混合加熱器

蒸汽和水（液體）直接混合的加熱裝置稱混合加熱器。其優點是傳熱效果好，水的溫度可達到加熱蒸汽壓力下的飽和溫度（即端差為零），且結構簡單、造價低廉。它是浴池給水、生產生活用熱水供應及熱水採暖系統中最理想的蒸汽加熱設備。同時廣泛用於食品釀造、醫藥、化工、石油、橡膠、造紙等行業的流體的混合與加熱。

基本介紹

• 中文名：混合加熱器
• 外文名：steam—water injection
• 分類：射汽帶水式、射水帶汽式
• 套用領域：生產生活熱水供應、化工等行業
• 優點：節能環保、結構簡單
• 缺點：系統複雜

分類

混合加熱器可分為兩類：射汽帶水式混合加熱器和射水帶汽式混合加熱器。

射汽帶水式

射汽帶水式是指蒸汽通過噴嘴射流，水作為被引射流體；在熱水供暖系統中採用射汽帶水式噴射式混合加熱器，可以代替表面式汽水加熱器和循環水泵，起到節煤、節電、節省設備投資的作用。但是其使用條件較嚴，要求蒸汽達到一定壓力，而且流量必須穩定，使這種加熱器的套用受到一定的限制。在蒸汽壓力高於水壓力0.3MPa以上時，可以考慮採用射汽帶水式噴射式混合加熱器。

射水帶汽式

射水帶汽式是指水通過噴嘴射流，蒸汽作為被引射流體。射水帶汽式噴射式混合加熱器不受蒸汽壓力和流量的限制，使用的範圍較寬，只是不能取代系統中循環水泵的作用。下面以射水帶汽式噴射式混合加熱器為例，介紹其工作原理與套用。

工作原理

當被加熱水通過噴射式混合加熱器的噴嘴時，壓力降低，流速增加，在噴嘴的出口處形成低壓區，蒸汽在此區域進入加熱器內，與被加熱水進行混合，蒸汽在水中凝結放熱，汽、水之間進行能量、動量和質量的交換，然後汽水混合物進入混合室進一步均勻混合，最後進入擴壓室使水的流速降低，壓力升高，完成加熱水的過程。

作為熱媒介質的蒸汽，可以使用新蒸汽，也可以使用回收的廢蒸汽，進入噴射式混合加熱器的蒸汽壓力可以高於進口水的壓力，也可以低於進口水的壓力。如果採用凝結水產生的二次蒸汽或回收的廢蒸汽作為加熱熱源，節能效益更為顯著。

優點

1.蒸汽與液體瞬間混合均勻，加熱迅速，熱效率高達100%，節能。

2.加熱蒸汽壓力低於、高於被加熱液體壓力均可使用，而不受蒸汽壓力必須高於液體壓力0.05～0.1Mpa的限制。

3.振動小，噪音低。

4.體積小，價格廉,投資少。

5.溫升大，可達70℃以上。

6.結構簡單，不易結垢，免維護，使用壽命長。

7.可利用工業低壓乏汽作熱源制熱水，節約了能源，保護了環境。

8.由於針對用戶參數選用型號或專門設計，對用戶有極強的適用性，運行平穩，能滿足用戶各項要求。

用途

利用蒸汽提溫的場合

1. 採暖熱水的製備。

2. 電廠生水加熱及回收利用低壓除氧器排汽加熱除鹽水。

3. 化工、石油、輕工等行業回收低壓乏汽，用於製取熱水。

4. 醫院、賓館、浴池及居民等生活用熱水的制熱水。

特殊用途

1.回收低壓放散汽。

⑴、低於大氣壓的放散汽。

⑵、高於大氣壓的放散汽。

2.回收料液揮發的酸氣、霧氣等放散氣。

3.電廠的高低壓加熱系統。

4.可製造重油和蒸汽的理想混合物以供燃燒使用。

5.蒸發系統的抽低壓。

6.液態物料加熱。

使用中的注意問題

操作管理問題

這種汽水混合加熱器，如果不在允許的範圍和工作條件下運行，會出現供暖系統不穩定，輕者出現噪音大，重者產生震動，嚴重時造成供暖系統熱水汽化，以至停止運行。不能照搬常規熱水鍋爐直接供暖的操作規程來對待汽水混合加熱供暖系統，必須嚴格按汽水加熱器的工作性能、工作範圍、要求等進行設計與操作，才能保證該系統平穩、可靠地運行，杜絕事故的發生。

震動問題

在汽水熱交換過程中引起震動的原因一是蒸汽工作壓力超過允許的蒸汽工作壓力範圍，二是系統水溫過高，超過相應壓力下的飽和水溫度，或者系統壓力偏低，低於水的飽和壓力，從而使系統的熱水冷化。解決這個問題一是蒸汽壓力必須在允許的蒸汽工作壓力範圍內，二是供暖系統水溫及壓力必須在設計工況下。對於汽水混合加熱器布置在循環水泵進水口側的供暖系統設有高位膨脹水箱時，膨脹水箱的膨脹管設定在汽水混合加熱器進水管附近，在膨脹水箱靜壓力作用下，提高了汽水混合加熱器處水的汽化溫度，但要控制水泵進口水溫不得超過85℃。

