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超音速汽液兩相流升壓加熱裝置
1. 技術(shù)簡(jiǎn)介
超音速汽液兩相流升壓加熱技術(shù)是西安交通大學(xué)電廠熱能動(dòng)力與控制工程研究所在全國(guó)自然科學(xué)基金委(編號(hào):50106010)和陜西省科技計(jì)劃(2001C47)的共同資助下,根據(jù)汽液兩相流動(dòng)原理開(kāi)發(fā)的最新科研成果,在該技術(shù)的基礎(chǔ)上成功研制了SJ系列超音速汽液兩相流升壓加熱裝置。圖1給出了該裝置的工作原理圖
超音速汽液兩相流升壓加熱原理圖
2. 工作原理
蒸汽經(jīng)過(guò)噴嘴后形成超音速汽流,與低壓水一起進(jìn)入混合腔,充分混合后形成超音速汽液兩相流,經(jīng)過(guò)混合腔后壓力升高,凝結(jié)成為高壓熱水流出。
3. 技術(shù)特性
3.1. 換熱特性:該裝置采用了高速蒸汽與過(guò)冷水射流直接混合的方法進(jìn)行熱交換,其換熱系數(shù)達(dá)到 ,比常規(guī)表面式換熱器效率高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,是一種高效換熱裝置,且不受結(jié)垢和不凝結(jié)氣體的影響;
3.2. 升壓特性:該裝置利用了蒸汽的低品位熱量中的可用能,轉(zhuǎn)換為機(jī)械能對(duì)冷水作功,使出口熱水的壓力升高。出口熱水壓力******可達(dá)進(jìn)口蒸汽壓力的3倍以上;
3.3. 啟動(dòng)特性:該裝置僅需2-10秒的啟動(dòng)時(shí)間,且啟動(dòng)后可立即供應(yīng)熱水,具有很好的啟動(dòng)特性;
3.4. 運(yùn)行可靠性:該裝置完全采用流體力學(xué)原理完成升壓及換熱過(guò)程,無(wú)運(yùn)動(dòng)部件和電氣控制元件,全密封,無(wú)泄露,運(yùn)行穩(wěn)定、安全、可靠;
3.5. 其它:該裝置可節(jié)省電能,因體積小、可省略加熱器、水泵,節(jié)省泵房及場(chǎng)地,免去維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用,從而能保證設(shè)備長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行。
4. 設(shè)計(jì)參數(shù)
4.1. 進(jìn)口蒸汽壓力:≥0.2MPa(表壓)
4.2. 進(jìn)口蒸汽流量:0.2-15t/h
4.3. 進(jìn)口冷水壓力:≥0.1MPa(表壓)
4.4. 進(jìn)口冷水溫度:<75℃
4.5. 出口熱水溫度:高于進(jìn)口冷水溫度30-50℃
4.6. 出口熱水壓力:不超過(guò)進(jìn)口蒸汽壓力的2倍
4.7. 出口熱水流量:1-150t/h
5.規(guī)格及性能表
型號(hào) | 應(yīng)用管徑(mm) | 設(shè)計(jì)進(jìn)汽壓力 (MPa) | 額定蒸汽流量(t/h) | 加熱溫升(℃) | 熱水流量(t/h) | 裝置寬度(mm) | 裝置長(zhǎng)度(mm) |
SJ-50 | Ф57 | 0.3 | 0.1~1.0 | 30~60 | 1~10 | 800 | 200 |
Ф57 | 0.5 | 0.1~1.5 | 30~60 | 1~15 | 800 | 200 | |
Ф57 | 0.8 | 0.1~2.0 | 30~60 | 1~20 | 800 | 200 | |
SJ-80 | Ф89 | 0.3 | 1.0~2.0 | 30~60 | 10~20 | 1200 | 300 |
Ф89 | 0.5 | 1.5~3.0 | 30~60 | 15~30 | 1200 | 300 | |
Ф89 | 0.8 | 2.0~4.0 | 30~60 | 20~40 | 1200 | 300 | |
SJ-100 | Ф108 | 0.3 | 2.0~4.0 | 30~60 | 20~40 | 1500 | 400 |
