板式換熱器運行情況分析

王麗英 楊宏偉

（遼寧華電鐵嶺發電公司，遼寧 鐵嶺112000）

0 引言

鐵電公司供熱首站目前安裝有4臺板式換熱器（以下稱換熱器），為鐵嶺市區部分區域提供冬季采暖熱源。換熱器的主要技術規范如表1所示。箱，換熱器與疏水箱兩者豎直高度差1 m，2臺換熱器并列運行，疏水進入同一個疏水箱。疏水箱無抽真空或者冷卻設施。疏水箱的水經疏水泵輸送到凝汽器或者除氧器。

表1 換熱器主要技術參數

換熱器在運行中出現如下情況：（1）疏水水位經常偏高，疏水不暢通。（2）疏水溫度偏高。比如，換熱器進汽壓力為0．37 MPa，疏水溫度即達到141℃。（3）平穩增加換熱器蒸汽量，疏水能較長時間在輕度不飽和且較高溫度的狀態下維持穩定運行而不發生氣蝕。表2為換熱器的運行參數。

1 關于疏水溫度100℃以下的疏水壓力輕微正壓和負壓的原因

如表2所示，換熱器的疏水溫度在100℃以下時，疏水的壓力（本文所說壓力均為表壓力）為輕微負壓力或者輕微正壓力。這是因為疏水箱沒有冷卻設施或者抽真空設備，疏水溫度即使在100℃以下，疏水箱也不能出現真正穩定的真空。出現忽高忽低的壓力是由于疏水箱這個密閉系統內疏水排放量與排入量不平衡所造成的。這是輕微的暫時的不平衡。

換熱器的加熱蒸汽來自汽輪機的中壓缸排汽，此蒸汽進入換熱器放熱，將換熱器的水側循環水加熱，熱水提供給用戶采暖。在換熱器里，蒸汽凝結成的疏水，再經疏水管道進入疏水

2 關于疏水不暢通，換熱器疏水水位偏高的原因

低壓加熱器的疏水不暢是一個常見問題，它有幾方面原因：疏水管道彎頭過多，疏水阻力大；疏水壓頭過??；疏水管道高度差太小；疏水管徑太細。如表2所示，換熱器的疏水水位有2個水位上升區段：第一，在100℃以下時，疏水溫度由73℃降低到54℃，換熱器的疏水水位由165 mm上升到300 mm。正常運行中，換熱器循環水側不做調整，疏水溫度的降低代表換熱器的進汽量在減小，由于進汽量小，換熱器的進汽口處蒸汽被迅速冷卻凝結而形成真空，粗略計算，0．001 MPa的真空即可托起100 mm的水柱，換熱器進汽壓力為負數是可以監測到的，因此進汽量越小，疏水水位反而越高。也就是疏水壓頭過小引起的疏水不暢通。第二，在100℃以上時，疏水溫度越高，疏水水位越高。疏水溫度由100℃上升至141℃，疏水水位隨之由220 mm上升至395 mm，疏水壓力也平穩上升，但疏水壓頭幾乎是個常數，為0．1 MPa（疏水壓頭等于進汽壓力減去疏水壓力）。由于換熱器換熱功率不足，蒸汽放熱傳導不充分，疏水焓值高，導致疏水溫度與壓力偏高，造成疏水壓頭幾乎不變，而進汽量增大，疏水量也隨著增大，結果疏水水位高。

表2 換熱器的運行參數

3 關于疏水溫度高的原因

上一段論述中已經提到一個原因，就是換熱器的換熱功率不足，與換熱功率有關的因素有換熱面積、表面傳熱系數等等。換熱面結垢或附著雜物，會降低傳熱系數。另外，冷卻水量不足也是一個重要原因。實際運行中，換熱器的循環水側的流量長期為1 100 t／h左右，遠低于設計流量。冷卻水量不足造成疏水溫度高。今后要在換熱器運行方式上做調整，提高循環水流量。

4 關于換熱器的疏水能較長時間在輕度不飽和且較高溫度的狀態下維持穩定運行而不發生氣蝕的原因

如表2所示，疏水溫度由100℃上升到141℃，過冷度大致為幾攝氏度。在水側工況不變的情況下，換熱器的汽側疏水溫度會隨著蒸汽流量的增加而升高，也就是疏水的過冷度會越來越小，但是，疏水過冷度的減小與蒸汽流量的增加不是線性關系，而是近似拋物線的關系，也就是我們看到疏水溫度超過100℃以后，疏水的過冷度幾乎不再變化。隨著蒸汽流量的增大，疏水流速加快，特別是疏水量增大到原疏水段出現汽液兩相流時，我們也可以認為是汽液兩相流換熱段延長后移，換熱器的換熱效率會突增，因此我們看到的現象是當逐漸平穩增加蒸汽量，疏水溫度逐漸升高，當升高到一定溫度，換熱器開始出現極其輕微的悶響和振動，若繼續增加蒸汽量，這種輕微的悶響并不會突增，而是出現一個維持平衡的緩和區域，這是輕微汽液兩相流換熱效果出現在原疏水段的結果。

換熱器的換熱形式基本是對流換熱，單位時間內通過某換熱表面的熱量稱為熱流量，用Φ表示：

Φ＝AhΔt式中，A為換熱面積；h為表面傳熱系數；Δt為換熱板壁面與液體的溫差。

就表面傳熱系數的數量級來說，強制對流的水為1 000～15 000（W／m2·K）。存在相變的水（蒸汽凝結）為5 000～25 000（W／m2·K），由此可見，在相同情況下，存在水相變的表面換熱系數是普通強制對流的近2～5倍。由于對流換熱形式的改變強化了換熱效果，所以換熱器的疏水能較長時間在輕度不飽和且較高溫度的狀態下維持穩定運行而不發生氣蝕。

但是若此后再增加蒸汽量，汽液兩相流會逐漸惡化，即疏水中汽體更多，液體更少，加熱器會明顯振動，即發生氣蝕。

5 結語

受天氣以及熱用戶的影響，換熱器會遇到多變的運行工況，而細致掌握換熱器在疏水水位、疏水水溫變化時的本質原理，對換熱器的安全經濟運行非常重要。

［1］阿法拉伐有限公司．板式換熱器安裝使用說明書

［2］楊世銘，陶文銓編著．傳熱學．北京：高等教育出版社，1998