以達到強化傳熱的效果,且傳熱板片采用厚度為0.6～1.2mm的薄板,這就大大提高了其傳熱能力。一般總傳熱系數達2500～5000W/m2·℃,zui高達7000W/m2·℃。比殼管式換熱器高3～5倍。換熱板片之間（周邊或某些特殊部位）用墊片密封,形成水流通道。墊片用合成橡膠制成,耐一定高溫有彈性。由于傳熱板片緊密排列,板間距較小,而板片表面經沖壓形成的波紋又大大增加了有效換熱面積,所以單位容積中所容納的換熱面積很大,占地面積比同樣換熱面積的殼管式換熱器小的多。同時,相對金屬消耗少,重量輕。目前板式換熱器于水-水交換,一般zui高水溫不超過150oC。用于蒸汽尚待研究。另外,由于板片間隙較小,要求水質好,一旦形成水垢,熱力工況與水力工況將大大惡化。筆者所在的煤電公司在電廠集中供熱工程中就選用了板式換熱器,因為水質問題,換熱器結垢現象非常嚴重,而且所結的水垢不易清洗,給運行管理帶來很大麻煩,影響了集中供熱的效果。
    等離子體改性強化換熱器,其構造基本上同殼管式換熱器,蒸汽在殼程,被加熱水在管程,是一種新型強化汽水換熱器。它是利用等離子體改性爐對黃銅換熱管注入一定量的鉻、鈦、氬、氮等離子,使換熱器表面形成凸凹點,從而在凝結換熱中,蒸汽以這些凸凹點為核心迅速凝結,形成水珠,成為珠狀冷凝,達到強化換熱的效果。它比一般換熱器具有以下優點:
    （1）換熱效率高,傳熱系數在4200W/m2·oC以上,是同體積其他換熱器換熱量的2倍以上。高市場競爭力,并使參與放養雞生產經營的孵化戶、育雛育養戶、放養戶和經銷戶有計劃地協調生產,我們成立了渭源縣南山放養蟲草雞協會,并以黃香溝牧場為中心,建立了南山放養蟲草雞示范基地,目前在示范基地內新發展育雛戶100戶,放養戶500戶,飼養蟲草雞150萬只。并通過項目帶動,全縣規模育雛育養戶達到260戶,規模放養戶達到1500戶,放養雞飼養量將達到320多萬只。同時建立定點屠宰點2個,銷售戶5戶,建成20m3的速凍庫1座、50m3的恒溫庫1座,購買冷藏運輸車1輛,為南山放養蟲草雞的產業化發展奠定了一定的基礎。
    （2）設備結構緊湊,占地面積和占用空間小,安裝使用方便。
    （3）由于換熱管經過等離子體改性處理,換熱管表面不易結垢,換熱效率穩定。
    （4）金屬耗量低,比普通產品節約三分之一以上。通過考察和分析比較,筆者認為等離子體改性強化換熱器在性能上具有優勢,另外,由于其金屬耗量低,價格也相對較低,符合本設計中造價控制的要求。因此,在設計中選用了該設備。該設備在系統安裝完畢后,進行了連續試運轉。運轉結果證明了該設備傳熱效率高,加熱快,運行簡單的特點,適用于定時熱水供應系統。另外,智能型等離子體改性強化熱力站機組,不僅具有節能,結構緊湊,性能可靠的特點,而且可實現無人值守。是集中供熱、空調和生活熱水系統選用的較理想的產品。所以,在集中供熱、空調、和生活熱水系統中選用換熱器時,推薦選用該設備。