一種新型加熱器在空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

劉星光

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司駐馬店卷煙廠，河南 駐馬店 463000）

隨著社會(huì)的發(fā)展，“節(jié)能與減排”日益受到社會(huì)的關(guān)注，如何保證空調(diào)溫濕度滿足車間生產(chǎn)工藝要求的同時(shí)降低能耗，是空調(diào)工作者必須面對(duì)的問題?？照{(diào)系統(tǒng)作為一個(gè)熱力使用單元，其加熱器依據(jù)系統(tǒng)指令在需要時(shí)對(duì)車間進(jìn)行加熱，以保證車間的溫度滿足生產(chǎn)工藝要求，目前普遍采用蒸汽加熱器，該蒸汽加熱器屬于蒸汽消耗較高設(shè)備。為了節(jié)能減排，大多數(shù)煙草企業(yè)將空調(diào)箱蒸汽加熱器的凝水進(jìn)行回收再利用，但效果不理想。經(jīng)過對(duì)問題進(jìn)行分析，提出新型加熱器設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)、效果，較好地解決了該問題。

一、存在問題

空調(diào)用加熱器為管翅式換熱器，換熱管材料多為紫銅管或不銹鋼管，翅片材料為鋁合金或不銹鋼，加熱介質(zhì)為蒸汽，蒸汽從上端進(jìn)入換熱管，與通過加熱器的空氣進(jìn)行熱交換，其溫度降低后由汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)房間的加熱功能。

針對(duì)加熱器出水溫度較高的問題，為了節(jié)能減排，大多數(shù)企業(yè)采取了將蒸汽加熱器的凝水進(jìn)行回收再利用，這種方式存在如下問題：⑴、由于加熱器的使用具有季節(jié)性，其回收系統(tǒng)內(nèi)的凝水出現(xiàn)間斷，易出現(xiàn)水質(zhì)變差的現(xiàn)象。⑵、凝水回收系統(tǒng)管路一般較長，因管路保溫原因不可避免的出現(xiàn)熱量損失。⑶、其他原因造成的能源利用率低等。

二、問題分析

在外界溫度較低的季節(jié)，為了滿足卷煙生產(chǎn)車間的溫度要求需要對(duì)送入車間空氣進(jìn)行加熱，加熱器進(jìn)汽壓力在0.2MPa左右，其溫度約為133℃，而其末端的疏水閥出水溫度一般在103℃左右，加熱介質(zhì)的進(jìn)出口溫差較小，由換熱量公式：Q＝m×c×△t+m×q（M-介質(zhì)質(zhì)量，C-介質(zhì)比熱，△t-介質(zhì)溫差,q-潛熱），可知：在介質(zhì)確定的情況下，換熱量的大小與介質(zhì)質(zhì)量、溫差的大小成正比。也就是說維持一定的換熱量有兩種途徑：第一加大介質(zhì)流量，第二提高溫差，很顯然第一種措施加大了能源的消耗，不利于節(jié)能減排，而在流量及進(jìn)口溫度不增大的情況下提高介質(zhì)的進(jìn)出口溫差是較好的節(jié)能方法，即降低凝結(jié)水出口溫度，盡可能提高能源利用率。

為了降低加熱器能耗，就要提高加熱蒸汽的進(jìn)出口溫差，就地充分利用蒸汽的熱量，通過查閱相關(guān)資料，沒有發(fā)現(xiàn)合適的蒸汽加熱器，必須重新設(shè)計(jì)制作新型加熱器。

這就要求改進(jìn)后的加熱器必須具備蒸汽換熱、蒸汽凝水換熱兩種不同的換熱方式，從而降低加熱器出水溫度，提高加熱器的能源利用效率。

三、新型加熱器的設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)思路：

采用分割的創(chuàng)新原理，將原來的蒸汽加熱器變?yōu)檎羝驼羝餐瑓⑴c換熱的組合式加熱器，其工作原理：上部為蒸汽加熱器，下部為蒸汽凝水加熱器，兩級(jí)加熱器串聯(lián)，其中下部的凝水加熱器介質(zhì)流程采用下進(jìn)上出，并合理確定凝水換熱時(shí)間。組合式空調(diào)加熱器加熱蒸汽的流程為：供汽管-蒸汽加熱器-疏水裝置-蒸汽凝水加熱器-凝水回收系統(tǒng)。