衝擊問題

在汽水混合加熱器運行時，如果一旦汽水混合加熱器進口處蒸汽壓力過高，供暖熱水系統加人蒸汽過多，水溫增高時，水泵進口壓力隨之增大，很容易超過系統散熱器的工作壓力，造成散熱器、管件的損壞，為此，必須在循環水泵的出口母管路上安裝一個安全閥，用以保證供暖系統不出現超壓。另外，有時突然停電，循環水泵停止運行，而汽水混合加熱器的蒸汽閥還來不及關閉，繼續供熱，造成循環水泵局部汽化，引起汽水衝擊，造成儀表、泵體甚至系統中鑄鐵散熱器的損壞，因此，在汽水混合加熱器出水管路上也必須安裝一個具有足夠泄放量的安全閥。將安全閥的開啟壓力比系統開式膨脹水箱靜壓高出20kPa，這樣可避免汽水衝擊引起的事故，也為操作人員贏得關閉閥門的時間。除此之外，還可以在汽水混合加熱器的進汽管路上安裝一個電磁閥，突然停電時，電磁閥關閉，蒸汽立即停止供熱，也就不會產生汽水衝擊。

溢流水回收

汽水混合加熱是蒸汽連續不斷地加入供暖系統而滿足加熱的需要，同時蒸汽的凝結水也就連續不斷地進入供暖系統中，使得供暖系統的循環水量不斷增加。由於鍋爐的補水均為軟化處理後的好水，這些增加的多餘的凝結水從膨脹水箱溢流管或安全閥排走，如不回收利用，將造成很大的浪費，故一般是將溢流水接人鍋爐房的回水箱，直接用於鍋爐補水或供暖系統補水，或者做職工洗浴用水。

排水和腐蝕問題

熱水供暖系統的空氣排除是必不可少的，而汽水混合加熱供暖系統的空氣排放更為重要。因為，系統除正常的熱水供暖空氣溢出外，還有蒸汽鍋爐的補水系統未經除氣處理，而使鍋水中溢出的空氣隨蒸汽一道進入供暖系統，若不能保證該種供熱系統排氣通暢，很容易造成氣塞、局部循環中斷，有的部位出現不熱。另外，水中溶有氧和二氧化碳對管道內表面產生化學腐蝕作用，這種腐蝕均為局部腐蝕，即在金屬表面產生潰傷性或點狀腐蝕，形成穿孔，因此，有條件的要對蒸汽鍋爐的補水給以除氧處理。目前研製出在低位布置多功能熱力式除氧器，解決了熱力式除氧器在低負荷運行時發生除氧器失效及除氧器只能在高位布置的兩大難題，使得6t/h單層布置小容量蒸汽鍋爐除氧問題得以解決。再就是採用自動排汽裝置，以便及時有效地排除系統中的空氣。

工程實例

某供熱有限公司有一採暖面積為4000平米的熱用戶，距離供熱公司較遠，而且周圍暫時沒有其他的熱用戶，如果從廠區向熱用戶敷設熱水管網明顯不經濟。但在熱用戶附近有現成的途經蒸汽管線，蒸汽參數為P=0.7MPa，t=200℃。

該公司經過研究決定，採用湖南西門機電的噴射式混合加熱器技術進行供熱，熱力系統採用直接供熱式系統。從蒸汽管線上引出一部分蒸汽作為噴射式混合加熱器的熱源，通過減壓閥將蒸汽壓力由0.7MPa減至0.3MPa，用於加熱採暖循環水，進水壓力為0.4MPa。該系統於2003年11月投入使用，運行後工作性能穩定，從未出現過任何故障，而且無需專人維護，工程總投資為3.5萬元，取得了良好的經濟效益。對於同等條件，如果採用表面式換熱器，工程投資至少需要10萬元。

某熱電有限公司有3台75t/h 蒸汽鍋爐，在鍋爐運行時定期排污和連續排污系統有大約2t/h 的乏汽排放，即污染環境又浪費能源。為了深入挖潛，向節能要效益，該公司採用了湖南西門機電的噴射式混合加熱器技術回收這部分廢蒸汽。冬季用於加熱採暖循環水，用壓力為0.05MPa，流量為2 t/h的低壓蒸汽將流量為60t/h，溫度為45℃的採暖循環水加熱到60℃。

夏季用於加熱洗浴用水，可將36t/h15℃的水加熱到45℃。低壓乏汽按照50元/t計算，每小時可回收2噸，全年運行7200小時，節能效益為72萬元。設備投資3萬元，工程投資1.5萬元，合計4.5萬元，投資回收期為：4.5/72=0.063年，1個月就收回了投資。可見，節能效益是十分顯著的。