浅谈黄土高原海绵化城市试点建设的应用刘阳.docx

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浅谈黄土高原“海绵化”城市试点建设的应用刘阳

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摘要：在能源高效利用和最大化节能要求的当今时代，不仅要求充分回收和利用废热废能，也需要通过技术革新对设备升级或控制系统改进来节约能源满足使用要求。本文侧重阐述了蒸汽冷凝水侧控制换热机组的革新理念，不仅能消除闪蒸汽节约能源，也可以彻底解决蒸汽侧控制失流引起的水锤、控制阀振荡等问题，提出了空调采暖换热系统中热能最大化利用的新理念，进一步分析冷凝水侧控制系统的利与弊，为换热机组的设计选用提供参考。

关键词：空调采暖失流换热机组冷凝水侧控制

蒸汽作为一种加热载体，越来越广泛的应用于各行各业各工艺中，当蒸汽释放其潜热能后变成高温冷凝水，通过蒸汽疏水阀排至地沟或降温池处理，但随着国家各种节能政策的不断出台、能源的紧缺以及成本的攀高，大家越来越重视能源的有效利用和废热的可回收价值，以便采取积极有效的措施降低能耗、节约成本来提升竞争力。

空调采暖系统大多采用蒸汽作为加热源，对空调采暖水进行加热控制，蒸汽释放其潜热能后变成冷凝水经疏水阀排除，如右下图系统所示，但排出的高温冷凝水是含有很高热量（25%总热量）的高温蒸馏水，同时，换热设备使用的蒸汽压力一般在4barg左右，4barg冷凝水排至0barg大气压后，会产生至少8%的闪蒸汽。如果能够将闪蒸汽和冷凝水热量回收，将消除“小白龙”闪蒸汽，解决烦人的环境或视觉污染，帮助用户大大节约能源费用和提高系统安全性

空调采暖系统大多采用蒸汽作为加热源，对空调采暖水进行加热控制，蒸汽释放其潜热能后变成冷凝水经疏水阀排除，如右下图系统所示，但排出的高温冷凝水是含有很高热量（25%总热量）的高温蒸馏水，同时，换热设备使用的蒸汽压力一般在4barg左右，4barg冷凝水排至0barg大气压后，会产生至少8%的闪蒸汽。如果能够将闪蒸汽和冷凝水热量回收，将消除“小白龙”闪蒸汽，解决烦人的环境或视觉污染，帮助用户大大节约能源费用和提高系统安全性。在实际工程应用中，将高温冷凝水提升后回收至总管，会导致某些工况的换热机组热效率下降或疏水阀排水不畅，这是因为空调采暖换热机组的功率按照最大负荷来设计选型，当启机运行后，随着回水温度的升高和趋于稳定，换热负荷降低，需求的蒸汽量降低，使得蒸汽侧控制阀开度很小，即控制阀后蒸汽空间压力远小于阀前蒸汽压力，当蒸汽压力降低到一定程度时，将不足以推动冷凝水通过疏水阀，引起换热器积水发生“失流”现象，如右图所示，会导致出口水温波动剧烈、水锤现象很明显、控制阀不断振荡、换热器冷热应力变形腐蚀等问题。

对于某些工况如负荷比较稳定、对温度控制精度要求不高、水质比较好、对排出冷凝水有过冷要求等，可以采用冷凝水侧控制设计的换热机组。如下图冷凝水侧控制方式，不仅能降低冷凝水排放温度，消除闪蒸汽现象及能量浪费；而且控制阀放置冷凝水侧，其口径比蒸汽侧要小很多，价格更便宜；更重要的是，汽水换热器内部压力会一直高于冷凝水回收的背压，不会出现失流问题，利于冷凝水回收，实可谓“一箭三雕”！s

其中蒸汽提供热量，冷凝水提供48KW热量。

经理论计算，蒸汽侧控制换热机组消耗的蒸汽量为832kg/h，冷凝水侧控制换热机组消耗的蒸汽量为752kg/h，采用冷凝水侧控制系统将节约9.6%能源，当然，在实际运行中，采用蒸汽侧控制系统由于背压、失流等原因，换热器内部也会积水，亦会有部分无法控制和无法预估的节能量，但至少有8%的节能率，年节能量是相当可观的。

冷凝水侧控制系统能大大节约能源，解决闪蒸汽和失流问题，但其控制过程比蒸汽侧反应稍慢，存在应力腐蚀的问题，理论上比蒸汽侧控制良好的机组寿命较短，但实际应用中用于空调采暖的蒸汽侧控制机组或多或少都有问题。因此，对于空调采暖等负荷比较稳定，对温度控制要求精度不是太高，又要求冷凝水过冷排放不能有闪蒸汽排放等工况，建议采用蒸汽冷凝水侧控制方式的换热机组，如下表对两种控制方式进行详细的对比分析：

没有放之四海而皆准的换热机组，应该根据应用场合、使用工况、现场状况、用户需求和关注点等综合分析，设计出贴合实际应用的方案，再确定各部件的详细参数和选型，明确换热器的一二次允许的压降，循环水泵和补水泵等的参数等，最终设计出适合工况应用的换热系统，以满足用户的使用要求，长期稳定的可靠运行。

Reference：

[1]GB/T12712-1991GB/T12712-1991蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求

[2]斯派莎克工程（中国）有限公司蒸汽和冷凝水系统手册上海科学技术文献出版社发行2007年1月第一版

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-全文完-