混合加热器

蒸汽和水（液体）直接混合的加热装置

蒸汽和水（液体）直接混合的加热装置称混合加热器。其优点是传热效果好，水的温度可达到加热蒸汽压力下的饱和温度（即端差为零），且结构简单、造价低廉。它是浴池给水、生产生活用热水供应及热水采暖系统中最理想的蒸汽加热设备。同时广泛用于食品酿造、医药、化工、石油、橡胶、造纸等行业的流体的混合与加热。

分类

混合加热器可分为两类：射汽带水式混合加热器和射水带汽式混合加热器。

射汽带水式

射汽带水式是指蒸汽通过喷嘴射流，水作为被引射流体；在热水供暖系统中采用射汽带水式喷射式混合加热器，可以代替表面式汽水加热器和循环水泵，起到节煤、节电、节省设备投资的作用。但是其使用条件较严，要求蒸汽达到一定压力，而且流量必须稳定，使这种加热器的应用受到一定的限制。在蒸汽压力高于水压力0.3MPa以上时，可以考虑采用射汽带水式喷射式混合加热器。

射水带汽式

射水带汽式是指水通过喷嘴射流，蒸汽作为被引射流体。射水带汽式喷射式混合加热器不受蒸汽压力和流量的限制，使用的范围较宽，只是不能取代系统中循环水泵的作用。下面以射水带汽式喷射式混合加热器为例，介绍其工作原理与应用。

工作原理

当被加热水通过喷射式混合加热器的喷嘴时，压力降低，流速增加，在喷嘴的出口处形成低压区，蒸汽在此区域进入加热器内，与被加热水进行混合，蒸汽在水中凝结放热，汽、水之间进行能量、动量和质量的交换，然后汽水混合物进入混合室进一步均匀混合，最后进入扩压室使水的流速降低，压力升高，完成加热水的过程。

作为热媒介质的蒸汽，可以使用新蒸汽，也可以使用回收的废蒸汽，进入喷射式混合加热器的蒸汽压力可以高于进口水的压力，也可以低于进口水的压力。如果采用凝结水产生的二次蒸汽或回收的废蒸汽作为加热热源，节能效益更为显著。

优点

1.蒸汽与液体瞬间混合均匀，加热迅速，热效率高达100%，节能。

2.加热蒸汽压力低于、高于被加热液体压力均可使用，而不受蒸汽压力必须高于液体压力0.05～0.1Mpa的限制。

3.振动小，噪音低。

4.体积小，价格廉,投资少。

5.温升大，可达70℃以上。

6.结构简单，不易结垢，免维护，使用寿命长。

7.可利用工业低压乏汽作热源制热水，节约了能源，保护了环境。

8.由于针对用户参数选用型号或专门设计，对用户有极强的适用性，运行平稳，能满足用户各项要求。

用途

利用蒸汽提温的场合

1. 采暖热水的制备。

2. 电厂生水加热及回收利用低压除氧器排汽加热除盐水。

3. 化工、石油、轻工等行业回收低压乏汽，用于制取热水。

4. 医院、宾馆、浴池及居民等生活用热水的制热水。

特殊用途

1.回收低压放散汽。

⑴、低于大气压的放散汽。

⑵、高于大气压的放散汽。

2.回收料液挥发的酸气、雾气等放散气。

3.电厂的高低压加热系统。

4.可制造重油和蒸汽的理想混合物以供燃烧使用。

5.蒸发系统的抽低压。

6.液态物料加热。

使用中的注意问题

操作管理问题

这种汽水混合加热器，如果不在允许的范围和工作条件下运行，会出现供暖系统不稳定，轻者出现噪音大，重者产生震动，严重时造成供暖系统热水汽化，以至停止运行。不能照搬常规热水锅炉直接供暖的操作规程来对待汽水混合加热供暖系统，必须严格按汽水加热器的工作性能、工作范围、要求等进行设计与操作，才能保证该系统平稳、可靠地运行，杜绝事故的发生。

震动问题

在汽水热交换过程中引起震动的原因一是蒸汽工作压力超过允许的蒸汽工作压力范围，二是系统水温过高，超过相应压力下的饱和水温度，或者系统压力偏低，低于水的饱和压力，从而使系统的热水冷化。解决这个问题一是蒸汽压力必须在允许的蒸汽工作压力范围内，二是供暖系统水温及压力必须在设计工况下。对于汽水混合加热器布置在循环水泵进水口侧的供暖系统设有高位膨胀水箱时，膨胀水箱的膨胀管设置在汽水混合加热器进水管附近，在膨胀水箱静压力作用下，提高了汽水混合加热器处水的汽化温度，但要控制水泵进口水温不得超过85℃。

