高 陽 王 晟

(1．北京致遠(yuǎn)工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京l00045；2．天津市河西區(qū)熱力工程服務(wù)有限公司，天津300060)

摘要： 介紹了蒸汽噴射泵、噴射式混合加熱器的工作原理。對二者在蒸汽壓力匹配、鍋爐排污閃蒸汽回收、熱力除氧器乏汽回收、高壓加熱器替代中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞： 蒸汽噴射泵； 噴射式混合加熱器； 余熱利用； 節(jié)能

 Abstract：The working principles of steam jet pump and jet mixed heater are introduced．The applications of the both in steam pressure matchin9，flash steam recovery from boiler blowdown，dead steam recovery from thermal deaerator and replacement of high—pressure heater are discussed．

    Key words： steam jet pump； jet mixed heater； utilization of residual heat； eneIgY saving

    由于煤炭價格持續(xù)走高，供熱成本增加，企業(yè)利潤下滑，為了提高市場競爭力，企業(yè)不斷挖掘內(nèi)部潛力，采用新技術(shù)節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。業(yè)內(nèi)專家經(jīng)過長期研究和實踐，成功地研發(fā)出多種新型節(jié)能技術(shù)、設(shè)備^[1-5]本文對蒸汽噴射泵、噴射式混合加熱器的應(yīng)用進(jìn)行探討。

 蒸汽噴射泵以蒸汽減壓前后的能量差為動力，高壓蒸汽通過噴嘴(位于蒸汽噴射泵人口處)產(chǎn)生高速氣流，在噴嘴出口處形成低壓區(qū)，將低壓蒸汽吸入蒸汽噴射泵。高壓蒸汽在膨脹的同時壓縮低壓蒸汽，通過傳熱傳質(zhì)提高低壓蒸汽的品位。然后，高低壓蒸汽通過混合室(噴嘴至擴(kuò)壓室一段)進(jìn)行混合，經(jīng)過混合后的蒸汽再通過擴(kuò)壓室恢復(fù)一定壓力，輸出設(shè)定壓力的蒸汽^[6]。蒸汽噴射泵屬于非標(biāo)設(shè)備，需要根據(jù)現(xiàn)有的高、低壓蒸汽參數(shù)和用戶要求進(jìn)行技術(shù)方案設(shè)計和設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，以得到各種壓力等級的蒸汽。蒸汽噴射泵吸人的低壓蒸汽既可以是品位較高的蒸汽，也可以是凝結(jié)水、排污水產(chǎn)生的品位較低的閃蒸汽。輸出蒸汽的壓力、溫度可以通過自動控制裝置實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。

 噴射式混合加熱器利用高壓水通過噴嘴射流產(chǎn)生高速水流，在噴嘴人口處形成低壓區(qū)，將蒸汽(用于加熱水)吸人設(shè)備，再通過蒸汽與水的混合過程，提高水的溫度，最后輸出一定溫度的熱水。用于加熱水的蒸汽既可以采用低品位蒸汽，也可以采用熱源提供的高品位蒸汽，蒸汽壓力可以低于進(jìn)水壓力，輸出熱水的溫度通過自動控制裝置實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。

    在工業(yè)生產(chǎn)過程中，不同的工藝過程往往需要不同壓力的蒸汽，而熱電廠、鍋爐房供應(yīng)的蒸汽壓力通常比較單一。傳統(tǒng)方法是通過蒸汽的減溫減壓，滿足熱用戶對蒸汽參數(shù)的要求。但是，這種方式易造成蒸汽品位的降低。蒸汽壓力匹配技術(shù)就是為滿足熱用戶對蒸汽不同壓力等級需求而開發(fā)的技術(shù)，它在實現(xiàn)節(jié)能的同時合理利用蒸汽裕壓，通過蒸汽噴射泵利用高壓蒸汽引射低壓蒸汽，在降低高壓蒸汽壓力的同時提高低壓蒸汽的壓力。通過設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和蒸汽流量調(diào)節(jié)，產(chǎn)生介于高、低壓蒸汽壓力之間的各種壓力的蒸汽，滿足用戶的要求。蒸汽噴射泵在熱電廠汽輪機(jī)中間抽汽供熱的應(yīng)用見圖l。鍋爐供應(yīng)的高壓蒸汽進(jìn)入蒸汽噴射泵，通過引射作用，將汽輪機(jī)中間抽汽(低壓蒸汽)吸人蒸汽噴射泵，最后向用戶供應(yīng)一定壓力的蒸汽。由壓力傳感器、控制器、電動執(zhí)行器組成的自動控制系統(tǒng)，通過測量蒸汽噴射泵出口蒸汽壓力的變化，調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸汽噴射泵的高壓蒸汽流量，保持蒸汽噴射泵出口蒸汽壓力的穩(wěn)定，滿足用戶對蒸汽壓力的需要。

