螺旋纏繞換熱器在暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能分析

換熱系統(tǒng)的節(jié)能大體可分為三部分:設備、控制、管理

一、設備：在蒸汽為熱媒的集中供熱系統(tǒng)中汽-水換熱器是核心設備，換熱器效率的好壞直接決定了集中供熱采暖系統(tǒng)的能耗多少。所以提高換熱器的換熱效率，減少熱耗才是提高供熱節(jié)能的關鍵所在。目前換熱領域中常用的換熱器種類很多，如板式、浮動盤管、列管式、U型管式、波節(jié)管式、波紋管式復合流程式。這些種類換熱器結構形式的發(fā)展都是為了一個目的，那就是提高換熱器的綜合傳熱系數(shù)，提高熱率目前國內(nèi)換熱器的發(fā)展，遠遠落后于國外換熱水平。90年代，國外換熱產(chǎn)品涌進中國市場，像舒瑞普、阿法拉伐、APV等板式換熱器，這幾種換熱器在水水換熱領域表現(xiàn)出了很高的優(yōu)勢，也帶動了國內(nèi)板換市場的發(fā)展。但在蒸汽換熱系統(tǒng)中并沒有占多大優(yōu)勢，后來我公司研發(fā)生產(chǎn)了一款換熱器，這種換熱器是一種新型螺旋螺紋管結構，其換熱系數(shù)可達14000W/m2℃，耐壓1.6MPa,耐溫400℃。通過幾年的應用,該換熱器的節(jié)能優(yōu)勢表現(xiàn)得越來越明顯。試從以下幾點分析

1、擎雷換熱器螺旋纏繞的管束長度是殼體的4-6倍，蒸汽在管內(nèi)的運行時間長，使熱量得到充分交換，冷凝水出水溫度低，同樣的熱負荷消耗蒸汽少，節(jié)約了運行成本。凝結水溫度是提高熱效率的關鍵，國產(chǎn)換熱器的凝結水溫度一般為85℃，接供回水溫度為95/70℃，而我們這種換熱器最小溫差可達3℃。凝結水溫度為73-75℃。蒸汽鍋爐是我國耗能大戶，蒸汽熱力系統(tǒng)的利用效率僅為國際先進水平的一半左右，如果按凝結水量為1000L/H(1立方米/小時)計，運行時間按2880小時/年計算，凝結水溫度多降10℃計?？蓽p少的耗煤(標準煤29260KJ/KG)量為：所節(jié)約的耗煤乘以0.8以扣除蒸汽損失。年節(jié)標準煤量為：凝結水負荷×年運行小時×溫差÷每千克煤含熱量即:1000×2880×10X4.18/0.8×29260=5142Kg標準煤（北京市2004煤耗為26kg標煤/㎡，目標為2010年下降到22.2kg標煤/㎡）.

2、擎雷換熱器的設計是冷媒走殼程，熱媒走管程，也就是冷包熱的結構，最大程度減少了熱量的損失，無需象國產(chǎn)管殼式換熱器那樣加裝厚厚的保溫層。

3、換熱器管、殼材質(zhì)均為不銹鋼材質(zhì)能夠耐高溫高壓，最高耐溫400℃，最高耐壓1.6Mpa,對于高溫高壓蒸汽不需要象板式換熱器那樣增加減溫減壓設備，不僅節(jié)省設備投資，還有效利用了高溫高壓蒸汽的熱能，減少浪費，節(jié)約了能源

4、擎雷換熱器利用歐文（OWEN）湍流抖振頻率準則原理，應用了CFD（計算流體力學技術）、FEM（有限元技術），延長了換熱器的使用壽命，設計壽命為40年，正常運行條件下8年內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題免費維修或更換。

5、同時選用優(yōu)質(zhì)的水泵、閥門管件，延長使用壽命，降低流體阻力。

  二、控制：采暖系統(tǒng)中的控制大體分為兩方面電機、溫度。

1、集中供熱系統(tǒng)中水泵也是核心設備，水泵電機效率的好壞直接決定了集中供熱采暖系統(tǒng)的電能耗量。所以提高水泵電機效率，減少電耗也是提高供熱節(jié)能的關鍵所在。我們一般采用變頻調(diào)控，循環(huán)、補水都有變頻自動調(diào)節(jié)其效率避免浪費，達到節(jié)能效果

2、我們采用電動溫控閥自動控溫，同時把供水溫度時間細化，避免浪費，達到節(jié)能效果。例如：分時段供暖，即把供暖的時間自動細化，一天分為2---8個時間段，一、住宅區(qū)大體分為四個時段，早6：00—10：00供水溫度為90℃；10：00—16：00供水溫度為80℃；16：00—22：00供水溫度為90℃；22：00—6：00供水溫度為70℃。二、辦公區(qū)大體可分為兩個時段，7：00---19：00供水溫度為90℃；19：00—7：00供水溫度為50℃。上面一切全是自動運行，這樣其節(jié)約蒸汽的效果十分可觀，以辦公區(qū)為例：他的凝結水溫下降40℃，且達到了采暖效果，按上面公式計算，一個采暖季，節(jié)標煤為10284Kg。

