王麗英 楊宏偉

（遼寧華電鐵嶺發(fā)電公司，遼寧 鐵嶺112000）

0 引言

鐵電公司供熱首站目前安裝有4臺(tái)板式換熱器（以下稱換熱器），為鐵嶺市區(qū)部分區(qū)域提供冬季采暖熱源。換熱器的主要技術(shù)規(guī)范如表1所示。箱，換熱器與疏水箱兩者豎直高度差1 m，2臺(tái)換熱器并列運(yùn)行，疏水進(jìn)入同一個(gè)疏水箱。疏水箱無抽真空或者冷卻設(shè)施。疏水箱的水經(jīng)疏水泵輸送到凝汽器或者除氧器。

表1 換熱器主要技術(shù)參數(shù)

換熱器在運(yùn)行中出現(xiàn)如下情況：（1）疏水水位經(jīng)常偏高，疏水不暢通。（2）疏水溫度偏高。比如，換熱器進(jìn)汽壓力為0．37 MPa，疏水溫度即達(dá)到141℃。（3）平穩(wěn)增加換熱器蒸汽量，疏水能較長時(shí)間在輕度不飽和且較高溫度的狀態(tài)下維持穩(wěn)定運(yùn)行而不發(fā)生氣蝕。表2為換熱器的運(yùn)行參數(shù)。

1 關(guān)于疏水溫度100℃以下的疏水壓力輕微正壓和負(fù)壓的原因

如表2所示，換熱器的疏水溫度在100℃以下時(shí)，疏水的壓力（本文所說壓力均為表壓力）為輕微負(fù)壓力或者輕微正壓力。這是因?yàn)槭杷錄]有冷卻設(shè)施或者抽真空設(shè)備，疏水溫度即使在100℃以下，疏水箱也不能出現(xiàn)真正穩(wěn)定的真空。出現(xiàn)忽高忽低的壓力是由于疏水箱這個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)疏水排放量與排入量不平衡所造成的。這是輕微的暫時(shí)的不平衡。

換熱器的加熱蒸汽來自汽輪機(jī)的中壓缸排汽，此蒸汽進(jìn)入換熱器放熱，將換熱器的水側(cè)循環(huán)水加熱，熱水提供給用戶采暖。在換熱器里，蒸汽凝結(jié)成的疏水，再經(jīng)疏水管道進(jìn)入疏水

2 關(guān)于疏水不暢通，換熱器疏水水位偏高的原因

低壓加熱器的疏水不暢是一個(gè)常見問題，它有幾方面原因：疏水管道彎頭過多，疏水阻力大；疏水壓頭過?。皇杷艿栏叨炔钐?；疏水管徑太細(xì)。如表2所示，換熱器的疏水水位有2個(gè)水位上升區(qū)段：第一，在100℃以下時(shí)，疏水溫度由73℃降低到54℃，換熱器的疏水水位由165 mm上升到300 mm。正常運(yùn)行中，換熱器循環(huán)水側(cè)不做調(diào)整，疏水溫度的降低代表換熱器的進(jìn)汽量在減小，由于進(jìn)汽量小，換熱器的進(jìn)汽口處蒸汽被迅速冷卻凝結(jié)而形成真空，粗略計(jì)算，0．001 MPa的真空即可托起100 mm的水柱，換熱器進(jìn)汽壓力為負(fù)數(shù)是可以監(jiān)測到的，因此進(jìn)汽量越小，疏水水位反而越高。也就是疏水壓頭過小引起的疏水不暢通。第二，在100℃以上時(shí)，疏水溫度越高，疏水水位越高。疏水溫度由100℃上升至141℃，疏水水位隨之由220 mm上升至395 mm，疏水壓力也平穩(wěn)上升，但疏水壓頭幾乎是個(gè)常數(shù)，為0．1 MPa（疏水壓頭等于進(jìn)汽壓力減去疏水壓力）。由于換熱器換熱功率不足，蒸汽放熱傳導(dǎo)不充分，疏水焓值高，導(dǎo)致疏水溫度與壓力偏高，造成疏水壓頭幾乎不變，而進(jìn)汽量增大，疏水量也隨著增大，結(jié)果疏水水位高。

