板式蒸汽换热机组在卫生热水系统中的运用分析.docx

板式蒸汽换热机组在卫生热水系统中的运用分析张栋良 ,谭西平 ,谢磊(四川大学华西医院 ,四川 成都610041 )摘 要 :板式换热机组安装简便 、占地面积小 、散热损失小 、出水温度稳定 、节能 。本文对其用于卫生热水系统进行了分析 。关键词 :板式换热器 ;节能 ;热水系统中图分类号 : tu11114 + 8文献标识码 : b文章编号 : 1008 - 1933 ( 2009 ) 06 - 311 - 02从换热器内排除冷凝水 ,并回收至冷凝水总管或锅炉给水箱 ,防止由于 换 热器 内积 水 造成 的水 锤 、腐 蚀 、噪音以及加热效率低等问题 。( 6 ) 卫生性高 : 无水的积存 , 全 316l 不锈钢板片 ,也减少了细菌如军团菌的滋生 (军团菌全称为 嗜肺军团菌 ,生命力很强 ,在蒸馏水中可存活 2 4周 ,在自来水中 可 存活 1 年 左右 , 最 适 合的 温度 为35 36 ) 。( 7 )程序简化 : 减少了水箱作为压力容积每年 必须的强检 。( 8 )热损失小 :在生活用卫生热水系统 ,使用时 间只占全部时间的 20 % ,装置了温控阀的有存水槽(箱 )的换热器因为连续循环重复加热因辐射而冷 却的水 ,浪费了 80 %的时间的能量 。而板式换热机组由于只在需要时加热热水 ,减少了大量的热损失 。( 9 )维护 :清洗方便 ,维护量小 。0 前言卫生热水在医院 、宾馆 、学校等民用建筑行业中应用十分广泛 ,其对占地面积 、温度稳定性 、负荷的 反应速度 、热损失 、安全性 、安装简易程度等都有较高要求 。目前 ,常采用的是容积式换热器 、浮动盘管 式热交换器以及板式换热器等 。随着近年来对卫生热水系统要求的提高 ,以及板式换热的普遍应用和控制产品的性能提高 ,人们 更加地关注安装简便 、占地面积小 、散热损失小 、出水温度稳定的板式换热机组 。板式蒸汽换热机组可以将板式换热器 、蒸汽侧 温度控制阀 (电动控制阀或者气动控制阀 ) 、控制系统 、温度传感器 、内循环泵 、疏水装置 、高温保护装置 等产品紧凑地安装在一个机架上 。使用蒸汽加热产生热水 ,设计用于卫生热水系统 、低温热水系统和工艺热水系统等 。2板 式蒸汽 换热 器机 组各 部 件 性 能分析2. 1 蒸汽专用板式换热器需要选用专为蒸汽 /水换热设计的板式换热器 ,通过板片和内部流道的独特设计 ,确保优良的控制 。 主要特性为 :设计紧凑 ,可根据负荷不同方便地增加或减少板片 ,柔性板片可抗热疲劳 ,无壳管式换 热器裂缝问题 ,设计和工作条件确保水垢结存少 ,维护工作量小 ,全 316l 不锈钢板片 ,良好的抗腐蚀性 ,垫片设计用于蒸汽系统时 ,温度最高可达 180 。2. 2 蒸汽控制阀采用专业蒸汽系统公司气动或电动控制阀 : 等 百分比流动特性 ,专为蒸汽设计的控制曲线 ,快速反 应的执行器 ,全行程的定位器 ,快速反应的温度感应器 ,可提供高温切断感应器 。2. 3 冷凝水排放采用带热静力排空装置的杠杆浮球式疏水器或 者自动疏水阀泵 ,保证系统顺利排放冷凝水 ,并可在高背压的情况下工作 ,使用自动疏水阀泵前提下 ,允 许使用低于大气压力的蒸汽 ,防止结垢和二次蒸汽 , 彻底消除流失和积水现象 ,绝无水锤问题 ,保证加热效率和控制精度 。1板式换热器的主要特点( 1 )组合产品可靠性高 : 所有必须的设备均安装在机架上 ,并在工厂内进行测试和预调试 ,现场安装时 ,仅需简单的连接蒸汽和水管即可 。( 2 )温度控制精确稳定 : 采用气动或电动控制 阀配电子控制器和感应器 ,实现温度控制 ,感应精度高 ,反应快 , p id 调节防止超温 。同时 , 水侧需要配置内循环泵和喷射阀 。在负荷变化快和大流量变化 时 ,依然能保持准确的温度控制 。( 3 )加热速度快 ,效率高 : 采用专业的汽水换热器 ,换热效率高 ,加热迅速 。同时 ,体积小 ,散热和热 损失少 。( 4 )安装方便 :结构十分紧凑 ,核心机组占据的 空间可以在 115 m3 以内 ,现场安装简单 ,对地基要求极低 。( 5 )冷凝水排放回收 : 可以根据不同的应用场 合采用杠杆浮球式疏水器或者自动疏水阀泵 ,确保收稿日期 : 2009 206 217作者简介 :张栋良 ( 1967 - ) ,男 ,四川简阳人 ,工程师 ,主要从事热能应用和研究 。312四川建筑科学研究第 35卷2. 