选择合适的换热设备

作者:本网编辑 文章来源:斯派莎克公司 发布时间:2010-12-01


虽然斯派莎克公司的工程师们无法满足您的所有愿望,但能够在您选择热交换和确定所需能源时给您最大的帮助

在流程工业生产领域中,蒸汽是一种有效的能源载体。若蒸汽来源于废热利用或者来自企业自己的蒸汽锅炉,则需注意本文提供的几个重点,它们能够使您明显降低蒸汽使用所付出的费用。

与温水和热水相比较,蒸汽在许许多多的应用领域中都是高效的能源载体,在流程工业设备中,利用的就是蒸汽极高的温度和能量密度,而在医药或食品生产领域中,蒸汽还是非常合适的卫生消毒介质。蒸汽的输送一般都是自动的,无需电动输送泵,因此在蒸汽输送过程中是不消耗电能的。

通常情况下,企业生产过程所需的蒸汽由企业的锅炉生产出来,而蒸汽锅炉的功率也往往部分或者全部地用于采暖。但常常在炎热的夏季,也就是在采暖设备不工作的时候,锅炉仍然需提供流程工艺所需的蒸汽。此时,未利用的蒸汽所携带的能量是一个不可小视的数字,若能够把这些废蒸汽充分利用起来,则可以在短短几周内收回投资。

现代化的蒸汽锅炉装备

如今,对蒸汽管道事先进行隔热处理已是业内共识。假如一段500mm长的蒸汽管道没有做隔热处理就投入生产使用,则它每年带来的能源费用就高达40000欧元;若未隔热管道的长度减少到100mm,则能源损失的费用就会减少到每年2400欧元。类似的情况也出现在热交换系统中,但一直没有很好的节能解决方案,但在使用性能较好的管式热交换器时,也有一些有意义的替代方案可供选择。

板式热交换器体积小,结构紧凑,使用灵活,现代化的仪器设备也适合于蒸汽输送。与管式热交换器相比较,它的表面至少减小了3倍,因此热辐射损失相对较小。另外,蒸汽分子的体积和输出端介质的体积很小,从而可以很快地调节,无需长期在高温下保持很大的质量。

板壳式热交换器,例如斯派莎克公司在Quickheat热交换站中所使用的板壳式热交换器,具有体积小、结构紧凑、传热面积大、结构坚固、无需密封的钢质结构,把管式热交换器和板式热交换器两者的优点结合在一起。

Turflow螺旋管式热交换器有着管道连接件的特性,还有着更好的传热性能。因此,一般情况下,其体积都较小,费用低,能源损失小,安装、连接也非常简单。

千里之堤 溃于蚁穴

很多人都把注意力集中在大型仪器设备上,而许多小型设备附件、部件在提高效率方面同样有着重要的意义和作用。板式热交换器对调节的反应速度比管式热交换器要迅速的多,但也不是所有时候“快”都是优点,例如储水器很快地被加热后,则需要一个容量更大的热交换器和热交换器调节装置,若第二步要求水箱中的水保持一定的温度,则所需的能源就会减少20倍。这里,其最大功率与最小功率之间的差值很大,这对其使用寿命周期、采购成本和使用运行反应都有着重要的影响。在这种情况下,不能按一般情况考虑最大功率,相反应按照其最小功率、加热时间来考虑。

负载强烈变化对所有的相关设备都有影响和作用。通常情况下,热交换器都是按照最大功率的需求来设计、购置的,而在部分负荷工况下,热交换器并不是在最佳状态下运行(蒸汽侧调节的)。热交换器中蒸汽的流速下降(紊流减小),往往会使得二级侧出现固体物质沉淀、淤积,使得传热过程变差。

同样,热交换器使用的调节阀也是按照最大功率设计、购置的。当在部分负载工况下调节的蒸汽量明显减少时,调节阀的调节灵敏度性能会随之受到影响,长期保持在较小开度工况下的调节阀会产生震动,使得阀芯与阀座产生猛烈的冲击,从而导致调节阀的使用寿命缩短。

板式热交换器的最大优点是:占用空间小、传热面积大、很好的传热性能和最佳的液体介质流动条件(紊流流动)。在使用螺栓连接的和带有密封件的板式热交换器时,这种板式热交换器还提供了简单的清理、观察工况、改变功率条件的可能性。最节约生产运行费用的特点是:板式热交换器无需周期性的进行强制性TüV检验。

在把蒸汽当做加热介质使用时,则必须满足物理定理的要求:在热交换器的蒸汽侧传热对液体介质加热比在热交换器的二级侧效果更好。另外,在利用蒸汽传热时,蒸汽的温度一般都很高,同时压力也很高,一般情况下,蒸汽的流动速度为25m/s,明显的要比以1~2m/s流入蒸汽侧的液体要快,因此可以省略冲洗清理。

设计的特殊性

为了获得更高的效率、延长热交换器的使用寿命,板式热交换器的结构设计应具有一定的特色:特殊的几何形状,有利于蒸汽流动的板式结构,耐高温的密封件。常规的水/水热交换器一般来讲是不适合用做蒸汽热交换器的,因此,斯派莎克公司研发生产的热交换工作站通常只使用板式热交换器或者板壳式热交换器。

今天,对于螺栓连接的、带有密封件的板式热交换器已经有耐高温的密封件可供使用了。尽管如此,密封件的使用寿命总是与热交换器的负荷工况密不可分,尤其是温度和温度波动。因此,在选择、确定所需的热交换器和热交换器的调节装置时务必要考虑蒸汽的压力和温度。在许多情况下,附加增设一个压力调节阀会明显地延长热交换器的使用寿命。同时,热交换器的输出侧也要给予高度的关注。当热交换器一级侧过热的同时二级侧的流量较小,会像二级侧的压力过低(漏气)一样给热交换器的使用寿命带来不利影响,尤其是在冷凝侧调节的设备中更是如此。

“即插即用”的热交换工作站

为了使热交换器能够满足所有工况的要求,为增加使用寿命,斯派莎克公司的工程师们与用户和工程项目设计公司的人员交流了其热交换器的使用数据。从而为重要的流程设备研发设计了性能可靠的的EasiHeat和QuickHeat两种交钥匙式的热交换器设备。它们都通过了工业应用的CE安全认证,使得工程项目的规划设计和热交换器的安装工作变得非常简单。其紧凑的结构节省的不仅仅是占地空间,而且也减少了能源损失。

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