   

 將蒸汽壓力匹配技術(shù)應(yīng)用于汽輪機(jī)抽汽供熱，主要有兩方面的優(yōu)勢：

 ①增加熱化發(fā)電量(即由供熱蒸汽做功能力折算成的發(fā)電量)，提高熱能利用率。對于熱電廠，熱化發(fā)電量分為兩部分：一部分為抽汽對外供熱的蒸汽若在汽輪機(jī)中膨脹做功產(chǎn)生的發(fā)電量，稱為外部熱化發(fā)電量；另一部分為各段回?zé)岢槠糜诩訜峁峄厮恼羝鬯愠傻陌l(fā)電量，稱為內(nèi)部熱化發(fā)電量。由于利用蒸汽噴射泵進(jìn)行蒸汽的壓力匹配，提高了汽輪機(jī)中間抽汽的做功能力，使得熱化發(fā)電量增加。

 ②將不可調(diào)節(jié)抽汽轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)抽汽。不可調(diào)節(jié)抽汽只能在以熱定電下實現(xiàn)，發(fā)電量受供熱負(fù)荷的影響。利用壓力匹配技術(shù)則町以將不可調(diào)節(jié)抽汽轉(zhuǎn)變成可調(diào)節(jié)抽汽，使發(fā)電量不受供熱負(fù)荷的干擾。這樣就大大提高了熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)性^[5]。3噴射式混合加熱器的應(yīng)用

    鍋爐在運行過程中連續(xù)、定期排污水總量可達(dá)鍋爐循環(huán)水總量的2％以上，排污水降壓后會產(chǎn)生 大量的閃蒸汽，目前采取直接排放處理的企業(yè)居多?；厥者@部分余熱，可以節(jié)約大量能源，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。下面介紹兩種鍋爐排污閃蒸汽熱回收方法。

    利用噴射式混合加熱器回收排污閃蒸汽，加熱供熱循環(huán)水，工藝流程見圖2。鍋爐的排污水進(jìn)人排污擴(kuò)容器后，由于壓力降低，產(chǎn)生閃蒸汽，將閃蒸汽引入噴射式混合加熱器，加熱供熱循環(huán)水。

    某石蠟化工廠自備電站采用噴射式混合加熱器回收排污閃蒸汽，加熱供熱循環(huán)水。閃蒸汽質(zhì)量流量為2 t／h，壓力為0．05 MPa。循環(huán)水質(zhì)量流量為58 t／h，回水溫度為40℃，加熱后的供水溫度為60℃。當(dāng)?shù)蛪洪W蒸汽匱乏時，鍋爐供汽經(jīng)旁路進(jìn)入噴射式混合加熱器加熱供熱循環(huán)水。由于閃蒸汽不斷凝結(jié)，循環(huán)水量逐漸增多，當(dāng)回水壓力超過額定值時，通過溢流口排出多余的循環(huán)水。系統(tǒng)投入運行后，工況穩(wěn)定，加熱速度快，而且維護(hù)檢修量很小。

    利用噴射式混合加熱器回收排污閃蒸汽，加熱除鹽水^[7]，工藝流程見圖3。在排污擴(kuò)容器內(nèi)閃蒸降壓后的排污水，經(jīng)換熱器與除鹽水換熱，閃蒸汽通過噴射式混合加熱器再次加熱除鹽水。加熱后的除鹽水，進(jìn)入熱力除氧器除氧后作為鍋爐供水。

    某供熱公司供熱鍋爐房安裝蒸發(fā)量為75、35 t／h的蒸汽鍋爐各2臺。原有排污閃蒸汽都是直接排放。為了節(jié)能降耗，該供熱公司采用噴射式混合加熱器回收這部分閃蒸汽，加熱除鹽水。閃蒸汽平均質(zhì)量流量為2 t／h，全年運行6 000 h，閃蒸汽價格按70元／t計算，回收閃蒸汽的年效益為84×10⁴ 元/a.

