板式换热器运行情况分析

王丽英 杨宏伟

（辽宁华电铁岭发电公司，辽宁 铁岭112000）

0 引言

铁电公司供热首站目前安装有4台板式换热器（以下称换热器），为铁岭市区部分区域提供冬季采暖热源。换热器的主要技术规范如表1所示。箱，换热器与疏水箱两者竖直高度差1 m，2台换热器并列运行，疏水进入同一个疏水箱。疏水箱无抽真空或者冷却设施。疏水箱的水经疏水泵输送到凝汽器或者除氧器。

表1 换热器主要技术参数

换热器在运行中出现如下情况：（1）疏水水位经常偏高，疏水不畅通。（2）疏水温度偏高。比如，换热器进汽压力为0．37 MPa，疏水温度即达到141℃。（3）平稳增加换热器蒸汽量，疏水能较长时间在轻度不饱和且较高温度的状态下维持稳定运行而不发生气蚀。表2为换热器的运行参数。

1 关于疏水温度100℃以下的疏水压力轻微正压和负压的原因

如表2所示，换热器的疏水温度在100℃以下时，疏水的压力（本文所说压力均为表压力）为轻微负压力或者轻微正压力。这是因为疏水箱没有冷却设施或者抽真空设备，疏水温度即使在100℃以下，疏水箱也不能出现真正稳定的真空。出现忽高忽低的压力是由于疏水箱这个密闭系统内疏水排放量与排入量不平衡所造成的。这是轻微的暂时的不平衡。

换热器的加热蒸汽来自汽轮机的中压缸排汽，此蒸汽进入换热器放热，将换热器的水侧循环水加热，热水提供给用户采暖。在换热器里，蒸汽凝结成的疏水，再经疏水管道进入疏水

2 关于疏水不畅通，换热器疏水水位偏高的原因

低压加热器的疏水不畅是一个常见问题，它有几方面原因：疏水管道弯头过多，疏水阻力大；疏水压头过小；疏水管道高度差太小；疏水管径太细。如表2所示，换热器的疏水水位有2个水位上升区段：第一，在100℃以下时，疏水温度由73℃降低到54℃，换热器的疏水水位由165 mm上升到300 mm。正常运行中，换热器循环水侧不做调整，疏水温度的降低代表换热器的进汽量在减小，由于进汽量小，换热器的进汽口处蒸汽被迅速冷却凝结而形成真空，粗略计算，0．001 MPa的真空即可托起100 mm的水柱，换热器进汽压力为负数是可以监测到的，因此进汽量越小，疏水水位反而越高。也就是疏水压头过小引起的疏水不畅通。第二，在100℃以上时，疏水温度越高，疏水水位越高。疏水温度由100℃上升至141℃，疏水水位随之由220 mm上升至395 mm，疏水压力也平稳上升，但疏水压头几乎是个常数，为0．1 MPa（疏水压头等于进汽压力减去疏水压力）。由于换热器换热功率不足，蒸汽放热传导不充分，疏水焓值高，导致疏水温度与压力偏高，造成疏水压头几乎不变，而进汽量增大，疏水量也随着增大，结果疏水水位高。

表2 换热器的运行参数

3 关于疏水温度高的原因

上一段论述中已经提到一个原因，就是换热器的换热功率不足，与换热功率有关的因素有换热面积、表面传热系数等等。换热面结垢或附着杂物，会降低传热系数。另外，冷却水量不足也是一个重要原因。实际运行中，换热器的循环水侧的流量长期为1 100 t／h左右，远低于设计流量。冷却水量不足造成疏水温度高。今后要在换热器运行方式上做调整，提高循环水流量。

4 关于换热器的疏水能较长时间在轻度不饱和且较高温度的状态下维持稳定运行而不发生气蚀的原因

如表2所示，疏水温度由100℃上升到141℃，过冷度大致为几摄氏度。在水侧工况不变的情况下，换热器的汽侧疏水温度会随着蒸汽流量的增加而升高，也就是疏水的过冷度会越来越小，但是，疏水过冷度的减小与蒸汽流量的增加不是线性关系，而是近似抛物线的关系，也就是我们看到疏水温度超过100℃以后，疏水的过冷度几乎不再变化。随着蒸汽流量的增大，疏水流速加快，特别是疏水量增大到原疏水段出现汽液两相流时，我们也可以认为是汽液两相流换热段延长后移，换热器的换热效率会突增，因此我们看到的现象是当逐渐平稳增加蒸汽量，疏水温度逐渐升高，当升高到一定温度，换热器开始出现极其轻微的闷响和振动，若继续增加蒸汽量，这种轻微的闷响并不会突增，而是出现一个维持平衡的缓和区域，这是轻微汽液两相流换热效果出现在原疏水段的结果。

换热器的换热形式基本是对流换热，单位时间内通过某换热表面的热量称为热流量，用Φ表示：

Φ＝AhΔt式中，A为换热面积；h为表面传热系数；Δt为换热板壁面与液体的温差。

就表面传热系数的数量级来说，强制对流的水为1 000～15 000（W／m2·K）。存在相变的水（蒸汽凝结）为5 000～25 000（W／m2·K），由此可见，在相同情况下，存在水相变的表面换热系数是普通强制对流的近2～5倍。由于对流换热形式的改变强化了换热效果，所以换热器的疏水能较长时间在轻度不饱和且较高温度的状态下维持稳定运行而不发生气蚀。

但是若此后再增加蒸汽量，汽液两相流会逐渐恶化，即疏水中汽体更多，液体更少，加热器会明显振动，即发生气蚀。

5 结语

受天气以及热用户的影响，换热器会遇到多变的运行工况，而细致掌握换热器在疏水水位、疏水水温变化时的本质原理，对换热器的安全经济运行非常重要。

［1］阿法拉伐有限公司．板式换热器安装使用说明书

［2］杨世铭，陶文铨编著．传热学．北京：高等教育出版社，1998