MNIP变声速增压节能装置在热水系统中的应用.doc

MNIP变声速增压节能装置在热水系统中的应用【论文摘要】MNIP变声速增压节能装置将瞬时混合式加热器与增压喷射泵有机结合于一体，广泛应用于工业、商用、民用热水和采暖供应系统中，节能效益显著，有很大的推广价值。为此对其原理、安装、运行情况和经济效益作了简要介绍。 MNIP变声速增压节能装置是美国FISO-NIC公司生产的新一代变声速装置，它是利用两相流的最新研究成果和流体力学的最新理论设计的，通过将蒸汽直接注入水中，从而产生热和机械能来实现节能。 1 原理简介 流体速度与声速之比叫马赫数(M)，用M可以表示压力变化与密度间的关系，并作为压缩系数的一种表示方式。 进入MNIP装置的蒸汽通过喷管在混合室内与水混合产生了具有一定计算容积比的蒸汽与水的混合物。混合物的压缩系数(可压缩性)可以大大超过构成混合物的蒸汽或液体分别具有的压缩系数。由于压缩系数与液态介质的干扰速度(声速)有直接的关系，在两相混合物中声速可以达到很低值，即每秒几十米。只要混合物的流动速度c大于此时的声速值，即马赫数Mc/1，就产生了超声速。因此，在充有混合物的缸体中，由于同质的汽水两相混合物的压缩系数的增加，在流体动力作用过程中，产生了超声速突变。继而在不变截面的管道中流动速度向亚声速转变,产生压力激波，使压力剧烈升高，其结果是输出混合物的压力大大地超过驱动液体的输入压力，达到了增压和瞬时加热的效果。 MNIP装置由进汽管、混合室、扩散管、进水管、出水管等组成。外观看似两个三通管连接而成，并由4个出入口与外界管道相连接。其示意图如图1所示。 MNIP与普通加热器相比，具有其显著的特点： (1) 具有热量计量单位功能。MNIP根据装置的直径分为7个系列，不同的型号产热能力不同，同一型号其产热能力基本相近。 (2) 净化生态环境，占地面积小。 (3) 无需电能，或大量减少电能消耗。 (4) 没有振动、摩擦和转动部件。 (5) 高效率，易操作，传热效率接近100%。 (6) 水质较差的地区，可有效减少清垢、检漏、堵漏的工作量。 MNIP装置运行的关键是控制所要求的汽液两相构成比，也就是汽水的压力和流量，不同型号的主要技术参数见表1。 2 MNIP在生水加热系统中的应用 MNIP广泛应用于热水供应系统，兰州第二热电厂根据原生水加热器工作的汽、水参数，通过计算分析(结果见表2)认为，利用MNIP装置取代原有的生水加热器是完全可行的。 根据电厂生水耗量，选用2台型号为Dg100的MNIP装置，并于1999年7月安装投运 。其外型尺寸如图1所示。MNIP装置在电厂生水系统中的安装图如图2所示。 3 应用效果分析 兰州第二热电厂自1999年7月安装了MNIP装置以后，经近2年的运行实践证明,该装置运行稳定，温度调整反应快，适应性强，且具有一定的升压能力，是较为理想的混合式加热器。当进汽阀前汽压达到0.196 MPa时即可稳定运行，出水压力可达0.392 MPa，完全满足生产、生活的需要。另外，加热器不再发生泄漏，检修维护工作量降到了最低。 由于兰州第二热电厂原生水加热器为表面式内法兰调整加热器，投运时膨胀不均造成长期内漏，外漏现象也较为严重，堵管率达到30%，换热效率约为60%，造成加热器疏水不能回收，更换新的表面式加热器管芯，仍需一次投资约15万元。而使用MNIP装置，可使汽耗量大大降低。测试结果见表3。 注：其它计算条件是：进水温度10；进水量100 t/h；蒸汽温度175；加热器效率60%。 由表3可以看出，蒸汽压力相同，出水温度相同时，采用MNIP装置节约蒸汽约30%44%，且出水温度越高节约蒸汽量越显著。按出水温度40，等效年运行2 000 h，流量100 t/h，每h节汽3.28 t计算，年节约蒸汽量可达： 2 0003.286 560(t) 折合金额28.25万元，经济效益十分显著。MNIP装置总投资为31万元，14个月即可收回全部投资。 4 结论 (1) MNIP装置在闭式、连续循环系统(如采暖系统)中运行稳定性、经济性最为显著。兰州第二热电厂实际运行情况表明，MNIP装置在开式、间断性(如热水供应)系统中也有较高的适应性