    

    熱力除氧器在除氧過程中，將排放大量的乏汽，直接排空將造成能源浪費。采用噴射式混合加熱器，可以回收乏汽余熱。熱力除氧器乏汽熱回收系統(tǒng)流程見圖4[71。從熱力除氧器排出的乏汽，被吸入噴射式混合加熱器，與除鹽水進(jìn)行混合，在加熱除鹽水的同時凝結(jié)，使乏汽的余熱得到充分利用。加熱后的除鹽水進(jìn)入氣水分離器，除鹽水中氧氣等不凝結(jié)氣體從氣水分離器上部的排氣口排出，除鹽水進(jìn)入熱力除氧器。為了使進(jìn)入熱力除氧器的除鹽水不帶入過多的氧氣，對于大氣式熱力除氧器，應(yīng)控制噴射式混合加熱器出口除鹽水溫度不低于70℃；對于高壓除氧器，應(yīng)控制噴射式混合加熱器出口除鹽水溫度不低于90℃。因此，在氣水分離器的水側(cè)安裝溫度傳感器，通過控制進(jìn)入噴射式混合加熱器除鹽水的流量，控制其出口除鹽水溫度。

    在熱電廠汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中，高壓加熱器起著加熱鍋爐給水，提高電廠熱效率的作用。但實踐證明，高壓加熱器汽側(cè)凝結(jié)水壓力較高(一般為0．6MPa)，若直接送入除氧器，易造成除氧水沸騰，若送入凝結(jié)水箱，易產(chǎn)生大量的閃蒸汽，使現(xiàn)場工作環(huán)境惡化。因此，需要增加一套疏水系統(tǒng)，但這降低了運行的可靠性。由于運行可靠性較差，有的電廠甚至不投入高壓加熱器，導(dǎo)致電廠熱效率降低。

    采用噴射混合式高壓給水加熱器替代傳統(tǒng)的高壓加熱器，可以從根本上解決這一問題。噴射混合式高壓給水加熱器即在噴射式混合加熱器前增設(shè)一臺變頻增壓泵(見圖5)。由于汽水直接混合，因此噴射混合式高壓給水加熱器換熱效率較高。由于不存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高壓加熱器疏水系統(tǒng)，運行可靠性得到大幅提高。

在采用噴射混合式高壓給水加熱器的熱力系統(tǒng)流程中，高壓蒸汽通過主汽閥門進(jìn)入汽輪機(jī)，在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，推動發(fā)電機(jī)發(fā)電。完成做功的蒸汽由汽輪機(jī)尾部排出，進(jìn)入凝汽器，凝結(jié)水進(jìn)入低壓加熱器加熱除鹽水，最后排至凝結(jié)水箱。加熱后的除鹽水進(jìn)入熱力除氧器，經(jīng)除氧后的除鹽水經(jīng)變頻增壓泵加壓后，進(jìn)入噴射式混合加熱器，將汽輪機(jī)中間抽汽吸入，對除鹽水進(jìn)行加熱，最后通過鍋爐給水泵送入鍋爐。在噴射式混合加熱器出口安裝溫度傳感器，通過調(diào)節(jié)變頻增壓泵的轉(zhuǎn)速，保證噴射式混合加熱器出口除鹽水的溫度恒定。

    ①蒸汽噴射泵、噴射式混合加熱器特別適用于低壓蒸汽的熱回收。

    ②蒸汽噴射泵屬非標(biāo)設(shè)備，需要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的實際條件和介質(zhì)參數(shù)進(jìn)行專項設(shè)計。

    ③節(jié)能系統(tǒng)可以根據(jù)不同的用途進(jìn)行設(shè)計組合。對于需要蒸汽的用戶，可以采用蒸汽噴射泵組成節(jié)能系統(tǒng)；對于需要熱水的用戶，可以采用噴射式混合加熱器組成節(jié)能系統(tǒng)。

    ④采用蒸汽噴射泵、噴射式混合加熱器的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，而且節(jié)能效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧玉貴，駱福全．電加熱煅燒爐煙氣余熱回收[J]．煤氣與熱力，2012，32(3)：B22一B24．

[2]王志勇，劉暢榮，王漢青，等．燃?xì)忮仩t煙氣熱損失及冷凝余熱回收[J]．煤氣與熱力，2010，30(6)：A04一A07．

[3]甄敏鋼，由世俊，宋巖，等．直燃機(jī)煙氣余熱回收經(jīng)濟(jì)與節(jié)能性分析[J]．煤氣與熱力，2006，26(9)：60—62．

[4]池偉強(qiáng)．轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收技術(shù)的探討[J]．煤氣與熱力，2006，26(1)：43—45．

[5]夏和青，閻爾平．蒸汽噴射式熱泵的工業(yè)應(yīng)用[J]．節(jié)能與環(huán)保，2002(12)：33—35．

[6]高陽．蒸汽噴射泵的原理與應(yīng)用[J]．煤氣與熱力，2003，23(8)：54—55．

[7]高陽．噴射式混合加熱器在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用與節(jié)能[J]．節(jié)能與環(huán)保，2006(8)：41—44．

作者簡介：高陽(1958一 )，男，遼寧沈陽人，教授級高級工程師，碩士，主要從事熱能工程應(yīng)用技術(shù)的研究。