熱網加熱器

熱網加熱器是熱網系統的關鍵設備，是熱電廠的主要輔助設備之一，其主要功能是利用汽輪機的抽汽或從鍋爐引來的蒸汽(加熱介質)來加熱熱水供應系統中的循環水以滿足供熱用戶要求。

基本介紹

• 中文名：熱網加熱器   
• 外文名：Heat grid heater
• 功能：加熱循環水以滿足供熱用戶要求
• 本質：熱網系統的關鍵設備
• 性質：科學

熱網加熱器分類

按加熱介質分：熱網換熱器可分為汽-水換熱器，水-水換熱器兩種。

按換熱方式分：熱網換熱器可分為表面式和混合式兩種類型。

按結構形式分：固定管板式、U形管式和浮頭式三種基本形式。

按安裝形式分：臥式和立式兩種。

按換熱管的類型分：有光管、波節管和螺紋管等。

殼管式汽-水換熱器

(1)固定管板式汽一水換熱器。如圖1(a)（1-外殼；2-管束；3-固定管柵板；4-前水室；5-後水室；6-膨脹節；7-浮頭；8-擋板；9-蒸汽入口；10-凝水出口；11-汽側排汽管；12-被加熱水出口；13-被加熱水入口；14-水側排汽管）所示。殼管式汽一水換熱器主要包括以下幾個部分：帶有蒸汽出口連線短管的圓形外殼，由小直徑管子組成的管束，固定管束的管柵板，帶有被加熱水進出口連線短管的前水室及後水室。蒸汽在管束外表面流過，被加熱水在管束的小管內流過，通過管束的壁面進行熱交換。管束通常採用銅管、黃銅管，導熱性能好，耐腐蝕，但造價高。一般超過140℃的高溫熱水加熱器最好採用鋼管。為了強化傳熱，通常在前水室、後水室中間加隔板，使水由單流程變成多流程，流程通常取偶數，這樣進出水口在同一側，便於管道布置。

固定管板式汽-水換熱器結構簡單，造價低。但蒸汽和被加熱水之間溫差較大時，由於管殼、管子膨脹性不同，熱應力大，會引起管子彎曲或造成管束與管板、管板與管殼之間開裂，導致管束泄漏；此外，管間污垢較難清理，可能發生堵塞。這種型式的汽水換熱器只適用於溫差較小、壓力較低、結垢不嚴重的場合。

為解決外殼和管束熱膨脹不一致的缺點，常需在殼體中部加波形膨脹節，以達到熱補償的目的，圖1(b)所示為帶膨脹節的殼管式汽-水換熱器。

此外，換熱器的換熱管採用波節管或螺紋管。波節管或螺紋管都是高效傳熱元件，由它製成的換熱器，在流體流速不高、流體阻力不大的情況下改變流體的流動狀態形成強烈的湍流，大大提高了管內外放熱係數；尤其在汽水換熱時，冷凝水沿槽溝流下從而降低了換熱管外側水膜的厚度，這同樣提高了管內外放熱係數。使得換熱器的總傳熱係數大大提高。經測試，汽一水換熱時總傳熱係數可達到：4500～6000W/(m·℃)。總傳熱係數高，單位體積傳熱面積大，因此占地面積大大減小。

由於採用波節管或螺紋管，改變了流體的流動狀態，使得流體對管壁有較強的沖刷作用；換熱管束產生低頻顫動，破壞了污垢沉積的條件，阻止水垢形成，具有自動除垢、防垢的功能。因此換熱管不易結垢，熱網加熱器能夠保持長期高效率運行。換熱管的波節或螺紋類似膨脹節，有熱應力的補償能力，可以在受熱膨脹時消除由於管殼和管子程受不同的溫度影響而產生的熱脹力，從而避免了加熱器的熱應力破壞，不易泄漏。

(2)圖1(c)所示為U形管式汽-水換熱器，其結構是將管子彎成U形，再將兩端固定在同一管板上。由於每根管子均可自由伸縮，解決了熱膨脹問題，且管束可以從殼體中整體抽出進行管間清洗。缺點是管內污垢無法機械清洗，管板上布置的管子數目少，使單位容量和單位質量的傳熱量少。多用於換熱溫差較大，管內流體不易結垢的場合。

(3)圖1(d)所示為浮頭式汽-水換熱器。為解決熱應力問題，可將固體板的一端不與外殼相連，不相連的一頭稱為浮頭，浮頭通常封閉在殼體內，可以自由膨脹。浮頭式汽-水換熱器除補償好外，還可以將管束從殼體中整個拔出，便於清洗。

圖1 殼管式汽一水換熱器

板式換熱器

板式換熱器是一種新型的熱交換器，它質量輕、體積小，傳熱效率高，拆卸容易，已得到廣泛套用。如圖2（1-加熱板片；2-固定蓋板；3-活動蓋板；4-定位螺栓；5-壓緊螺栓；6-被加熱水進口；7-被加熱水出口；8-加熱水進口；9-加熱水出口）所示，它是由許多傳熱板片疊加而成，板片之間用密封墊密封，冷、熱水在板片之間流動，兩端用蓋板加螺栓壓緊。

圖2板式換熱器

換熱板片的結構型式有很多種，板片的形狀既要有利於增強傳熱，又要使板片的鋼性好。板式換熱器傳熱係數高，結構緊湊，適應性好，拆洗方便，節省材料。但板片間流通截面窄，水質不好形成水垢或沉積物時容易堵塞，密封墊片耐溫性能差時，容易滲漏和影響使用壽命。

混合淋水式汽-水換熱器

混合淋水式汽-水換熱器如圖3（1-殼體；2-淋水板）所示。蒸汽從換熱器上部進入，被加熱水也從上部進入，為了增加水和蒸汽的接觸面積，在加熱器內裝了若干級淋水盤，水通過淋水盤上的細孔分散地落下和蒸汽進行熱交換，加熱器的下部用於蓄水並起膨脹容積的作用。淋水盤式汽一水加熱器可以代替熱水供暖系統中的膨脹水箱，同時還可以利用殼體內的蒸汽壓力對系統起到定壓作用。

圖3 淋水式換熱器

淋水式換熱器換熱效率高，在同樣負荷時換熱面積小，設備緊湊。但是，由於汽水直接接觸換熱，供熱蒸汽的凝結水不能回收，增加了供熱系統的熱損失和工質損失，還會增加集中供熱系統熱源處水處理設備的容積。

噴射式汽-水換熱器

圖4（1-外殼；2-噴嘴；3-泄水栓；4-網蓋；5-填料水）為噴射式汽-水換熱器。噴射式汽-水換熱器可以減少蒸汽直接通入水中產生的振動和噪聲。蒸汽通過噴管壁上的傾斜小孔射出，形成許多蒸汽細流，並和水迅速均勻地混合。在混合過程中，蒸汽多餘的勢能和動能用來引射水做功，從而消耗了產生振動和噪聲的那部分能量。蒸汽與水正常混合時，要求蒸汽壓力至少應比換熱器入口水壓高0.1MPa以上。噴射式汽一水換熱器體積小，製造簡單，安裝方便，調節靈敏，換熱溫差大，運行平穩。但換熱量不大，一般只用在熱水供應和小型熱水供暖系統上。用於供暖系統時，多安裝在循環水泵的出水側。

圖4 噴射式汽-水換熱器