列管式汽水热交换器-选型
热电厂内的供热首站,一次侧是汽轮机抽汽,二次侧是供暖循环水。汽水换热的特点是蒸汽侧有相变、潜热大,水侧温升有限,两侧流量悬殊。这个场所选型的难点在于如何把潜热高效传给水量较大的循环水。
选型第一件事是确定蒸汽侧的冷凝压力。抽汽压力随负荷变化,低负荷时压力下降,对应饱和温度也下降,平均温差缩小。按低负荷的压力核算面积,寒冷时段供热温度才能达标,按额定工况选会导致低温时段能力不足。

第二件事是决定汽侧走壳程还是管程。汽水换热器通常蒸汽走壳程,因为壳程流道大、压降低,凝液易排出。水走管程,便于提高流速增强换热,也便于管程清洗。这个布置是行业惯例,反过来的做法在排液上会吃亏。
第三件事是水量与温升的匹配。供暖循环水量大,温升只有几十度的量级,管程需要多流程来提高流速。流程数增加,压降上升,循环泵扬程要相应核算,不能只按流量选泵。
第四件事是凝液回收方案。首站的凝液要回收至锅炉,凝液温度高、品质好。换热器底部集液包要有足够容积,凝液管路要有疏水阀组与旁通,回收管路要做保温。凝液损失一吨,补水与加热成本都要增加。
第五件事是变工况调节手段。供暖负荷随室外温度变化,汽侧要有调节阀,水侧要有变频泵。选型时要确认调节阀的可调比覆盖负荷变化范围,可调比不够,低负荷时要么超温要么频繁启停。
运行一个采暖季后再回看选型,常暴露的问题是面积核算按额定工况、低负荷时段能力不足,以及管程流程数偏少、流速低、结垢快。这两条在选型阶段都能避免,靠的是把全年负荷曲线摊开算,而不是取一个点。

这个首站还遇到过一个具体问题:低负荷时段蒸汽量小,换热器内蒸汽流速过低,凝液排不出去,管束下半部分被水淹没,换热能力反而下降。解决办法是在壳侧增加凝液导流结构,并在低负荷时切小一台设备,使运行设备的蒸汽流速维持在合理区间。
到了夏季,首站只做少量热水供应,负荷不到额定值的很小一部分。这时如果仍按冬季方式运行,蒸汽阀长期在小开度工作,阀芯冲蚀快。运行方式改成间歇供热配蓄热罐,阀门动作次数减少,寿命明显延长。
首站还做过一次能力核算复核。按实际运行数据反算总传热系数,比设计取值低了不少,原因是管束结垢与蒸汽侧不凝气。按实测值重新核算后,面积裕量被重新分配,下一台设备的选型参数因此更贴近实际。
列管式汽水热交换器-选型