SECESPOL换热器在生活热水系统的应用

摘要：螺旋缠绕式换热器应用于生活热水系统对项目产生的节能效果显著，对这一应用实例加以分析说明，得到节约能源的途径。

关键词：换热器  生活热水 凯迪克大酒店  螺旋缠绕  节能 

目前，应用于生活热水汽水换热器的传热系数一般在2000～5000w/㎡·℃以板式换热器最为常见。笔者用常见的各种换热器与螺旋缠绕换热器的传热性能加以比对，并参照工程实例，通过换热器应用于生活热水系统中，展示出用来节约能源，提高效率的一种新方法。

长期以来，壳管式换热器被广泛应用于生活热水的系统当中，但因其体积庞大，换热不充分，冷凝水排放温度较高等原因，近几年生活热水系统当中多数采用板式换热器成为其替代产品。但是板式换热器应用于生活热水系统依然存在的蒸汽温度、压力不能过高，使用寿命短，维护存在一定局限性，和其对水质要求的缺点。而螺旋缠绕换热器由于具有较高的传热系数、能承受较高的蒸汽压力，以及蒸汽换热长度较长，在生活热水换热应用上具备极大的优势。

基本原理

如右图所示，由于该换热器内管采用高效的内外双螺纹缠绕结构特性，应用于生活热水系统中，使蒸汽在内管螺纹管壁得到充分的凝结，强化传热的效果尤为显著。壳程和管程采用错流方式传热，端口温差小，其快速温升和初始加温都能达到很短的时间，适宜于生活热水系统加温杀菌和变流量传热的流动状态。全焊式结构使得其耐温和耐压能满足生活热水系统高温换热，无须再加装减温减压装置。由于传热的冷媒为生活热水，其蒸汽端出口一般在60℃以下，工况条件合适时，蒸汽端出口可不设置疏水阀。

工程实例

凯迪克大酒店是于1995年开业的一家拥有367间客房三星级酒店，座落在环境幽雅、商贸云集的亚运村。原系统使用容积式换热器，占地面积约80㎡，2006年改造为进口高效螺旋螺纹换热器后不仅传热效果和能源使用效率得到大幅度的改善，且该换热器体积只是原换热器体积的1/10左右，机房设计精巧，节省了宝贵的机房空间。
  
下面是该项目采用三组换热器的情况介绍：

1、高区：0.6MPa饱和蒸汽，60/4度，9.8t/h，换热面积4㎡，安装尺寸（高×宽）1510mm×204mm，2台

2、中区：0.6Mpa饱和蒸汽，60/4度,16.8t/h，换热面积5.9㎡，安装尺寸（高×宽）1492mm×206mm，2台

3、低区：0.6Mpa饱和蒸汽，60/4度,10.8t/h，换热面积4㎡，安装尺寸（高×宽）1510mm×204mm，2台

螺旋缠绕换热器应用于该项目较之原有容积式换热器发现，其可以将冷凝水温度控制在较低水平，保证蒸汽充分冷凝，且无须经过二次换热，节省大量蒸汽；原有容积式换热器每半年须维修清理一次水垢，使用该换热器后实现了流速高、温度梯度小、污垢系数小的系统特性，结垢倾向明显降低。换热系数的高低反映了换热器性能优越与否，应用于该生活热水系统的螺旋缠绕式换热器，换热系数最高可以达到8000w/㎡.℃左右，原有容积式换热器换热系数只有2000-3000 w/㎡.℃左右，假设安装板式换热器换热系数也只有3000-5000 w/㎡.℃。

该生活热水应用的螺旋缠绕换热器利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，采用换热管束最小间隙设计，有效消除了湍流抖振现象，延长了换热器的使用寿命。它的设计寿命可达40年,一般国产换热器只能使用15年左右。