表2 換熱器的運(yùn)行參數(shù)

3 關(guān)于疏水溫度高的原因

上一段論述中已經(jīng)提到一個(gè)原因，就是換熱器的換熱功率不足，與換熱功率有關(guān)的因素有換熱面積、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)等等。換熱面結(jié)垢或附著雜物，會(huì)降低傳熱系數(shù)。另外，冷卻水量不足也是一個(gè)重要原因。實(shí)際運(yùn)行中，換熱器的循環(huán)水側(cè)的流量長期為1 100 t／h左右，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)流量。冷卻水量不足造成疏水溫度高。今后要在換熱器運(yùn)行方式上做調(diào)整，提高循環(huán)水流量。

4 關(guān)于換熱器的疏水能較長時(shí)間在輕度不飽和且較高溫度的狀態(tài)下維持穩(wěn)定運(yùn)行而不發(fā)生氣蝕的原因

如表2所示，疏水溫度由100℃上升到141℃，過冷度大致為幾攝氏度。在水側(cè)工況不變的情況下，換熱器的汽側(cè)疏水溫度會(huì)隨著蒸汽流量的增加而升高，也就是疏水的過冷度會(huì)越來越小，但是，疏水過冷度的減小與蒸汽流量的增加不是線性關(guān)系，而是近似拋物線的關(guān)系，也就是我們看到疏水溫度超過100℃以后，疏水的過冷度幾乎不再變化。隨著蒸汽流量的增大，疏水流速加快，特別是疏水量增大到原疏水段出現(xiàn)汽液兩相流時(shí)，我們也可以認(rèn)為是汽液兩相流換熱段延長后移，換熱器的換熱效率會(huì)突增，因此我們看到的現(xiàn)象是當(dāng)逐漸平穩(wěn)增加蒸汽量，疏水溫度逐漸升高，當(dāng)升高到一定溫度，換熱器開始出現(xiàn)極其輕微的悶響和振動(dòng)，若繼續(xù)增加蒸汽量，這種輕微的悶響并不會(huì)突增，而是出現(xiàn)一個(gè)維持平衡的緩和區(qū)域，這是輕微汽液兩相流換熱效果出現(xiàn)在原疏水段的結(jié)果。

換熱器的換熱形式基本是對流換熱，單位時(shí)間內(nèi)通過某換熱表面的熱量稱為熱流量，用Φ表示：

Φ＝AhΔt式中，A為換熱面積；h為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；Δt為換熱板壁面與液體的溫差。

就表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的數(shù)量級來說，強(qiáng)制對流的水為1 000～15 000（W／m2·K）。存在相變的水（蒸汽凝結(jié)）為5 000～25 000（W／m2·K），由此可見，在相同情況下，存在水相變的表面換熱系數(shù)是普通強(qiáng)制對流的近2～5倍。由于對流換熱形式的改變強(qiáng)化了換熱效果，所以換熱器的疏水能較長時(shí)間在輕度不飽和且較高溫度的狀態(tài)下維持穩(wěn)定運(yùn)行而不發(fā)生氣蝕。

但是若此后再增加蒸汽量，汽液兩相流會(huì)逐漸惡化，即疏水中汽體更多，液體更少，加熱器會(huì)明顯振動(dòng)，即發(fā)生氣蝕。

5 結(jié)語

受天氣以及熱用戶的影響，換熱器會(huì)遇到多變的運(yùn)行工況，而細(xì)致掌握換熱器在疏水水位、疏水水溫變化時(shí)的本質(zhì)原理，對換熱器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行非常重要。

［1］阿法拉伐有限公司．板式換熱器安裝使用說明書

［2］楊世銘，陶文銓編著．傳熱學(xué)．北京：高等教育出版社，1998