摘要：當(dāng)前汽水熱交換站系統(tǒng)設(shè)計上存在一些誤區(qū)，如：在不回收凝結(jié)水的前提下，采用面式熱交換器大量排放高溫凝結(jié)水，系統(tǒng)配置軟化水設(shè)備等等，這些問題導(dǎo)致了大量的能源浪費和不合理投資，應(yīng)予糾正。

關(guān)鍵詞:熱交換站 系統(tǒng)設(shè)計 凝結(jié)水回收 混合式換熱 節(jié)能 投資 汽動加熱器

Some Errors and its Correction in the Recent Designing of Steam-Water Heat Exchanging Station

Qingdao Gaoyuan Heat&Power Equipment Co.,ltd.  Zhu Jianwen

       Abstract: There are many errors in the steam-water heat exchanging station , which is showed in recent system design .For example , using face type heat exchanger , a large amount of condensate water with high temperature is draw and lost , without the measure of recovery . Another example of that is the disposition of water softening equipment , etc. .These problems causes large amount of energy resource and investment wasted that must be corrected .

Keywords: heat exchanging station  system design condensate water recovery

mixing heat exchange  energy economization  investment   steam powered heater

前 言

      筆者在工作實踐中深切地感到：當(dāng)前汽水熱交換站系統(tǒng)設(shè)計中普遍存在一些誤區(qū)，致使能源和建設(shè)資金大量浪費。按照目前地建設(shè)速度和在用熱交換站數(shù)量初步估算，如果這些誤區(qū)得到糾正，全國每年可節(jié)電約50億度，節(jié)汽折合標(biāo)準(zhǔn)煤約800萬噸，總價值在70億元左右，同時可節(jié)約建設(shè)資金約30億元。

把這些研究成果予以公布，完全是為了公益和環(huán)保事業(yè)，堅決反對有人把這些技術(shù)歸為己有去申請知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，因此宣布：本文一旦發(fā)表，所述及的新技術(shù)便失去了新穎性，并且倡議熱交換站設(shè)計人員盡快盡可能的采用這些技術(shù)。

      一、   關(guān)于凝結(jié)水熱量的回收利用

      汽水熱交換過程中，蒸汽變成凝結(jié)水，溫度一般在60℃——100℃之間。由于其水質(zhì)不能滿足電站鍋爐的要求，處理費用過高，加上回收系統(tǒng)需要較大投資，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果是小水量遠(yuǎn)程回收不合理。所以我國供熱系統(tǒng)的凝結(jié)水基本上不回收。

凝結(jié)水不回收，其熱量應(yīng)該在換熱站中予以充分利用，所以較大型的換熱站中設(shè)計了凝結(jié)水熱量回收換熱器（圖一），這樣除增加投資外并不能充分利用熱量，因為任何面式熱交換器都不能把加熱介質(zhì)凝卻至冷介質(zhì)入口的溫度，必然存在端差。    

      蒸汽凝結(jié)水無論是否經(jīng)過熱量回收，一般都集中到凝結(jié)水箱。作為循環(huán)水系統(tǒng)的補助（圖二）。補水量即系統(tǒng)的失水量，一般不大于凝結(jié)水量的10~20%，也就是有80~90%的水量攜帶著熱量被排放掉了，這樣說還并未考慮凝結(jié)水進(jìn)出水箱過程中的散熱損失。而且，系統(tǒng)的循環(huán)水得不到充分置換、軟化、，在沒有軟化水設(shè)備的前提下，系統(tǒng)易出現(xiàn)結(jié)垢集渣等問題。正因為如此，很多情況下都配備了軟化水裝置。

      就此誤區(qū)，提出如下解決方案：

      方案一、把所有凝結(jié)水用水泵或引射器引射（圖三）送進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)，在回水系統(tǒng)上設(shè)定壓溢流閥，把系統(tǒng)多余的水在整個系統(tǒng)的溫度最低點上進(jìn)行排放。

      方案二、采用汽水混合式換熱器，同樣在回水管上設(shè)定壓閥，排放系統(tǒng)多余的水（圖四）。關(guān)于汽水混合式換熱器——汽動加熱器和定壓閥的一些性能下文有述。

      通過以上措施，可使凝結(jié)水的排放溫度降低20℃~40℃，若取30℃并按常規(guī)取蒸汽有效焓2800KJ/kg，可得節(jié)約蒸汽率為：

      (30×4.1868/2800)×100%=4.5%

      由于凝結(jié)水100%進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，持續(xù)對原有水進(jìn)行置換。即使上自來水，在很短的時間內(nèi)水質(zhì)也會超過普通軟化水設(shè)備制出的軟化水。因此，制水費用是一種浪費，而投資購設(shè)備更無必要。

二、關(guān)于定壓系統(tǒng)

      傳統(tǒng)的定壓系統(tǒng)，包括：膨脹水箱，補水泵和電接點壓力表（圖五）。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值時，電接點壓力表發(fā)出信號，啟動補水泵向系統(tǒng)補水；高于時自動停泵，膨脹水箱內(nèi)充有空氣或氮氣，其作用是延緩系統(tǒng)壓力的變化速率，防止補水泵頻繁啟停。 

