赵一民 殷海鹏
青岛西海岸公用事业集团能源供热有限公司，山东 青岛 266555
摘要：集中供暖的水循环系统中，存在着大量的气体，分大气泡、微气泡和溶解于水中的气体。其中，微气泡是由于昼夜的温差、阀门和水泵的开启、水通过循环泵时产生的；溶解气体是由于系统静压而存在的，对于膨胀水箱定压的系统尤为明显。而近年真空脱气(脱氧)机的出现，正好可以消除气阻对供暖系统造成的干扰，既为居民提供充足的暖气，也降低了气体对供暖设备的损害。基于此，本文主要对真空脱气机在集中供热换热站的应用进行分析探讨。
关键词：真空脱气机；集中供热；换热站；应用
1.真空脱气(脱氧)机的应用优势
1.1真空脱气(脱氧)机的工作原理
将真空脱气(脱氧)机并联安装于循环水系统的回水管路，该机能够借助自动控制，将循环水系统中的气体排出系统，消除循环水系统中的气体。真空脱气(脱氧)机通过彻底清除系统中的气体，使得气阻对供暖循环水系统的困扰得到消解，提高了系统的热能传输效率，节约5%～10%的能耗。
真空脱气(脱氧)机的设计思路来源于气体溶解定律，也称为亨利或道尔顿定律。真空脱气(脱氧)机根据该原理，在气体溶解度为零时，将气体成功排除出循环水系统，彻底解决供暖系统的气阻问题。即真空脱气(脱氧)机运行时，将循环水系统中的部分水传输到真空罐，在真空罐中的水通过负压作用达到沸腾状态，水中的气体压力和溶解度为零的情况下，会在高温水的排挤下自动逸出，通过装置的自动排气口逸出。分离了气体的水重新注入循环水系统，在循环过程中将再次携带上气体，进入新一轮的脱气脱氧。真空脱气(脱氧)机的脱气脱氧循环频率为20～30s/次，经过高频率的脱气脱氧循环，循环水系统中的气体和溶解氧就被消除，全面解决了供暖系统的气阻问题。
1.2真空脱气(脱氧)机的优势
真空脱气(脱氧)机运用压差原理剥离水中的气体，可以适用于各种供暖或制冷循环水系统，该机工作的时间与周期是可随意调节的，用户可以根据实际需要进行时间和周期调节。真空脱气(脱氧)机体积小，便于安装，自动控制，单台可适用的系统容量上限为150m3，多台并联在超过系统容量上限的大型循环系统中的适用性非常强。真空脱气机通过三年来在太原铁路局的广泛应用，其优势主要在于:
(1)脱气脱氧效率高，脱除率达到99%;排气脱氧频率高，可以及时排除系统中的气体，缩短气体逸出时间。
(2)节能效果好。根据用户意见反馈表的数据，真空脱气(脱氧)机的传热效率有了很大提高，很多用户反映应用该机后，供暖效率比以前有明显提高，能够节约10%的能源;换热器表面不再有附着气体存在，改变了传热不均的问题。应用该机以后，居民的报修率比往年减少了大约80%，降低了人工支出，投诉率更是远低于往年的平均水平。
(3)提高设备的使用寿命。及时排除游离气体，可消除气体对水泵叶轮的气蚀，维持系统的低噪音运行;在线排除溶解氧，可以避免氧对金属设备及金属元器件的氧化，提高设备及其元器件的使用年限。
(4)解决了“隐蔽集气点”对系统的影响。安装了真空脱气(脱氧)机后，许多常年存在的系统循环不好的问题得到解决，主要原因是，真空脱气(脱氧)机的使用，将系统中“隐蔽集气点”中的“气”予以排除，增加了管道的流通面积，从而提高了热媒流量，解决了多年来供暖效果不好的顽疾。
2.实际应用分析
2.1概况
青岛西海岸公用事业集团能源供热公司琅琊台家园热力站
1）应用系统：二次侧采暖系统；
2）采暖面积：低区5万平方米，高区3万平方米，系统水量：71立方米；
3）设备参数：低区循环泵1台，流量178m3/h，扬程15m，电机功率11kW；高区循环泵1台，流量78m3/h，扬程15m，电机功率5.5kW。
该换热站存在以下几点问题：
1）每日频繁补水，日补水量在10t左右，大量外界气体随补水重新融入系统；
