汽水混合加熱器的選型對比

陳強峰 馬超 方文峰 馬偉偉

摘要：針對某電廠3×660 MW亞臨界機(jī)組運行時定排擴(kuò)容器排放大量乏汽的現(xiàn)狀，對比分析了浸沒式、QSH型、引射式3種汽水混合加熱器的結(jié)構(gòu)原理?；谠撾姀S現(xiàn)場實際情況，評價了各汽水混合加熱器作為該機(jī)組定排、連排高效余熱回收系統(tǒng)的適用性，對今后亞臨界機(jī)組余熱回收項目選擇合適的混合加熱器具有良好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：余熱回收;浸沒式汽水混合加熱器;QSH型汽水混合加熱器;引射式汽水混合加熱器

0 引言

目前許多工業(yè)鍋爐、亞臨界鍋爐系統(tǒng)配套的定排擴(kuò)容器等設(shè)備在運行時存在大量對空排放的低位熱能蒸汽，造成能源的嚴(yán)重浪費。電廠使用汽水混合加熱器回收這些低位熱能蒸汽，可以大大節(jié)省煤、電、油等資源，對企業(yè)的熱平衡、水平衡起到重要的集約優(yōu)化作用[1-2]。

1 電廠鍋爐情況

某電廠3×660 MW機(jī)組配套自然循環(huán)、單汽包型的亞臨界壓力煤粉爐，型號為IHI-FWSK。鍋爐連排工作壓力、溫度分別為9.5 MPa、175 ℃;定排工作壓力、溫度分別為0.05 MPa、110 ℃;連排設(shè)計流量為40 t/h;連排正常排放時流量為20 t/h;吹灰系統(tǒng)疏水至定排的流量、壓力、溫度分別為2 t/h、3.2 MPa、230 ℃;定排擴(kuò)容器容積為14.7 m3;定排擴(kuò)容器乏汽量為5～15 t/h;乏汽溫度約為110 ℃。鍋爐使用常溫的除鹽水一起通入汽水混合加熱器，再次利用充分換熱冷凝后產(chǎn)生的熱水，并且保證定排乏汽100%回收，無明顯白煙。

2 汽水混合加熱器

目前市場上主要有浸沒式和引射式兩種汽水混合加熱器，針對不同的應(yīng)用條件，電廠需采用合適的加熱器。噴射式汽水混合器形式較多，但原理基本類似，為保證振動小、噪聲低、生產(chǎn)及調(diào)節(jié)能力大，人們對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及進(jìn)汽方式等進(jìn)行了調(diào)整。下面將簡單介紹對比幾種目前使用較多的汽水混合加熱器。

2.1? ? 浸沒式汽水混合加熱器

浸沒式汽水混合加熱器為圓柱體型，由外部圓柱形殼體和內(nèi)部圓柱形的芯體兩部分組成，外殼的上表面和下表面都布滿大孔和小孔，孔洞由外而內(nèi)依次變小，外殼和芯體之間是汽水高效混合加熱區(qū)，芯體為空心圓柱體，且芯體表面布滿細(xì)小斜孔的噴嘴，浸沒式汽水混合加熱器內(nèi)部如圖1所示，需將整個加熱器安裝在儲水罐內(nèi)部，蒸汽通過上口高速進(jìn)入浸沒式混合加熱器芯體內(nèi)部，通過噴嘴進(jìn)入混合加熱區(qū)，高溫蒸汽在加熱區(qū)與殼體下部進(jìn)來的冷水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)混合，形成旋轉(zhuǎn)水汽，生成熱水并盤旋上升使得熱水從加熱器上部的孔洞中不斷排出，下部孔一直補充冷水，帶動浸沒式汽水混合加熱器周圍的水流動，最終加熱整個水箱內(nèi)的水。

浸沒式汽水混合加熱器采用消聲且加熱區(qū)旋流混合結(jié)構(gòu)，噪聲低，無振動，但該電廠乏汽量較大，需設(shè)置許多儲水罐，投資成本大，且要求較大占地面積，因此該加熱器不適用于該電廠。

2.2? ? QSH型汽水混合加熱器

QSH型汽水混合加熱器的安裝方式為直接與管道對接，核心部件為拉法爾噴管，水從喉口噴入，低溫水在噴管內(nèi)高速流動，蒸汽從上邊的法蘭口進(jìn)入加熱器，從側(cè)邊小斜孔高速壓入噴管中與低溫水混合生成熱水，殼體內(nèi)涂有金屬填料。該汽水混合加熱器具有安裝簡單、噪聲小等特點。QSH型汽水混合加熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

蒸汽壓入冷水中，故要求蒸汽壓力比水壓力高0.05 MPa以上，而目前定排擴(kuò)容器的乏汽壓力為0.04 MPa，無法滿足要求，不適用該電廠。

2.3? ? 引射式汽水混合加熱器

引射式汽水混合加熱器（圖3）與管道直接連接，當(dāng)?shù)蜏匾渌蛞簯B(tài)物料進(jìn)入加熱器本體后，經(jīng)特制的拉法爾噴嘴時，在其喉口處形成一定的低壓區(qū)，從而將加熱或者回收蒸汽抽吸進(jìn)來，兩種流體介質(zhì)經(jīng)混合室進(jìn)一步充分混合，并迅速在擴(kuò)展相介面之間發(fā)生熱交換，進(jìn)而達(dá)到瞬時加熱效果。

該換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定且安裝方便，占地面積小，可水平或垂直安裝。此外，流體在加熱器內(nèi)流速高，混合充分，因流體中無其他雜質(zhì)，運行過程中不易結(jié)水垢。加熱器內(nèi)部采用內(nèi)收圓弧設(shè)計，在設(shè)備停運時不積液，停運時無結(jié)疤、結(jié)垢現(xiàn)象[2]。該電廠乏汽壓力低，引射式汽水混合加熱器對蒸汽的入口壓力無一定要求，較其他混合加熱器更適合該電廠。

3 結(jié)語

本文介紹了浸沒式、QSH型、引射式3種汽水混合加熱器，其中浸沒式汽水混合加熱器因占地面積較大、成本高，QSH型汽水混合加熱器需要較高壓力的蒸汽而無法滿足該電廠需求，而引射式汽水混合加熱器結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，各方面均符合電廠改造要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 楊彬.包頭第二熱電廠300 MW機(jī)組高背壓供熱改造研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2017.

[2] 王靜.熱電系統(tǒng)乏汽回收節(jié)能減排項目應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（15）：141.