蒸汽換熱器

蒸汽換熱器

蒸汽換熱器是以蒸汽熱源將水或空氣加熱的設備。它可以把蒸汽中的大量熱值充分置換出來,用來加熱水或空氣。被加熱的水或空氣可集中輸送到各類乾燥烘乾設備里。現代工業中,蒸汽已經是一種套用比較廣泛的理想熱載體。

基本介紹

  • 中文名:蒸汽換熱器
  • 外文名:vapor heat exchanger
  • 熱源蒸汽
  • 性質:將水或空氣加熱的設備
  • 兩類:直接加熱設備
  • 優點:節能、噪音小等
原理,分類,直接加熱設備,間接換熱設備,主要優點,操作規程,

原理

進入芯體的蒸汽,沿側壁斜向小孔高速噴出,其動能為水吸收,推動水沿芯體邊緣切線方向流動,以較大角度與殼體內壁接觸,受殼體阻攔而旋轉。由於殼體容積設計合理。水流旋轉速度適宜且穩定。旋轉水流不僅能更好地吸收蒸汽動能、消除噪聲,也將蒸汽流散形成大量的微小汽水單元合體,這種小體積的組合混合時產生的噪聲很低。

分類

用蒸汽作熱源加熱水的設備分為兩類:直接加熱設備、間接加熱設備

直接加熱設備

直接加熱設備又可分為蒸汽加熱噴射器、蒸汽混合器、噴淋式換熱器、熱敏感測換熱機組。
一、蒸汽加熱噴射器
利用蒸汽高流速產生負真空吸入水混合,此使用條件不僅要求蒸汽有一定的壓力,而且還必須有一定動能才能混合。60年代因噪音問題未推廣使用,90年代初由湖南西門機電解決噪音問題。蒸汽噴射器優點:設備簡單,造價低,熱能利用率高,不怕水垢。
蒸汽加熱噴射器蒸汽加熱噴射器
二、蒸汽混合器
是將蒸汽通過同徑多孔裝置直接注入水中。蒸汽壓力必須大於系統壓力0.2MPa以上,蒸汽流量不可調,有噪音,在開啟或關閉時蒸汽壓力與系統壓力有疊加現象,對採暖、空調系統有一定破壞力。在閉式系統中不能使用,是一種淘汰產品。
三、噴淋式換熱器
是通過多孔裝置將水直接以噴淋方式注入蒸汽中。可調節蒸汽流量,無噪音,0.2MPa低壓蒸汽效果極佳。缺點:怕水中雜物堵塞噴淋孔,蒸汽壓力波動大時換熱器內易汽化。洗澡必須加儲存水箱和水泵,不能等溫換熱。
噴淋式換熱器特點:
混合加熱是將蒸汽與水混合變為熱水,其特點:基本沒有熱損,熱效率幾乎可達到100%。不怕結垢,冷凝水低於70℃
四、熱敏感測換熱機組
換熱機組汽水直混式換熱器,以高效熱敏感測換熱器為主機,將通用換熱站內循穩壓系統、控制系統等高度集成於一體,充分利用了當代流量變頻控制、熱量自動監測控制、遠傳網路通信控制等先進技術,使機組最大限度的實現自動化、智慧型化。整個機組統籌兼顧組合精良,量身定做,機組整機出廠,安裝快捷方便,安裝費用極低。
熱敏感測換熱機組特點:
1、傳熱迅捷、換熱高效、換熱效率可達100%。
熱敏感測換熱機組熱敏感測換熱機組
2、冷凝水充分回收,循環利用,整個系統水自潔防垢,換熱器、散熱器及換熱系統可保持長效穩定高效的熱交換性能,最大限度降低系統結垢現象,不會因難以克服的結垢弊端而降低系統換熱效率。
3、換熱器採用全不鏽鋼製作,產品結構設計科學,工藝製作精良,使用壽命長,可達20年以上。
4、關鍵部件採用德國先進工藝技術及訂單加工,因而主機不受蒸汽壓力及系統壓力影響,有效消除噪音、汽擊現象,整機運行平穩。
5、冷凝水被完全吸收和利用,系統沒有特殊原因,無需設定補水裝置,大大節約了系統用水及運行費用。
6、整套機組結構緊湊,占地面積小,大大節省土建投資,同時,由於換熱效率極高,運行中系統又無需補水,整個機組節汽、節電、節水三位一體,為用戶創造可觀的節能效益。
7、機組具備高智慧型自動化控制功能,可實現超壓、超溫保護,斷電蒸汽自動切斷及室外溫度自動補償功能並可實現遠程監控,為用戶提供高枕無憂的運行平台。
8、套用領域廣闊,可廣泛用於熱電、廠礦、食品醫療、機械輕工、民用建築等領域的採暖、熱水洗浴及其他用途。
9、套用條件寬泛,可用於較大壓力、溫度範圍的熱交換。