主要組成部分由蒸汽分氣缸、高溫蒸汽加熱器、汽水分離系統(tǒng)、高溫冷凝水就地利用熱水盤管、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多部分組成。

各部分的主要功能如下：

1.蒸汽分汽缸

空調(diào)箱內(nèi)在蒸汽進(jìn)入的前端設(shè)置蒸汽分氣缸，是蒸汽在進(jìn)入各加熱器時(shí)壓力均衡，加熱器不受高速汽體撞擊從而延長加熱器使用壽命，蒸汽分氣缸有無縫鋼管焊制而成，耐高壓可保汽缸的長期可靠使用。

2.蒸汽加熱器

蒸汽加熱器設(shè)計(jì)采用先進(jìn)技術(shù)工藝，材料選用優(yōu)質(zhì)厚壁紫銅管穿鋁片組成，框架選用不銹鋼板材折制而成，進(jìn)出匯管選用無縫鋼管焊制而成，加熱器本體抗拉伸性強(qiáng)，不受熱脹冷縮影響，延長設(shè)備使用壽命，各組加熱器與蒸汽分汽缸采用法蘭連接，拆卸維護(hù)方便。

3.汽水分離系統(tǒng)

汽水分離系統(tǒng)由多組管路及進(jìn)口疏水器及控制閥門組合而成，其技術(shù)特點(diǎn)為及時(shí)將蒸汽加熱器內(nèi)的汽水進(jìn)行分離徹底，快速將高溫冷凝水輸送只熱水盤管內(nèi)，保證蒸汽加熱器無氣堵，不受汽水撞擊，有效保護(hù)加熱器本體，增加設(shè)備使用壽命。

4.高溫冷凝水水就地利用熱水盤管

高溫冷凝水水就地利用熱水盤管材料選用優(yōu)質(zhì)厚壁紫銅管穿鋁片組成，框架選用不銹鋼板材折制而成，進(jìn)出匯管選用無縫鋼管焊制而成，熱水盤管本體抗拉伸性強(qiáng)，不受熱脹冷縮影響，延長設(shè)備使用壽命，熱水盤管與汽水分離系統(tǒng)采用法蘭連接，拆卸維護(hù)方便，熱水盤管底部設(shè)置泄水閥，冬季停機(jī)時(shí)及時(shí)泄水，保證盤管本體不會(huì)凍裂。

5.溫度及壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

組合式空調(diào)加熱器，在冷凝水排放末端裝置水溫監(jiān)測(cè)表和壓力監(jiān)測(cè)表，方便操作人員監(jiān)控和了解設(shè)備節(jié)能情況。

（二）設(shè)計(jì)優(yōu)化

依據(jù)原理與結(jié)構(gòu)要求，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)：蒸汽加熱部分采用規(guī)格型號(hào)為1×22×3700×4.5×DN50兩臺(tái)，1×20×3700×4.5×DN50 1臺(tái)；凝水加熱器規(guī)格型號(hào)為2×12×3700×4.5×DN50 1臺(tái)。

相關(guān)技術(shù)要求：

1.材料：Φ15.88mm，壁厚不小于1.0mm的光身銅管，0.15mm親水鋁箔，匯管為3.5mm厚無縫鋼管。

2.排距33mm，管距38.1mm，蒸汽盤管為1排管，凝水盤管為2排，翅片形式為波紋片，片距4.5mm。

3.換熱器匯管為DN50的無縫鋼管，連箱為DN65無縫鋼管，選用斯派莎克疏水器。

4.脹管時(shí)保證管材與翅片翻邊結(jié)合緊密，焊口飽滿。試漏壓力不低于2.8MPa.

四、應(yīng)用效果

新型加熱器設(shè)計(jì)制作完成后，替換原來的蒸汽加熱器，安裝在空調(diào)箱上，使用效果較好：

1.蒸汽凝水出水溫度有原來的100℃左右降低到50℃以下，減少了加熱蒸汽的消耗，極大地提高了能源利用效率。

2.結(jié)構(gòu)合理，在運(yùn)行過程中凝水排放及時(shí)沒有水擊現(xiàn)象發(fā)生。