|
汽动加热器技术应用范例
--潍坊市热力总公司院内换热站技术特点
随着人民生活水平的提高和对环保的日渐重视，我国城市集中供热事业正蓬勃发展，
供热设备新产品层出不穷。汽动加热器是近年来出现的一种先进的换热设备。它的工作原
理：汽动加热器是利用蒸汽和水直接混和进行供热或生活热水供应领域的高新技术产品。
在该设备中不同压力、温度、流速、压缩系数的蒸汽与水瞬间混和，形成流态复杂的、具
有超可压缩能力（即压缩系数骤增）的汽水两相流体，流速迅速由亚音速转变到超音速却
无需消耗机械能。在经过瞬间的热量与动量传递后，蒸汽完全凝结入水中共同形成高温高
压的热水从该设备中输出， 直接进行供热循环或热水供应。也就是说，在蒸汽压力满足
设计要求时汽动加热器具有汽水热交换器和水泵的复合功能，在汽水热交换供热系统中可
以替代热交换器和循环水泵。
潍坊市2003年对集中供热设施进行了大规模建设，仅潍坊市热力总公司就发展供热面
积100多万平方米，为了实现高起点、高技术、高水平发展，该公司大胆采用了当今最先
进的汽动加热器技术进行换热站建设，收到了显著的效果。现就该公司院内供热能力为20
万平方米的换热站技 术特点作如下介绍：
一、 占地小、投资省
该站由原供热能力为5万平方米站改建为供热能力20万平方米站，于2003年供热期来
临时正式投入使用，整个站占地面积约为50平方米，这不仅在国内是最小的就是在国际上
也未见类同报道，可以说这是全世界占地最省的换热站。
在换热站的设计过程中，由于受到地理环境的影响，换热站只能设在一块长约8米，
宽不足7米且不够规则的地面上，为了能够布置下两台6万和两台4万的汽动加热器，我公
司进行专门设计，即采用所谓"一背一"的布置，充分利用空间，又能保证操作维修方便，
道路畅通，管线走向流畅美观。若按常规选型，由设计院进行设计，无法布置下这些设
备，包括：汽动加热器四台，45KW水泵一台，汽包一个，水包(Φ800×3000)两个及水泵
变频柜等，由供货厂家提供系统设计这是一个有益偿试。由于省去了大规模的土建工程，
使综合投资节省50%。
二、节电效果明显
常规供热面积20万平方米的换热站一般选用电机功率为110KW的水泵，而该站选用
的是45KW水泵且配备变频调速装置。从运行数据上看，变频器指示工作频率在37.5HZ左
右，说明水泵负荷率应为其轴功率的（37.5/50）3×100%=42%，由此可算出电机功率为：
45×0.85×42%=16KW
常规站的电机功率为110×0.85=93.5KW
上述0.85为电机的功率因数。
另外，常规站补水泵平均功率为7.5KW，故总耗电功率为：93.5+7.5=101KW
因而，两站比较的节电率为：（101-16）/101=84%
当蒸汽压力大于0.35Mpa时，系统可停泵运行，此时节电100%。若按节电84%计，一
个采暖季的节电量应为：（110×85%+7.5）×84%×24×135=274882度
节电效果显而易见。
三、节汽效果突出
汽动加热器是目前世界上最先进的热交换设备，它不仅具有前述明显的节电效果而且
由于其换热方式为混合式，蒸汽 100% 地进入了循环中，而系统的溢水温度即回水温度是
整个系统中温度的最低点，一般比传统的面式换热器的凝结水温度低 30℃~40℃ 。根据热
力学计算：假设蒸汽参数为： 0.8Mpa,170℃ 饱和蒸汽 ,170℃ 饱和蒸汽焓值 h ＂ =2768KJ/kg
传统面式换热器的蒸汽冷凝水平均温度为 95℃ ，焓值 h ＇ =398KJ/kg ，汽动加热器排水在
系统最低温度的回水上，排水温度为 70℃ ，焓值 h ＇ =292KJ/kg 。
由此算出传统换热器蒸汽所放出热量为 Q1=2768-398=2370 KJ/kg ，汽动加热器蒸汽
所放出热量为 Q2=2768-292=2476 KJ/kg ,故汽动加热器节汽率为( 2476-370 ) /2370=4.5%
左右，供热能力为 20 万平方米的换热站平均耗汽量约为 10t/h ，这样一个采暖季的节汽可
达：10×4.5%×24×135=1458 吨
该站改造前流量计显示流量偏大，原因是涡街流量计不抗干扰，设备振动传播会引起
显示流量偏大，为了避免这个问题，在改造设计中，在设备的进口前增设了一套减振器，
使流量显示正常，节汽效果得到了真实有效的检验。
假定电费１元／度，蒸汽１００元／吨，仅第二、第三项每年应可节约运行费用４２
万元，两年即可收回全部投资。
四、噪声低、可靠性高、负荷任意可调
作为大型换热站，仅就一排水泵运行中发出的噪声也已超过了 100 分贝，两人对面说话无
法听清。而该站汽动加热器发出的噪声特别小，只有 70 分贝。该站施工前曾考虑过增加减噪
措施，而试运行后，人们惊讶的发现，该站的运行噪声比板换站还小，人与人对面交谈能清
晰可辨，所以就把原计划的降噪方案取消了。
为什么会取得如此理想的低噪声效果呢？这要从汽动加热器第四代产品的结构说起。
由于第三代以前产品蒸汽喷嘴的面积是固定的，它要求一个变化不大的工作压差。当实
际运行中压差发生较大变化就会产生噪声，严重时会引发事故的可能。要想对热负荷进行调
节，就必须对压差即蒸汽工作压力进行调节，这就产生了矛盾，而这个矛盾是国际上长期未
能解决的矛盾。在工作压差不大的前提下改变喷嘴的面积，这是一个十分复杂、尖端课题，
因为其中有一个水通道的变工况适应问题，特别是水击状态下的面积改变跟踪速度问题更是
任何电动调节所无法实现的。第四代汽动加热器采用自力跟踪技术解决了这一世界难题。从此负荷可以任意调节，在变工况下，设备能保持最佳的运行姿态。最具深远意义的是从此汽 动加热器组成全自控的无人值守机组具备了条件。而在此第三代以前技术是不可能的。
由于实现了可调节低噪声，使得大容量和大批量的生产成为可能。总的来说，汽动加热器
技术已经成熟，目前各项技术经济指标皆超过了面式热交换器技术。
注：该篇论文已在《区域供热》、《中国建设信息》上发表。（严禁转载） |