間接換熱設備

特性
間接加熱必須具備兩個條件才能進行熱能的位移。從傳熱公式
可以看出:
1、傳導必須有溫差,即△T≠0.不能等溫換熱,一般情況要求△T≥20℃,否則溫差越小,換熱面積越大。
2、K值。一種金屬的傳熱系統K值為恆定值。如果金屬表面生成0.1㎜厚水垢,K值相應減少幾倍,換熱面也相應減少幾倍,在採暖、空調系統中用軟水就是這個道理。因蒸汽與水是兩個各自獨立的系統,壓力相互間不會影響。
蒸汽換熱應採用二級換熱:第一級為汽-水換熱(利用潛熱);第二級為水-水換熱(利用顯熱)。在飽和蒸汽中,因潛熱大於顯熱6-10倍,因工程造價原因,一般採用汽――水一級換熱。
間接加熱設備間接加熱設備
間接換熱設備又可分為列管式換熱器、螺旋板式換熱器、波紋管式換熱器、浮動盤管換熱器、機械換熱機組、渦流熱膜換熱器。
一、列管式換熱器
採用層流傳熱,一級換熱熱效率不超過80%,冷凝水溫度高,超過100℃,易汽化,蒸汽壓力低於0.2MPa時,易產生蒸汽與水的衝擊噪音,且有儲存熱水功能,水溫上熱下冷。份量重,易結垢。因檢修需要一定抽管距離,且占地面積大,價格高,基本為淘汰產品。
二、螺旋板式換熱器
採用層流傳熱,有兩種不同材質:一種為碳鋼,一種為不鏽鋼。熱效率不超過80%,一次性使用無法維修。比列管式占地相對小,易結垢,造價低,冷凝水溫度超過100℃.易汽化,蒸汽壓力小於0.2MPa時,冷凝水與蒸汽產生汽水衝擊噪聲,因價格低廉不普遍被採用。
三、波紋管式換熱器
採用振動和層流混合傳熱,一級換熱熱效率不超過80%,占地小,易結垢,冷凝溫度超過100℃,易汽化,蒸汽壓力小於0.2MPa時,水與蒸汽產生衝擊噪聲,因占小,90年代初為流行產品。
四、浮動盤管換熱器
採用振動傳熱,該技術國內基本是引進美國技術發展而來。是利用蒸汽動能,換熱面產生振動破壞水膜,層流變為穩流傳熱,是世界上比較先進的方法,並能利用溫差自行脫落硬質水垢,但對微孔軟水垢無效。因製造工藝而異,熱效率約在80-90%左右。0.2MPa以下蒸汽易產生汽水衝擊噪聲。儲存式上下溫差大,有死水區。以及占地面小,價格稍微偏高,現在有很多地方採用,目前國內所有廠家未做過試驗,蒸汽壓力與水壓多大時合適,振頻率過大,水分子與換熱面不接觸,無法傳熱,過小又起不到破壞水膜的作用,影響傳熱係數。
五、機械換熱機組
為兩級換熱:第一級將蒸汽通過噴淋方法變為高溫水;第二級用水泵高流速(3M/S)在板式換熱器中產生高速摩擦進而產生喘流換熱器。這種換熱器機組是目前國際上熱效率最高(97.8%),冷凝水低於100℃,0.2MPa以下蒸汽正常使用,但因占地大、造價高(比浮動盤管高5倍以上)、消耗電力、維修大、價格貴、無法普遍使用。
六、渦流熱膜換熱器
渦流熱膜換熱器採用最新的渦流熱膜傳熱技術,通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果,當介質經過渦流管表面時,強力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。最高可達10000W/m2℃。這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式,在換熱管表面形成繞流,對流換熱係數降低。
渦流熱膜換熱器的最大特點在於經濟性和安全性統一。由於考慮了換熱管之間,換熱管和殼體之間流動關係,不再使用折流板強行阻擋的方式逼出湍流,而是靠換熱管之間自然誘導形成交替漩渦流,並在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好,不會彼此碰撞,既克服了浮動盤管換熱器之間相互碰撞造成損傷的問題,又避免了普通管殼式換熱器易結垢的問題。
性能特點
1.高效節能,該換熱器傳熱係數為6000-8000W/m2.0C。
2.全不鏽鋼製作,使用壽命長,可達20年以上。
3.改層流為湍流,提高了換熱效率,降低了熱阻。
4.換熱速度快,耐高溫(400℃),耐高壓(2.5Mpa)。
5.結構緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節約土建投資。
6.設計靈活,規格齊全,實用針對性強,節約資金。
7.套用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換。
8.維護費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。
9.採用納米熱膜技術,顯著增大傳熱係數。
10.套用領域廣闊,可廣泛用於熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。
渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器

