摘要:介紹了幾種典型常壓熱水鍋爐供暖系統(tǒng)的特點及安裝方式;從實踐的角度闡述了常壓熱水鍋爐的安全性和可靠性及經(jīng)濟(jì)性;,提出了在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意的幾方面問題和解決的方法,指出了浮子機構(gòu)系統(tǒng)最適合于常壓鍋爐供暖的需要。

常壓熱水鍋爐是指鍋爐與大氣相通 ,鍋爐最高水位線處的表壓力等于零的鍋爐。常壓熱水鍋爐的優(yōu)點是 ,從根本上消除了爆炸的可能性 ,無須考慮防止鍋爐爆炸的泄壓問題。另外,制造這種鍋爐,可以選用一般普通鋼材,壁厚可以適當(dāng)減薄,制造過程中常壓熱水鍋爐是指鍋爐與大氣相通,鍋爐最高也無須較嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控和探傷手段,從而可以大水位線處的表壓力等于零的鍋爐。常壓熱水鍋爐的大降低鍋爐成本。常壓熱水鍋爐具有承壓熱水鍋爐

優(yōu)點是,從根本上消除了爆炸的可能性,無須考慮防無可比擬的特點,即安全可靠,經(jīng)濟(jì)實用,適用性強,使用方便,維修成本低。椐介紹,這種鍋爐在日本的年產(chǎn)量,已占日本全部的60%左右。在我國這種鍋爐近幾年來發(fā)展也較快,例如;山西榆次市和遼寧大連市的常壓鍋爐制造廠,都已發(fā)展到數(shù)10家,現(xiàn)在已定型制造的常壓鍋爐容量以達(dá)到218MW,并正向412MW發(fā)展。海拉爾四星給水設(shè)備廠是呼倫貝爾市首家常壓熱水鍋爐專業(yè)制造廠家,隸屬于內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局

常壓熱水鍋爐,已形成年產(chǎn)84MW的生產(chǎn)能力。該廠生產(chǎn)的常壓熱水鍋爐嚴(yán)格按照《常壓熱水鍋爐通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計與制造,通過多年的安裝實踐,使對常壓鍋爐設(shè)計與安裝使用有了一定的認(rèn)識。下面就目前國內(nèi)外幾種典型的常壓鍋爐供熱系統(tǒng)做一簡要介紹和比較。

1浮子機構(gòu)常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)

其供熱系統(tǒng)如圖 1 所示:

下降,浮子也隨之下降,從而使進(jìn)水量增大,因此,該回路在任何流量下都能正常循環(huán),要想改變循環(huán)流量時,僅調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥既可。為了使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定,在系統(tǒng)補水定壓方式上采用了由該廠生產(chǎn)的全膜式氣壓定壓補水裝置,取代了高位膨脹水箱,既保證了系統(tǒng)工作可靠,同時也降低了建筑荷載。經(jīng)實踐證明采用浮子機構(gòu)的常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng),具有循環(huán)流量調(diào)整方便,故障率低等特點,但系統(tǒng)對浮球閥要求很高,過去一直使用一種立式自制的浮球閥,因體積大,關(guān)閉效果不好而停用,后來選用了一種新型的自助閉式浮球閥,從跟本上解決了系統(tǒng)因浮球閥關(guān)閉不嚴(yán)而造成溢水的難題。

2啟閉閥常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)

常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵壓力,主要用于克服整個回路的阻力。在系統(tǒng)中,為了保證停泵時系統(tǒng)中的水不倒灌至鍋爐而溢流出去,按常規(guī)必須在水泵出口處設(shè)置逆止閥,同時還要在鍋爐的入口處設(shè)置啟閉閥,當(dāng)水泵啟動或停止時,靠液體壓力力或電磁方式啟動啟閉閥,但電磁方式所采用的電磁閥,因易出現(xiàn)故障,故在系統(tǒng)中一般不采用。

1999 年 ,在呼倫貝爾市汽車公司及工業(yè)學(xué)校安裝的鍋爐系統(tǒng)中 ,采用了山西陽泉機械廠生產(chǎn)的回水啟閉閥 ,系統(tǒng)回路見圖 2 。

該廠大多數(shù)鍋爐采用此供熱系統(tǒng),在此系統(tǒng)中,浮子機構(gòu)同時起到了啟閉閥和阻力調(diào)節(jié)閥的作用,在回水管路中應(yīng)設(shè)定的阻力值p能自行完成。為了保證循環(huán)系統(tǒng)能夠正常循環(huán),在下行管路泵停運時,回水管路中的水自然向下流動,高位泵停運時,回水管路中的水自然向下流動,高位(回水管)上,還相應(yīng)設(shè)置了阻力調(diào)節(jié)閥。阻力調(diào)節(jié)水箱水位則下降,鍋爐水位上升,浮子也跟隨上浮,