4 专用的温度控制器需要选择功能齐全的控制器 ,可设置多个独立程序 ,每个程序可设置多个控制段 (如升温坡度 、保 温 、过渡等 ) ,且每个程序之间可任意连接 。实时时 钟控制 ,可设定自动运行 、停止时间 , p + i + d 控制 ,带自整定和预整定功能 ,可选控制信号再输出 , r s485 通讯接口 ,方便与总监控系统连接 ,远程控制和程序选择 。2. 5 内循环泵316l 不锈钢材质 ,防止在水不流动时造成的感 温器反应迟缓 ,保证无论是否使用热水 ,感温器始终感应真实温度 。防止出现温度控制失误 ,危害人员 安全 ,保证水一直在流动 ,减少换热器结垢 。2. 6 高温喷射阀高质量的不锈钢活塞角阀及电磁阀 。根据现场 要求 ,超过设定温度 (通常设定为 5 )打开 ,避免在用水量发生大的变化时 ,水温过高 。直接快速降温 ,保证人员安全不被烫伤 ,实现高温保护的功能 。( 4 )板式蒸汽换热机换热效率高 。容积式换热器表面积大 ,一是散热损失较大 ,二是热水不是连续 供应 ,在容积里的热水热量浪费大 ,特别是容积式换热器散热损失较大 。 下面的计算可以看出损失量 :一个容积式换热器的表面积按照 20 m2 计算 ,内外温差 45 ,根据公式q = u a t式中q 水箱表面散热损失 ;u 传热系数 ;a 表面积 ;t温差 。传热系数根据经验 ,按照 25 cm 保温厚度 , u 取2 w / (m2 ) 。那么 , q = 118 kw热损失相当于 6480 kj / h。按照使用 4 ba rg饱和蒸汽计算 , 蒸 汽蒸 发潜 热2108 kj / kg。每小时相当于损失蒸汽约 311 kg,按照每天 24 h、每年 360 天计算 ,每年相当于损失蒸汽约 2618 t,每吨蒸 汽 成 本 按 200 元 计 算 , 每 年 热 损 失 为 5360元 。而每天供水时间有 2 次间歇 ,那么就会浪费两 次容积的热水 ,那么加热这些热水的蒸汽就浪费了 。根据公式q = c m t式中c 水比热 ;m 质量 ;t温差 。5立方 容积 的水 质 量 5000 kg, 水 的 比 热 4119 kj / kg,温差 45 。那么 ,每次的热损失 q = 942750 kj。按照使用 4 ba rg饱和蒸汽计算 , 蒸 汽蒸 发潜 热2108 kj / kg,相当于每次损失蒸汽 44712 kg; 每天 2次间歇 ,就损失蒸汽 89414 kg; 每年 360 天 ,每吨蒸 汽成本按 200元计算 ,则每年热损失为 6439618元 。以上两项华西医院用每台板式蒸汽换热机组相比容积式换热器每年节约 6975618 元 ; 华西医院共 使用了 9个板式换热机组 ,相比容积式换热器每年散热节约费用 627811元 。3板式 蒸汽 换热 机在 华西 医 院 应 用事例目前 ,华西医院第一住院大楼 (建筑面积约 817 万 m2 )和第三住院大楼 (建筑面积约 5 万 m2 ) 都采 用板式蒸汽换热机组 (淘汰了以前所有的容积式换 热器 ) ,相比以前的容积式换热器具有以下优点 :( 1 )板式 蒸 汽 换 热 机 占 地 面 积 小 , 检 修 方 便 。 由于医院医疗业务的快速发展 ,业务用房紧张 ,房屋建设费用高 ,在一住大楼内要布置容积式换热器要占 50 m2 以上 (检修间距要求大 ) ,而布置板式蒸汽 换热机只要 8 m2 (检修间距要求小 ) ,容积式换热器检修频率高 ,每次检修要 5人以上 ,检修保养费用大 约需要 5万元 (每年平均 ) ,而且检修的时候还会影 响系统正常工作 , 板 式蒸 汽 换热 机组 几 乎不 检修 。即使检修也只要一人 ,目前已经使用 3年 ,检修费几 乎没有 ,检修的时候也不影响系统正常工作 ,使得对医疗一线的支持保障更有效 。( 2 )板式蒸汽换热机温度控制稳定 , 加热速度 快 。由于病人的体质比正常人差 ,对温度比较敏感 ,容积式换热器根本就满足不了要求 ,使用容积式换热器时很容易引起医疗纠纷 ,板式蒸汽换热机使得 温度几乎恒定在一个温度值上 。满足了病人对热水的温度要求 ,从没有因为温度失控导致医疗纠纷 。( 3 )板式蒸汽换热机无水的积存 , 减少了细菌 如军团菌滋生的可能 。病人的体质较弱 ,很容易感染 ,容积式换热器须勤做保养和消毒 ,也难免卫生热 水中的细菌 ,采用板式蒸汽换热机因为无水的积存 , 从根本上保证了热水的品质 。4 结语长期下来 ,节约是很多 ,再加上维修成本因素 ,板式换热机组比容积式更有应用前景 。从而也为国 家的节能减排做出了应有的贡献 ,板式蒸