Ф108 | 0.5 | 3.0~6.0 | 30~60 | 30~60 | 1500 | 400 | |
Ф108 | 0.8 | 4.0~8.0 | 30~60 | 40~80 | 1500 | 400 | |
SJ-150 | Ф159 | 0.3 | 4.0~8.0 | 30~60 | 40~80 | 2000 | 500 |
Ф159 | 0.5 | 6.0~12.0 | 30~60 | 60~120 | 2000 | 500 | |
Ф159 | 0.8 | 8.0~15.0 | 30~60 | 80~150 | 2000 | 500 |
SJ系列超音速汽液兩相流升壓加熱裝置均可按照用戶提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)和加工。
6. 應(yīng)用范圍
SJ型超音速汽液兩相流升壓加熱裝置可同時(shí)實(shí)現(xiàn)加熱和升壓的目的,能廣泛應(yīng)用于電力、化工、制冷、造紙、生活區(qū)、賓館及軍工等行業(yè),以取代龐大的廠房、換熱設(shè)備與水泵。如:生水加熱及升壓、采暖熱水、生活熱水的制取及升壓、低壓乏汽回收等。
7. 經(jīng)濟(jì)效果
圖一為采用SJ系列超音速汽液兩相流升壓加熱裝置改造熱網(wǎng)供熱的系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)應(yīng)用了一臺(tái)SJ-150型裝置為供暖區(qū)及供應(yīng)熱水,代替了原供暖系統(tǒng)4個(gè)龐大的混合加熱罐及3臺(tái)75kW的熱水泵,每年可節(jié)電30萬(wàn)度以上。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行證明,該裝置性能穩(wěn)定,運(yùn)行可靠,可同時(shí)滿足采暖和熱水供應(yīng)兩種負(fù)荷的要求。
圖一 SJ型超音速汽液兩相流升壓加熱裝置供暖區(qū)及供應(yīng)熱水系統(tǒng)安裝示意圖
圖二為河南某熱電有限公司2×210MW熱電聯(lián)產(chǎn)工程除鹽水系統(tǒng)應(yīng)用SJ系列超音速汽液兩相流升壓加熱裝置系統(tǒng)示意圖:
冷水進(jìn)入SJ-150型超音速兩相流升壓加熱器被蒸汽加熱為熱水流出。為滿足系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中除鹽水流量的要求,整個(gè)系統(tǒng)由4臺(tái)并聯(lián)組成,其******出口熱水流量可達(dá)500t/h。該系統(tǒng)投運(yùn)三年以來(lái),運(yùn)行穩(wěn)定可靠,除鹽水溫度提高了40~60℃,降低了除氧器熱負(fù)荷,提高了除氧效果,保證了機(jī)組安全運(yùn)行。
圖二為河南某熱電有限公司2×210MW熱電聯(lián)產(chǎn)工程除鹽水系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)示意圖
圖三給出了某電廠家屬區(qū)生活熱水升壓加熱系統(tǒng)安裝示意圖。該系統(tǒng)由一臺(tái)SJ-100/0.5型與一臺(tái)變頻泵并聯(lián),從水箱中抽取冷水加熱升壓后送出。通過(guò)調(diào)節(jié)SJ-100進(jìn)汽閥的開(kāi)度及變頻泵的轉(zhuǎn)速,可實(shí)現(xiàn)熱水出口流量在40~120t/h之間變化。由于水質(zhì)硬度較高,原系統(tǒng)使用的管式加熱器結(jié)垢嚴(yán)重的問(wèn)題得以解決。節(jié)省了熱能、維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)工作量,自2001年投運(yùn)以來(lái),運(yùn)行安全可靠。
圖三某電廠家屬區(qū)生活熱水升壓加熱系統(tǒng)安裝示意圖
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