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

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