      這套系統(tǒng)的缺點是占地面積大，投資大，系統(tǒng)運行壓力不很穩(wěn)定。為了克服這些不足，目前大都采用變頻補水方式（圖六），即通過變頻手段調(diào)節(jié)補水泵轉(zhuǎn)速以實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定地向系統(tǒng)補水。但這種方式仍然不能解決上文提到的凝結(jié)水熱量回收利用問題，投資仍然較大。上述“方案一”和“方案二”能夠一并很好地解決這些問題。 

      采用定壓閥定壓(圖三、圖四)，十分簡捷而有效地實現(xiàn)了系統(tǒng)的恒壓運行，占用空間和投資都大為節(jié)省。關(guān)于定壓閥，最初采用這種溢水定壓方式時沒有合適的專用產(chǎn)品，一般都用微啟式安全閥代替，結(jié)果不理想。一是由于其啟、回座壓力不一致，導(dǎo)致定壓值不穩(wěn)；二是當(dāng)閥后有背壓時產(chǎn)生強烈的噪聲，現(xiàn)已開發(fā)出專門用于采暖系統(tǒng)的系列產(chǎn)品（圖七）。這些產(chǎn)品內(nèi)部含有阻尼部件，能夠避免噪聲產(chǎn)生。而且，還有一種雙功能定壓閥，其功能是當(dāng)系統(tǒng)缺水時，能夠自動定壓向系統(tǒng)補水，而當(dāng)系統(tǒng)有多余水時，能夠自動向外溢水，定壓效果都很好。                  

三、   關(guān)于熱交換器與循環(huán)系統(tǒng)

     作為汽水熱交換器，如果系統(tǒng)不回收凝結(jié)水，就不應(yīng)該采用面式熱交換器，而應(yīng)該選用性能優(yōu)良的混合升壓型換熱器——汽動加熱器，理由如下：

      1、采用面式熱交換器是傳統(tǒng)的沿用，在汽動加熱器技術(shù)不成熟的時候，是不得以而為之。目前汽動加熱器技術(shù)已經(jīng)成熟，很好地解決了噪聲問題。

      2、傳統(tǒng)面式熱交換器設(shè)備體積大，耗用鋼材或銅材多，現(xiàn)場占用建筑面積大，造成資源浪費，建設(shè)成本高，而汽動加熱器的情況恰好相反（圖八） 

圖八：汽動加熱器SPE型 

      3、汽動加熱器除了上述顯著節(jié)汽性能外，由于它利用了蒸汽的做功能力使系統(tǒng)循環(huán)耗電大為減小。在一定條件下，無須水泵支持（圖九），即最多可節(jié)電100%。一般大型換熱站對循環(huán)水泵采用變頻調(diào)節(jié)，即循環(huán)動力缺多少補多少。 

      4、新一代的汽動加熱器具有極高的可靠性，壽命遠(yuǎn)長于各種面式換熱器。實踐證明：板式換熱器不是汽水熱交換最好的選用對象，因為其密封墊易老化、漏水，而釬焊產(chǎn)品除價格高外，運行中一旦發(fā)生堵塞或結(jié)垢問題就無法解決。其它各種管殼式換熱器，在運行幾年后都存在管子泄漏問題。而汽動加熱器內(nèi)部不存在易泄漏、過熱、過壓、老化等部件，介質(zhì)流速超臨界使結(jié)垢無法生成。其核心部件采用不銹鋼材料，增加了耐用性。

      在循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計中特別提如下意見：

     1、循環(huán)水泵出口加裝止回閥（圖十），是概念上的錯誤，那也是一種傳統(tǒng)的沿用。對開式系統(tǒng)，防止停泵時水倒灌是有必要的；而對閉式循環(huán)系統(tǒng)這個問題不存在，加上它不僅增加了投資，關(guān)鍵是增加了系統(tǒng)阻力，浪費了電能。 

      2、實踐中觀察，除污器前后壓差較大，浪費不少電能（圖十）。在汽動加熱器機組系統(tǒng)中，不存在除污器，因為其自身帶有除污功能。

      3、給汽動加熱器配備循環(huán)水泵時，總?cè)萘繎?yīng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)小一倍以上，太大不必要。

      4、站外管網(wǎng)系統(tǒng)的合理設(shè)計，特別解決好系統(tǒng)排氣問題，能使設(shè)備運行性能進(jìn)一步提高。

結(jié)論

      1、傳統(tǒng)面式熱交換站，設(shè)計上存在一些誤區(qū)，應(yīng)予糾正。

      2、凝結(jié)水回收，在遠(yuǎn)距離輸送條件下，不經(jīng)濟(jì)。如果不回收凝結(jié)水，應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)的汽水混合型換熱器——汽動加熱器，該產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)成熟。

      3、設(shè)計人員應(yīng)該放棄舊觀念，積極采用新技術(shù)。