 三、管理：我在此再采用北京市市政管委供熱辦主任郭維圻的一段話:在管理體制、政策法規(guī)、政府監(jiān)管等方面還不能形成有效的節(jié)能與監(jiān)管機制，只重視了對供熱質(zhì)量的控制，忽視了對資源浪費的追究。因此，高度重視并積極推進供熱節(jié)能工作，是轉(zhuǎn)變供熱發(fā)展方式，提高現(xiàn)有設施能力，動員供熱單位節(jié)能供熱單位對供熱設施的科學管理與合理運行是供熱節(jié)能的關鍵。在保證用戶采暖標準的前提下，加強供熱系統(tǒng)節(jié)能管理，提高運行人員的素質(zhì)和管理水平；實行計量管理，安裝運行與能耗計量裝置，對能耗、供熱運行參數(shù)進行統(tǒng)計，并逐步實現(xiàn)全程監(jiān)測；開展節(jié)能試點工作，對新節(jié)能技術、措施進行試驗、推廣，提高供熱節(jié)能效率；加強供熱節(jié)能審計，對大型供熱單位進行重點檢查與監(jiān)測，促進節(jié)能改造，對節(jié)能效果突出的單位要給予表彰、宣傳。

總之,在機組的設計上，我們把自控和換熱器合理結合,其節(jié)能效果十分可觀。有能量守恒原理和上面的計算得知（安熱負荷0.7MW/萬m2計，每萬平方米的采暖耗蒸汽為1.1噸/小時），每萬平米節(jié)約17噸標煤/采暖季左右，那么僅在蒸汽的節(jié)約上可以達到6.5～7.7％，對于企業(yè)節(jié)能降耗起到了重要的推動作用。根據(jù)已做擎雷換熱機組工程的經(jīng)驗，擎雷換熱機組為一般國產(chǎn)換熱機組水、電、標煤耗量的90％，即節(jié)能10％左右。以10萬m2的換熱工況為例：

一般國產(chǎn)換熱器耗標煤量約為260t/（采暖季?萬平米），供暖10萬m2耗標煤260×10＝2600t/h，擎雷換熱機組耗標煤量約比國產(chǎn)換熱器節(jié)約10％，共節(jié)約標煤260t/采暖季。則一個采暖季僅燃煤的節(jié)約，就約節(jié)省采暖費：260t×500元/t＝130000元RMB。我們的換熱器包用八年，機組內(nèi)其他附件保修2年，在保修期間僅是和使用其他換熱機組比較就節(jié)約260000元RMB；若再結合設備的使用壽命、節(jié)水、節(jié)電、維修保養(yǎng)費等，在兩年內(nèi)，直接經(jīng)濟節(jié)約就在28萬以上。

擎雷換熱器不易結垢的先進設計

換熱器的結垢不但影響正常的換熱要求同時更浪費蒸汽，從而增加維護費用，所以如何降低結垢傾向是目前換熱器設計及研究發(fā)展的重要課題。換熱器的結垢與溫度梯度、水質(zhì)情況、換熱管材表面光潔度、流速、流動狀態(tài)等因素有關。在相同工況下，水質(zhì)情況都是一樣的，要想降低結垢，只有從其他方面進行技術改進。擎雷換熱器就從以下幾方面進行了有益的探索：

1、換熱管束采用螺旋纏繞結構形成強烈的湍流狀態(tài)使換熱器具有自潔能力，可以降低結垢傾向；

2、采用90度角連接，使流體自動沖刷管路不易結垢；

3、頂級不銹鋼管材的表面光潔度高，使污垢不易附著；

4、換熱過程降低溫度梯度，可以降低結垢傾向?！?/p>

5、產(chǎn)品的設計流速高達5.5m/s（傳統(tǒng)設計為1-1.5m/s），介質(zhì)中的懸浮物及雜質(zhì)不易附著，也是降低結垢的關鍵因素。

由于擎雷換熱器的先進設計，對于硬度低于250mg/l的水質(zhì)，換熱器結垢很慢。（不代表不結垢但是可以延長清洗周期）根據(jù)已做項目情況，對于大多數(shù)地區(qū)的水質(zhì)而言，擎雷換熱器在采暖系統(tǒng)中的清洗周期一般為3-5個采暖季。

擎雷換熱器的清洗也是非常方便的，一般采用化學清洗方法，在換熱器內(nèi)用適量硝酸溶液強制循環(huán)即可。我公司建立清洗服務體系，質(zhì)保內(nèi)負責培訓清洗方法及清洗液的配制方法，質(zhì)保期滿可以有償提供清洗設備和服務

擎雷換熱器防止堵塞的措施

擎雷換熱機組采用如下措施，可有效避免換熱器堵塞現(xiàn)象發(fā)生：

1、換熱機組回水管路中安裝除污器，起到初步過濾作用；

2、擎雷換熱機組主供回水管路設置旁通裝置，設備運行前首先關閉換熱器進出口閥門，打開旁通對系統(tǒng)進行循環(huán)，利用除污器過濾掉系統(tǒng)雜質(zhì)；

3、蒸汽管路在初始運行前進行吹管，避免碎屑進入換熱管劃傷或阻塞管路。

4、擎雷換熱器安裝時一、二次側(cè)進口均加裝16目以上鑄鋼Y型過濾器，可以過濾直徑≥2mm的雜質(zhì)顆粒，而換熱器管徑為8mm，無法形成對管的堵塞。

換熱器說明

換熱設備保證設計使用要求，高效　　節(jié)能,安全可靠；

換熱器設計壽命40年，正常運行條件下8年內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題免費維修或更換；　　

換熱器管、殼材質(zhì)均為不銹鋼；　　

換熱器機組占地面積??；　　

換熱器性價比高，維護費用低；　　

設備機組可以實現(xiàn)自動運行，無需專人值守；　　

換熱器耐高溫、高壓，不需減溫減壓裝置；　　

換熱器運行無噪音；

換熱機組可以減少大量安裝費用及保溫材料費用；