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亞臨界機組運行時定排擴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。基于該電廠現(xiàn)場實際情況，評價了各汽水混合加熱器作為該機組定排、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 ℃;定排擴容器容積為14.7 m3;定排擴容器乏汽量為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)及進汽方式等進行了調(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入浸沒式混合加熱器芯體內(nèi)部，通過噴嘴進入混合加熱區(qū)，高溫蒸汽在加熱區(qū)與殼體下部進來的冷水進行旋轉(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?shù)蜏匾渌蛞簯B(tài)物料進入加熱器本體后，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來，兩種流體介質(zhì)經(jīng)混合室進一步充分混合，并迅速在擴展相介面之間發(fā)生熱交換，進而達到瞬時加熱效果。

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]

[1] 楊彬.包頭第二熱電廠300 MW機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.