閥的阻力,在不同循環(huán)回路、不同循環(huán)流量時,其阻管路被切斷。水泵啟動后,高位水箱的水位上升而力也不同。鍋爐水位下降,浮子跟隨下降,則管路開啟,整個循設(shè)置阻力調(diào)節(jié)閥的阻力為△p2;環(huán)開始進(jìn)行。點1～點2不包含啟閉閥和阻力調(diào)節(jié)閥的原有流量的調(diào)整非常簡單,流量調(diào)節(jié)閥關(guān)小時,鍋爐阻力,即壓差為△PY1出水量小于鍋爐進(jìn)水量,鍋爐水位上升,浮子也上根據(jù)李之光教授等推導(dǎo):升,進(jìn)水量于是減少;想增大循環(huán)流量時,只要開大△p2=hγ-△Py,1-2調(diào)節(jié)閥既可,此時鍋爐出水量大于進(jìn)水量,鍋爐水位式中γ———水的重度;h———高位水箱水面至鍋爐水面的高度。由上式可見:△p2與回路的高度有關(guān);與阻力系統(tǒng)數(shù)和循環(huán)流量有關(guān)(因為△py,1-2與阻力系數(shù)和循環(huán)流量有關(guān))。這樣,對于一定的結(jié)構(gòu)系統(tǒng),改變循環(huán)流量時,阻力調(diào)節(jié)閥的設(shè)定阻力,△p2也應(yīng)改變,并滿足上式即:△p2=hγ-△Py,1-2的要求,如果滿足不了該式的要求時:

(1)當(dāng)△p2小于上式要求時,流量G增大,使高位水箱的水位下降及鍋爐水位上升,當(dāng)△p2小得較多時,高位水箱將不存在的水位,系統(tǒng)出現(xiàn)倒空,下行管路上部將在含氣狀態(tài)下循環(huán),鍋爐可能溢出一部分水。

(2)如果△p2大于上式的要求時,流量G減少,頂部的高位水箱可能溢水,而使鍋爐嚴(yán)重缺水。因此,該系統(tǒng)的阻力調(diào)節(jié)是影響鍋爐安全的嚴(yán)重因素。實踐證明:這種系統(tǒng)在水泵水溫升高到85℃以上時,因水泵產(chǎn)生氣蝕,而使泵的流量下降,而此時回水阻力無法自動調(diào)節(jié),則造成鍋筒回水無法及時抽出溢流。因此,該系統(tǒng)的出水溫度最好控制在85℃左右,同時,系統(tǒng)中所配的循環(huán)泵流量要大于設(shè)計循環(huán)流量的112～115倍時,才能確保循環(huán)平衡。

3日本式常壓鍋爐統(tǒng)

其供熱系統(tǒng)如圖3所示,從圖中能夠看出,其常壓鍋爐系統(tǒng)的特點是采用了開口式供暖。這種鍋爐有與大氣相通的開口,不承壓。在鍋爐內(nèi)設(shè)計有換熱裝置,系統(tǒng)中的循環(huán)水與鍋內(nèi)熱水換熱后,溫度升高,達(dá)到一定溫度后被送往用戶。

圖3日本常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)

由于鍋爐是開口的,鍋水溫度不可能高于常壓下飽和溫度,鍋水只作熱交換,不直接參與系統(tǒng)循環(huán),因此鍋爐出水溫度一般比較低,不超過85℃,因此要供應(yīng)相同的熱量,就必須加大循環(huán)水量,從而使耗電量增加。

4系統(tǒng)的比較及系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意的問題

在實際安裝時,前2種系統(tǒng)都采用過,經(jīng)過實際運行對比認(rèn)為:浮子系統(tǒng)比較適合常壓熱水鍋爐,因為采用該系統(tǒng),對管路的設(shè)計仍可按照有壓系統(tǒng)設(shè)計,特別適合舊爐改造,原系統(tǒng)管路基本上保持不變,僅將循環(huán)泵的安裝位置由抽吸回水改為抽吸出水,大大地降低了安裝成本。在此系統(tǒng)中,還需要解決好的是(也包括啟閉閥系統(tǒng)),選擇一種新型的止回閥,以保證系統(tǒng)不倒水。

常壓熱水鍋爐供暖系統(tǒng)中,由于受現(xiàn)有技術(shù)水平的制約,循環(huán)泵產(chǎn)生的高揚程需要有很大一部分消耗在下行管路上,針對這一特點在系統(tǒng)設(shè)計時要做好以下幾方面工作:

(1)循環(huán)泵應(yīng)選用熱水循環(huán)泵,以防止因鍋爐出水水溫高于85℃時,因氣蝕而使泵的容積效率下降,不能正常循環(huán)。

(2)在最不利環(huán)路接力點處安裝一個013Ma的壓力真空表,該處作為系統(tǒng)的觀察點,用以觀察系統(tǒng)有無運行倒空現(xiàn)象,為系統(tǒng)調(diào)節(jié)提供可靠依據(jù)。

(3)目前,國內(nèi)大多數(shù)常壓鍋爐供暖系統(tǒng),仍然沿用承壓熱水鍋爐供暖系統(tǒng)的設(shè)計方法,導(dǎo)致供回水對應(yīng)的管段采用相同的管徑,因此,在設(shè)計時,主下行管路要比上行管路對應(yīng)的小1～2級管徑,這樣既增加了系統(tǒng)回水阻力,又減少了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的難度。

(4)鍋爐的大氣連通管管徑必須嚴(yán)格按《常壓鍋爐通用技術(shù)條件》來選取,并應(yīng)將連通管設(shè)計成倒∩形,插入水箱中距水箱底100mm左右為宜,利用水封原理,以防止系統(tǒng)倒吸入空氣。

結(jié)束語

通過對以上幾種常壓熱水鍋爐系統(tǒng)的比較,可以看出,浮子機構(gòu)常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)最適合常壓鍋爐供暖,但該系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意以下2點:①選用專用的止回閥以防鍋爐停泵時造成系統(tǒng)倒水;②選用專用助閉式浮球閥以有效控制系統(tǒng)回水;③在補水定壓方式上宜優(yōu)先選用氣壓補水定壓方式,因為該種定壓方式可有效地防止系統(tǒng)倒空并消除系統(tǒng)水擊,還可以減輕建筑載荷,減少土建投資。