主要優點

1、高效節能,熱效率可達99%。蒸汽換熱器能使蒸汽快速均勻地直接溶解於水中,且蒸汽和被加熱液體的壓差即使僅有0.04Mpa,蒸汽仍能較好地加入被加熱液體中,故熱損失小,熱效率高。
2、熱水溫高:使用渦旋式加熱器可獲得較高溫度的熱水,其最高加熱溫度敞口容器為98℃壓力容器可達150℃。蒸汽換熱器最高工作壓力是1.6Mpa。
3、振動小,噪音低:有利於改善周圍環境,與花管式老式加熱器比較,渦旋式消音加熱器因採用內部旋流消聲結構,噪音低於50db,振動大大降低。
4、總投資低:熱源蒸汽直接進入水箱,可省卻熱水用泵房設備,節省投資。
5、操作維修簡單:水、汽分開控制,故水箱內剩餘冷水可重複加熱,控溫方便。
6、蒸汽換熱器採用全不鏽鋼材質精加工而成,無需拆卸維修,使用壽命長。

操作規程

蒸汽換熱器的操作規程一般是由幾部分組成的,具體為:使用前的檢查準備工作、使用時注意事項、投入使用、停用以及吹掃。
1、使用前的檢查準備工作
(1)檢查換熱器靜電接地是否良好。
(2)檢查地腳螺栓及各聯接法蘭螺栓是否鬆動。
(3)檢查出入口閥門是否完好,手輪是否齊全好用。
(4)檢查換熱器殼體表面有無變形、碰傷裂紋、鏽蝕麻坑等缺陷。
(5)檢查溫度、壓力表等儀表是否好用。
(6)試壓合格後,方可使用。
2、使用時注意事項
(1)嚴禁超溫、超壓,以免影響使用壽命及損壞設備。
(2)嚴禁換熱器單面受熱,以免發生泄漏,一旦發生泄漏,應及時切除。
(3)嚴禁升降溫速度過快。
(4)嚴禁放空閥半關死,以免造成跑油或引起著火。
(5)換熱器發生泄漏時,應將換熱器切除。
(6)經常檢查壓力、溫度變化情況以及換熱器是否有泄漏情況。
(7)應經常檢查大頭蓋、管箱、放空閥等法蘭連線處有無泄漏。
3、投入使用
(1)放盡換熱器記憶體水,進行蒸汽貫通、預熱,貫通時蒸汽對換熱器。
(2)本體放空吹掃,注意管殼程必須同時進行。當溫度平穩後,全開冷、熱流體閥門。
(3)投用前,應首先檢查放空閥,是否關嚴,以免造成跑油或引起著火。
(4)啟用換熱器應先引冷油,後引熱油,以免設備急劇變形造成泄漏。
(5)開始引油時要緩慢,微開冷油放空閥,全開冷油的出口閥,然後慢慢開冷油的入口,當放空閥見油後,立即關閉放空閥,待換熱器充滿油。
(6)引熱油時更應緩慢,防止少量存水突然受熱汽化造成壓力劇增,損壞設備。先微開熱油放空閥,全開熱油的出口閥,然後慢慢開熱油的入口,當放空閥見油後,立即關閉放空閥,待換熱器充滿油。
(7)在投用過程中要注意系統壓力變化、有無泄漏。若有問題時,改走副線。設備投用後作詳細檢查,無異常情況後方可離開,並做好記錄。
4、停用
(1)先開熱油線的副線閥,後關閉熱油進、出口閥。
(2)先開冷油線的副線閥,後關閉冷油進、出口閥。
(3)若正常停用,隨工藝管線一起進行蒸汽吹掃。
(4)若切除進行檢修,換熱器必須進行蒸汽吹掃。油品在200℃以上時,應適當冷卻後再吹掃。
5、吹掃
(1)管殼程的掃線流程改通後方能給汽吹掃,以防止超壓損壞設備。
(2)蒸汽吹掃時,應考慮到換熱器所能承受的單向受熱能力,吹掃單程時,另一程放空閥必須打開。
(3)吹掃乾淨後,停汽,放淨存水待修。

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