2）开式补水箱的补水方式，水箱水面与大气直接接触，空气很容易融入水系统。
3）楼内立管顶端自动排气装置年久不灵，常因窝气造成冬季暖气不热，室温达不到设计要求，特别是顶层的用户，经常出现因不热造成的投诉。对此，我们选择了该热力站作为试点。
2.2设备说明及测量方法介绍
对选取的采暖系统，在站内系统回水的适当位置安装脱气机及一些检测装置，对系统脱气的同时测量系统的循环水量、气体溶解度及脱气量。主要涉及的设备包括以下几种：
（1）真空脱气机
脱气机的原理是将循环水中部分水抽到水罐中进行真空脱气。根据亨利定律，在真空状态下，这部分气体将完全从水中分离出来，分离出来的气体通过脱气机的放气口排出。脱出了气体的具有吸收性的水重新被注回系统，这部分具有高度吸收性的不饱和水，为达到汽水溶解度平衡，将再次吸收系统中的气体。脱气机每隔一段时间重复此循环，水中的游离气体和溶解气体就不断被排出，直至达到一个气体含量最小值的平衡点。真空脱气机拥有SmartSwitch智能控制系统，对系统气体脱除进行实时记录。当系统中的溶解的气体量已经达到了最小值时，脱气机会自动停止工作，并于下一设定时间再次启动。脱气机只有当系统真正需要时才会启动工作，这大大地节约了能耗，减少磨损，增加了易耗损组件的使用寿命。
（2）TGM水中气体溶解度检测仪
英国的W.亨利在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现了气体溶解度与温度、压力之间的关系，即当温度升高或压力降低时，气体的溶解度会减小。通过查询“亨利定律”，对系统液体的温度和相对压力的计算，得出实际气体在水中的溶解度。
（3）AC-10脱气气体收集装置
对由真空脱气机从系统内分离出来的气体进行收集，及总脱气量的显示，更直观地显示出脱气设备的使用效果。为了掌握真空脱气机的脱气效果，我们使用AC-10脱气气体收集装置对由真空脱气机从系统内分离出来的气体进行收集，及总脱气量的显示，更直观地显示出脱气设备的使用效果。自真空脱气机开始工作以来，设备运行情况良好，根据现场记录仪器测量得知，安装完成后22小时排气388升，安装前循环水含气量度数7.75合46.71ml/L，22小时后度数4.25，合25.61ml/L，30天单台累积脱气量超过1560升（相当于1560个1L装啤酒瓶），脱气效果良好。冬季管道气阻现象消失，无需去楼顶及系统末端放气；高层及远端不暖问题得到缓解，同时循环系统中由于气体而产生的噪音问题也得到解决。用户投诉量大幅下降达79%。
在解决气阻问题的同时，我们还对板换换热效率进行了测评对比：两种流体在热交换器中传热过程温差积分的平均值为对数评价温差（LMTD），测试前，LMTD1=4.94，一次侧耗热量1415.41KW；22小时后 LMTD2=3.18，一次侧耗热量1113.3KW，一次回水与二次供水温度一致，均为33.5℃。
即通过脱气机进行除气，大大提高了板换的换热效率，提高换热效率35%。
通过近一个采暖季的使用，我们发现该脱气机有以下特点：
（1）除去系统中存在的气体，有效地解决了末端不热的现象，末端用户室温普遍提高1~2度。
（2）脱气的同时只需要使用更小的扬程，这样就能输送更多的水量，降低了电耗。
（3）脱气后暖气温度上升，不在需要手动放气，避免了热水的损耗，节水的同时也节约了大量的热能。
（4）脱气后可以提高35%的换热效率。
（5）脱气后，热力管网中的循环水大大减少了水的含氧量，减少了对钢管等设备的氧化腐蚀，对延长管道及设备使用寿命也有积极作用。
参考文献：
［1］徐洪亮．集中供热系统节能新技术—真空脱气脱氧机［J］．城市开发，2009，(20):82－83．
［2］郑海莼．有关真空脱气机的一些介绍［J］．区域供热，2005，(5):47．