中央空調空氣加熱器開裂漏汽改進

張蒙生

河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠 河南漯河市

一、引言

工業中央空調空氣的加熱方式有兩種，一種是熱水加熱，一種是蒸汽加熱，蒸汽加熱溫度較高，如蒸汽散熱器加熱溫度可達150℃（飽和蒸汽壓力設定在0.4MPa），加熱速度快，熱負荷高，但對散熱器的性能提出更高要求，如抗開裂變形等。目前在卷煙廠普遍采用蒸汽加熱方式，安裝和選型不當將導致散熱器使用壽命低，漏汽易發生，對此進行了探索和改進。

二、問題

漯河卷煙廠共安裝了11組空調，以送風量為12萬m3的K1K2K3（企業內部編號）為例，技術參數如下表：

散熱器采用3組并聯安裝方式，尺寸結構如圖1所示。散熱器結構為單排單回程。散熱管采用直徑16mm紫銅管（壁厚0.75mm），進回汽母管（壁厚3mm）也是紫銅管材料，法蘭采用碳鋼管螺紋連接方式。

8組空調投產運行6年后開始出現不同程度的開焊、腐蝕穿孔而漏汽。經統計泄漏點每組達7處之多。蒸汽泄漏導致散熱器散熱不良，熱效率下降，空氣加熱溫度不足而濕度偏高，同時對空調箱散熱器周圍設備造成蒸汽噪聲和腐蝕污染。

圖1 K1/K2/K3空調散熱器安裝尺寸結構圖

三、泄漏原因分析

1.泄漏點位置

根據8組空調泄漏點統計結果分析，造成散熱器泄漏，其泄漏點位置具有較強的規律性。一是進汽母管附近排列的連接管；二是回汽母管附近的連接管；三是匯流連箱中部（右側中部）排列的連接管。四是進汽和回汽母管管壁穿孔。散熱器結構如圖2所示。

2.泄漏原因

（1）開機時管道積存水在快速排空時造成冷熱溫差大，銅的熱膨脹系數大，產生收縮不均，導致在連接管焊接處開焊或斷裂。蒸汽在壓力的推動下總是走最近的路線通過散熱器，此線路蒸汽流量最大，溫度最高。在積存水排空前后溫升也最大。如冬季開機前后，溫度從十幾度到150℃，極易造成開裂。開裂部位處于蒸汽流量最大處，如圖3所示。

圖2 單排單回程空調散熱器開裂位置結構圖

（2）蒸汽壓力設定偏高，蒸汽流速加快，沖刷磨損進出口母管，造成穿孔。

（3）飽和蒸汽壓力為0.4MPa時溫度為150℃左右，而在0.25MPa時溫度為139℃，散熱管標稱壁厚為1mm，設計壓力為0.25MPa（139℃），工作壓力不應高出標稱壓力，否則影響散熱器使用壽命。

（4）應力分布。

圖3 單排雙回程散熱器熱脹冷縮不均衡

四、改進方案

圖4 原單排單回程蒸汽散熱器結構圖

將常見的單排單回程普通銅翅片散熱器結構（圖4）改為單程自循環散熱管結構，進汽和回汽連箱在一個管內被分成兩個室，散熱管采用套管結構，蒸汽從內管流入，回汽從夾層中流程，消除了產生熱應力變化的調節，外形安裝尺寸不變（圖 5）。

圖5 改進后的單排單回程散熱器結構圖

五、結語

按上述方案進行改造后，消除了空調散熱器泄漏問題，不僅可提高空氣加熱溫度的調節能力，提高被控制區域的溫濕度工藝保障能力，而且延長散熱器使用壽命。

表1 空調蒸氣散熱器技術參數