该换热器耐高温、高压，由于它的换热管束和壳体全部采用不锈钢材质，具有统一的膨胀系数，不会由于压力和温度不稳定而引起换热器的变形；换热器耐高温、高压，无需减温减压装置，既节省了初投资费用，又避免了因减压减温对蒸汽热能造成的浪费；内部结构设计时考虑了声共鸣现象,有效抑制了声波震动现象，最大限度的限制了运行噪音,换热器运行时几乎没有噪音，而原换热器的噪音水平在70dB以上。

凯迪克大酒店更换换热器后，根据根据大量此类换热器工程经验，该换热器为一般国产换热器蒸汽耗量的90％，即节能10％左右。以凯迪克大酒店实际运行的换热工况为例，我们特计算如下：

生活热水换热机组：一般国产换热器耗汽量约为0.85t/（t·生活热水），以凯迪克大酒店每天用水量平均60t计算耗蒸汽0.85×60＝51t/（t·天·生活热水），该换热器耗汽量约为0.76t/（t·生活热水），比国产换热器节约10％，以凯迪克大酒店每天用水量平均60t计算耗蒸汽0.76×60＝45.6t/（t·天·生活热水），共节约蒸汽5.4t/天。按照每天24h运行，每年365天计算，则一年约节省蒸汽：5.4t/天×365＝1971t。所以按照现行蒸汽价格200元/t计，则设备运行一年约节约资金200元/t×1971t＝394200.00元。

此主题相关图片如下：

螺旋缠绕换热器与板式换热器综合对比

1、板式换热器密封垫片的材质决定了其在多种工况下应用受限：目前国产垫片一般耐温为（临界温度），酊氰橡胶110℃，三元乙丙橡胶160℃，氟橡胶175℃，部分进口橡胶垫片耐温可达265℃，但价格昂贵。该进口螺旋螺纹换热器壳体及换热管束采用全不锈钢焊接制作，无需密封垫片，在1.6MPa工作压力下，最高工作温度可达400℃。

2、板式换热器应用在高温高压的汽－水换热工况中，密封垫片易老化，需频繁拆卸，更换垫片，维护费用高。该进口高效换热器在运行过程中本身无维护，清洗简单且费用低。

3、螺纹螺旋换热器在高温、高压蒸汽工况下，更显出优势，普通板换则受到限制；对于水—水换热等对称换热工况，板换较具优势。

4、板式换热器的板片间距只有2-3mm，容易堵塞，并且换热器内部导流槽结构复杂，水流速较慢结垢倾向率高；又因为板式换热器的密封垫片的原因，换热器结垢或堵塞后不能进行化学清洗，只能板将片拆卸下来清洗；在拆卸清洗中不仅容易毁坏密封垫板，造成清洗费用增加，还会因为人工清洗，造成换热板片表面的损坏，产生点腐蚀，影响换热器的使用寿命。

该进口高效换热器100°连接和螺旋螺纹结构、独特的表面处理工艺以及两侧介质的逆流换热，实现了流速高、温度梯度小、污垢系数小的特点，结垢倾向低。
     即便是长期使用后出现结垢现象，也可以采用化学除垢的方法迅速除垢，省时、省力、费用低、效果好。

5、螺旋螺纹换热器综合换热系数高，传热效果好。  

该种换热器与其它换热器的性价比

为了适应现在汽水高温换热系统中的非对称流工况，这种新型耐高温、高压的螺旋螺纹管换热器采用先进的生产工艺，利用反向缠绕的螺旋螺纹管，增强了流体的湍流效果，其换热系数可达14000w/㎡·℃，并能承受400℃的高温蒸汽。（以下是根据0.6MPa的饱和蒸汽，提供4万平方米的居民采暖来进行比对的）

结论

通过对凯迪克大酒带内生活热水实际运行的螺旋缠绕式换热器进行研究发现：生活热水的即热式控制系统中，螺旋缠绕式换热器因其传热系数高、占地面积小、更加适宜高温高压系统等特点，比较容积式换热器的使用运行节约了大量的蒸汽能源。