摘要：当前汽水热交换站系统设计上存在一些误区，如：在不回收凝结水的前提下，采用面式热交换器大量排放高温凝结水，系统配置软化水设备等等，这些问题导致了大量的能源浪费和不合理投资，应予纠正。

关键词:热交换站 系统设计 凝结水回收 混合式换热 节能 投资 汽动加热器

Some Errors and its Correction in the Recent Designing of Steam-Water Heat Exchanging Station

Qingdao Gaoyuan Heat&Power Equipment Co.,ltd.  Zhu Jianwen

       Abstract: There are many errors in the steam-water heat exchanging station , which is showed in recent system design .For example , using face type heat exchanger , a large amount of condensate water with high temperature is draw and lost , without the measure of recovery . Another example of that is the disposition of water softening equipment , etc. .These problems causes large amount of energy resource and investment wasted that must be corrected .

Keywords: heat exchanging station  system design condensate water recovery

mixing heat exchange  energy economization  investment   steam powered heater

前 言

      笔者在工作实践中深切地感到：当前汽水热交换站系统设计中普遍存在一些误区，致使能源和建设资金大量浪费。按照目前地建设速度和在用热交换站数量初步估算，如果这些误区得到纠正，全国每年可节电约50亿度，节汽折合标准煤约800万吨，总价值在70亿元左右，同时可节约建设资金约30亿元。

把这些研究成果予以公布，完全是为了公益和环保事业，坚决反对有人把这些技术归为己有去申请知识产权保护，因此宣布：本文一旦发表，所述及的新技术便失去了新颖性，并且倡议热交换站设计人员尽快尽可能的采用这些技术。

      一、   关于凝结水热量的回收利用

      汽水热交换过程中，蒸汽变成凝结水，温度一般在60℃——100℃之间。由于其水质不能满足电站锅炉的要求，处理费用过高，加上回收系统需要较大投资，技术经济比较的结果是小水量远程回收不合理。所以我国供热系统的凝结水基本上不回收。

凝结水不回收，其热量应该在换热站中予以充分利用，所以较大型的换热站中设计了凝结水热量回收换热器（图一），这样除增加投资外并不能充分利用热量，因为任何面式热交换器都不能把加热介质凝却至冷介质入口的温度，必然存在端差。    

      蒸汽凝结水无论是否经过热量回收，一般都集中到凝结水箱。作为循环水系统的补助（图二）。补水量即系统的失水量，一般不大于凝结水量的10~20%，也就是有80~90%的水量携带着热量被排放掉了，这样说还并未考虑凝结水进出水箱过程中的散热损失。而且，系统的循环水得不到充分置换、软化、，在没有软化水设备的前提下，系统易出现结垢集渣等问题。正因为如此，很多情况下都配备了软化水装置。

      就此误区，提出如下解决方案：

      方案一、把所有凝结水用水泵或引射器引射（图三）送进循环水系统，在回水系统上设定压溢流阀，把系统多余的水在整个系统的温度最低点上进行排放。

      方案二、采用汽水混合式换热器，同样在回水管上设定压阀，排放系统多余的水（图四）。关于汽水混合式换热器——汽动加热器和定压阀的一些性能下文有述。

      通过以上措施，可使凝结水的排放温度降低20℃~40℃，若取30℃并按常规取蒸汽有效焓2800KJ/kg，可得节约蒸汽率为：

      (30×4.1868/2800)×100%=4.5%

      由于凝结水100%进入循环系统，持续对原有水进行置换。即使上自来水，在很短的时间内水质也会超过普通软化水设备制出的软化水。因此，制水费用是一种浪费，而投资购设备更无必要。

二、关于定压系统

      传统的定压系统，包括：膨胀水箱，补水泵和电接点压力表（图五）。当系统压力低于设定值时，电接点压力表发出信号，启动补水泵向系统补水；高于时自动停泵，膨胀水箱内充有空气或氮气，其作用是延缓系统压力的变化速率，防止补水泵频繁启停。 

      这套系统的缺点是占地面积大，投资大，系统运行压力不很稳定。为了克服这些不足，目前大都采用变频补水方式（图六），即通过变频手段调节补水泵转速以实现连续稳定地向系统补水。但这种方式仍然不能解决上文提到的凝结水热量回收利用问题，投资仍然较大。上述“方案一”和“方案二”能够一并很好地解决这些问题。 

      采用定压阀定压(图三、图四)，十分简捷而有效地实现了系统的恒压运行，占用空间和投资都大为节省。关于定压阀，最初采用这种溢水定压方式时没有合适的专用产品，一般都用微启式安全阀代替，结果不理想。一是由于其启、回座压力不一致，导致定压值不稳；二是当阀后有背压时产生强烈的噪声，现已开发出专门用于采暖系统的系列产品（图七）。这些产品内部含有阻尼部件，能够避免噪声产生。而且，还有一种双功能定压阀，其功能是当系统缺水时，能够自动定压向系统补水，而当系统有多余水时，能够自动向外溢水，定压效果都很好。                  

三、   关于热交换器与循环系统

     作为汽水热交换器，如果系统不回收凝结水，就不应该采用面式热交换器，而应该选用性能优良的混合升压型换热器——汽动加热器，理由如下：

      1、采用面式热交换器是传统的沿用，在汽动加热器技术不成熟的时候，是不得以而为之。目前汽动加热器技术已经成熟，很好地解决了噪声问题。

      2、传统面式热交换器设备体积大，耗用钢材或铜材多，现场占用建筑面积大，造成资源浪费，建设成本高，而汽动加热器的情况恰好相反（图八） 

图八：汽动加热器SPE型 

      3、汽动加热器除了上述显著节汽性能外，由于它利用了蒸汽的做功能力使系统循环耗电大为减小。在一定条件下，无须水泵支持（图九），即最多可节电100%。一般大型换热站对循环水泵采用变频调节，即循环动力缺多少补多少。 

      4、新一代的汽动加热器具有极高的可靠性，寿命远长于各种面式换热器。实践证明：板式换热器不是汽水热交换最好的选用对象，因为其密封垫易老化、漏水，而钎焊产品除价格高外，运行中一旦发生堵塞或结垢问题就无法解决。其它各种管壳式换热器，在运行几年后都存在管子泄漏问题。而汽动加热器内部不存在易泄漏、过热、过压、老化等部件，介质流速超临界使结垢无法生成。其核心部件采用不锈钢材料，增加了耐用性。

      在循环系统的设计中特别提如下意见：

     1、循环水泵出口加装止回阀（图十），是概念上的错误，那也是一种传统的沿用。对开式系统，防止停泵时水倒灌是有必要的；而对闭式循环系统这个问题不存在，加上它不仅增加了投资，关键是增加了系统阻力，浪费了电能。 

      2、实践中观察，除污器前后压差较大，浪费不少电能（图十）。在汽动加热器机组系统中，不存在除污器，因为其自身带有除污功能。

      3、给汽动加热器配备循环水泵时，总容量应比传统系统小一倍以上，太大不必要。

      4、站外管网系统的合理设计，特别解决好系统排气问题，能使设备运行性能进一步提高。

结论

      1、传统面式热交换站，设计上存在一些误区，应予纠正。

      2、凝结水回收，在远距离输送条件下，不经济。如果不回收凝结水，应当采用先进的汽水混合型换热器——汽动加热器，该产品技术已经成熟。

      3、设计人员应该放弃旧观念，积极采用新技术。