中南电力设计院有限公司 湖北省武汉市 430071
摘要：冬季新风加热器既需要进行负荷调节，以适应外部负荷的需求，又要保证换热器内一定的水流速和水温，不至于发生冻结，应对偶尔突发的事故状态，需要采取相应的防冻技术。本文对改进新风加热器的防冻装置进行了相关研究，分析了冬季新风加热器容易产生冻结低效的应对方案，并提出了可兼作负荷调节的新风加热器的防冻装置。
关键词：新风加热器 混水装置 防冻装置 负荷调节 定流量
1 背景技术
根据流体力学原理，流体主要有两种流态，即层流和紊流。当流态处于层流状态，流体之间的传热将处于热传导状态，而紊流状态的流体之间的传热是处于对流换热状态的，热传导的传热强度远低于对流换热。实际上管道中热媒水的流速分布情况为沿管道截面呈抛物线状态，圆形管道中心流速高，越靠近管壁流速越低，因此即使处于紊流状态的流体，在靠近管内壁处也有层流底层存在，其厚度是随着流速的降低而增加的，这就使得管道中心与管壁之间流体的传热强度大大降低，从而形成了很大的温度梯度，靠近管壁的流体温度远低于管中心温度。
新风加热器换热管长期与0℃以下空气接触，当负荷调节导致换热管内流速过低，如果热媒水温度又不高时，管道内的热水长时间与室外低温空气进行换热，靠近管壁的水温迅速降到了0℃以下，渐渐地在靠近管壁处形成一层薄的冰层，随着时间的推移，冰层不断扩大增厚，水流截面变小，水流更加不畅，换热进一步恶化，换热管全部冻结，然后扩展到整个加热器，最终加热器完全冻结、冻裂。
2 技术方案
本防冻装置在负荷调节上采用了恒流量的设计思路，这样就避免了在负荷调节时因热媒水流速降低而引起的冻结问题。主要是在供回水管路上设置了一套混水装置。混水装置主要包括混水泵、电动三通调节阀、送风温度传感器、回水温度传感器、入口电动风阀以及相关的控制系统及管道配件。加热器在设计工况下不混水，进入加热器的热媒水温度与系统供水温度一致。当热负荷减少需降负荷运行时，送风温度传感器检测的温度高于设定温度，调节电动三通阀，减小三通阀“A”口高温水供水量，打开三通阀“B”口，由于水泵的加压作用使部分加热器的回水由旁通管进入三通阀，实现与高温供水的混水，温度降低后再进入加热器盘管。由于混水泵是定流量的，流经新风加热器盘管的热媒水流量始终恒定，变化的是进入加热器的热媒水温度，避免了因流速太低而结冻。
新风加热器处于停机备用状态时，此时风机以及入口电动风阀关闭，水泵按防冻运行。电动三通调节阀 “A”口微开， “B”口大部分开，通过调节“A”、“B”口的开度控制回水温度不低于设计回水温度10℃，确保加热器不被冻结。
事故状况（如外部停止供水、回水温度过低等），回水温度传感器检测水温低于设计回水温度10℃时，自动进入防冻运行工况，此时风机以及入口电动风阀连锁关闭，同时电动三通调节阀的“A”口全关， “B”口全开，水泵按防冻运行。
图1 带混水装置的新风加热防冻装置
3 现场实际运行数据
本防冻装置已经在白俄罗斯别列佐夫国营地区电站400MW联合循环发电机组项目、白俄罗斯卢克木里国营地区电站400MW联合循环发电机组项目、哈萨克斯坦卡拉干达3号电站发电110MW,供热180Gcal/h扩建项目中应用。其中前两个工程于2013年投入运行，第三个工程于2014年投入运行。在这些项目中的化学建筑物、空调新风系统中得到广泛的应用。经过几个采暖季的运行，该三个项目中均未出现加热盘管冻裂的现象。以哈萨克斯坦卡拉干达3号电站发电110MW,供热180Gcal/h扩建项目为例，化学加药间新风机组现场测试数据如下表。
4 结论
本防冻装置在回水管设置混水泵，既保证了新风加热器正常工况下恒流量运行，又可兼做事故状态下的内循环动力；回水管设置温度传感器以及相应的联锁控制措施，有效防止了水温过低，从而使得新风机加热器内热媒水的流速和温度二个方面都得到可靠保障，解决了各种工况下新风加热器的防冻问题，避免加热器盘管因冻裂而损坏，甚至破裂漏水而引发的二次事故。
参考文献：
[1]赵丽微,李春阳,刘岩,等.寒冷地区冬季新风系统防冻措施研究[C] 绿色建筑技术论坛.2014
[2]范仲琪.浅析新风加热器在通风空调应用中的冬季防冻问题[J].新材料新装饰,2014(1)
论文作者:丁绪伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/24
标签：加热器论文; 新风论文; 回水论文; 热媒论文; 装置论文; 流速论文; 温度论文; 《基层建设》2017年第31期论文;