冲击问题

在汽水混合加热器运行时，如果一旦汽水混合加热器进口处蒸汽压力过高，供暖热水系统加入蒸汽过多，水温增高时，水泵进口压力随之增大，很容易超过系统散热器的工作压力，造成散热器、管件的损坏，为此，必须在循环水泵的出口母管路上安装一个安全阀，用以保证供暖系统不出现超压。另外，有时突然停电，循环水泵停止运行，而汽水混合加热器的蒸汽阀还来不及关闭，继续供热，造成循环水泵局部汽化，引起汽水冲击，造成仪表、泵体甚至系统中铸铁散热器的损坏，因此，在汽水混合加热器出水管路上也必须安装一个具有足够泄放量的安全阀。将安全阀的开启压力比系统开式膨胀水箱静压高出20kPa，这样可避免汽水冲击引起的事故，也为操作人员赢得关闭阀门的时间。除此之外，还可以在汽水混合加热器的进汽管路上安装一个电磁阀，突然停电时，电磁阀关闭，蒸汽立即停止供热，也就不会产生汽水冲击。

溢流水回收

汽水混合加热是蒸汽连续不断地加入供暖系统而满足加热的需要，同时蒸汽的凝结水也就连续不断地进入供暖系统中，使得供暖系统的循环水量不断增加。由于锅炉的补水均为软化处理后的好水，这些增加的多余的凝结水从膨胀水箱溢流管或安全阀排走，如不回收利用，将造成很大的浪费，故一般是将溢流水接人锅炉房的回水箱，直接用于锅炉补水或供暖系统补水，或者做职工洗浴用水。

排水和腐蚀问题

热水供暖系统的空气排除是必不可少的，而汽水混合加热供暖系统的空气排放更为重要。因为，系统除正常的热水供暖空气溢出外，还有蒸汽锅炉的补水系统未经除气处理，而使锅水中溢出的空气随蒸汽一道进入供暖系统，若不能保证该种供热系统排气通畅，很容易造成气塞、局部循环中断，有的部位出现不热。另外，水中溶有氧和二氧化碳对管道内表面产生化学腐蚀作用，这种腐蚀均为局部腐蚀，即在金属表面产生溃伤性或点状腐蚀，形成穿孔，因此，有条件的要对蒸汽锅炉的补水给以除氧处理。研制出在低位布置多功能热力式除氧器，解决了热力式除氧器在低负荷运行时发生除氧器失效及除氧器只能在高位布置的两大难题，使得6t/h单层布置小容量蒸汽锅炉除氧问题得以解决。再就是采用自动排汽装置，以便及时有效地排除系统中的空气。

工程实例

某供热有限公司有一采暖面积为4000平米的热用户，距离供热公司较远，而且周围暂时没有其他的热用户，如果从厂区向热用户敷设热水管网明显不经济。但在热用户附近有现成的途经蒸汽管线，蒸汽参数为P=0.7MPa，t=200℃。

该公司经过研究决定，采用湖南西门机电的喷射式混合加热器技术进行供热，热力系统采用直接供热式系统。从蒸汽管线上引出一部分蒸汽作为喷射式混合加热器的热源，通过减压阀将蒸汽压力由0.7MPa减至0.3MPa，用于加热采暖循环水，进水压力为0.4MPa。该系统于2003年11月投入使用，运行后工作性能稳定，从未出现过任何故障，而且无需专人维护，工程总投资为3.5万元，取得了良好的经济效益。对于同等条件，如果采用表面式换热器，工程投资至少需要10万元。

某热电有限公司有3台75t/h 蒸汽锅炉，在锅炉运行时定期排污和连续排污系统有大约2t/h 的乏汽排放，即污染环境又浪费能源。为了深入挖潜，向节能要效益，该公司采用了湖南西门机电的喷射式混合加热器技术回收这部分废蒸汽。冬季用于加热采暖循环水，用压力为0.05MPa，流量为2 t/h的低压蒸汽将流量为60t/h，温度为45℃的采暖循环水加热到60℃。

夏季用于加热洗浴用水，可将36t/h15℃的水加热到45℃。低压乏汽按照50元/t计算，每小时可回收2吨，全年运行7200小时，节能效益为72万元。设备投资3万元，工程投资1.5万元，合计4.5万元，投资回收期为：4.5/72=0.063年，1个月就收回了投资。可见，节能效益是十分显著的。

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