克雷登蒸汽发生器性能浅议

摘 要:本文介绍了一种单盘管圈结构、逆流强制换热的克雷登蒸汽发生器,同时分析其结构和技术特点,阐述该蒸汽发生器与传统锅炉在技术、效率和安全性上优点。

关键词:蒸汽发生器比较效率

中图分类号:TK22文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)07(b)-0087-01

安徽医科大学第二附属医院位于合肥市经济技术开发区内,占地190亩,一期建筑面积约17万m2,开放床位1000张,于2008年10月18日开业运营。设计最大蒸汽耗量约16t/h,主要用于医院的冬季采暖、卫生热水、加湿、消毒、食堂等[1]。经过考察了解,我们选用了两台EG-504型克雷登蒸汽发生器,下面从蒸汽发生器的结构、技术特点及与传统管壳锅炉的情况比较进行简单分析。

1 克雷登蒸汽发生器的主要结构特点和技术特点

1.1 主要结构特点

为了解决消毒、灭菌等过程中存在的难题,我们选用了克雷登蒸汽发生器。克雷登蒸汽发生器是利用燃料的热能或工业生产中的余热,将工质加热到一定温度和压力的换热设备,是一种能量转换装置。实际上这是一种燃油、燃气快装蒸汽锅炉,它采用高热阻纤维和封闭式金属外罩壳作为隔热层,保温性能良好,设有整体钢结构底座,便于安装就位,出厂时已装好全部附件和电气控制设备,接通水源、电源、燃料管道、蒸汽和排放管道,即可立即投入运行[2]。单盘管设计是克雷登蒸汽发生器最主要的结构特点。图1是单盘管圈逆流结构设计原理图。盘管内锅炉给水从上往下,温度逐渐升高,汽化成汽水混合物排出。盘管外高温烟气由下往上,温度逐渐降低,最后从烟囱排出。

图2是典型盘管结构截面图。燃烧室是盘管水墙衬里,盘管是锅炉的加热面,它是一根分直径(管外径51mm,壁厚3.0 mm和管外径73mm,壁厚3.8mm的连续单管。盘管分直径是为了适应当水流经盘管被加热时密度的变化,以允许水在盘管中膨胀汽化。为了消除可能产生阻碍热传递的汽泡,盘管内的水高速通过盘管,水的流速则由渐进增大的管子尺寸所控制。盘管是一螺旋形扁平多层螺旋饼的式样,圈与圈的间距固定,借助于交错排列的盘管管圈以盘管本身作折流板。盘管外环绕的燃烧气体高速通过盘管折流板,盘管圈管子间分等的间距能精确地控制燃烧气体的流速。

1.2 主要技术特点

利用热交换逆流构思设计成的先进的单盘管系统是克雷登蒸汽发生器的心脏,强制逆流传热原理是它最主要的技术特点。由传热基本公式Q=K×F×ΔT可知,提高传热系数K,增大传热面积F,加大传热温压ΔT都可以使传热量Q增加。在进出口温度相同的条件下,逆流的平均温压最大,顺流的最小;顺流时冷流体出口温度必须低于热流体出口温度,而逆流则不受此限制,故工程上换热器一般都采用逆流布置。在锅炉对流受热面中,烟气和工质进行着热量交换,一般的蒸汽锅炉绝大多数靠自然循环换热,即依靠工质本身的密度差产生循环流动,排烟温度受蒸汽温度所限制,而排烟温度是一个关系到热效率的重要指标,排烟温度低,则热效率高。克雷登蒸汽发生器通过采用正排量泵来实现强制逆流方式,锅炉给水由水泵由上班下强制的盘管内流动,而烟气是由鼓风机由下往上强制在盘管外流动,与水流逆流换热。单盘管圈逆流热交换设计在烟气最冷点输入给水,因此排烟温度与给水温度紧密相关,废气从加热管圈温度最低的地方排出以提供最大的总温压,强制流动保证在各种负荷条件下都可以控制温度梯度,从而保证从烟气到给水之间最大的热交换。蒸汽发生器不但可以从冷态启动时就以最大速率进行燃烧,而且低燃烧率下的废气温度比蒸汽温度低。

2 克雷登蒸汽发生器与传统管壳锅炉的比较

克雷登蒸汽发生器有诸多优点,如给水强制循环控制、燃烧气体流速控制、热力除氧等。蒸汽发生器的体积小,减少了锅炉房的土建工程投资,设备的初投资较卧式管壳锅炉略高。蒸汽发生器水容量小,启动快,适应医院冬季以外大部分时间的频繁启停的工况,减少了能耗。蒸汽发生器的蒸汽干度高,高品质干蒸汽很适合医院供应室的消毒锅和加湿系统,对蒸汽的长距离输送也很有利[3]。蒸汽發生器是直流锅炉,没有蒸汽爆炸的危险,安全可靠性好。蒸汽发生器的在运行负荷25%～100%实现无级调节,比传统锅炉节省20%～50%的燃料。

3 结语

从安徽医科大学第二附属医院的两台克雷登蒸汽发生器投入使用的两年多时间来看,期间除光电管、风叶轮等做了更换外,运行稳定、经济性好、安全可靠,是一种适合医院等行业要求的蒸汽来源。

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