几种典型常压热水锅炉供暖系统的比较

摘要:介绍了几种典型常压热水锅炉供暖系统的特点及安装方式;从实践的角度阐述了常压热水锅炉的安全性和可靠性及经济性;,提出了在系统设计时应注意的几方面问题和解决的方法,指出了浮子机构系统最适合于常压锅炉供暖的需要。

常压热水锅炉是指锅炉与大气相通 ,锅炉最高水位线处的表压力等于零的锅炉。常压热水锅炉的优点是 ,从根本上消除了爆炸的可能性 ,无须考虑防止锅炉爆炸的泄压问题。另外,制造这种锅炉,可以选用一般普通钢材,壁厚可以适当减薄,制造过程中常压热水锅炉是指锅炉与大气相通,锅炉最高也无须较严格的质量监控和探伤手段,从而可以大水位线处的表压力等于零的锅炉。常压热水锅炉的大降低锅炉成本。常压热水锅炉具有承压热水锅炉

优点是,从根本上消除了爆炸的可能性,无须考虑防无可比拟的特点,即安全可靠,经济实用,适用性强,使用方便,维修成本低。椐介绍,这种锅炉在日本的年产量,已占日本全部的60%左右。在我国这种锅炉近几年来发展也较快,例如;山西榆次市和辽宁大连市的常压锅炉制造厂,都已发展到数10家,现在已定型制造的常压锅炉容量以达到218MW,并正向412MW发展。海拉尔四星给水设备厂是呼伦贝尔市首家常压热水锅炉专业制造厂家,隶属于内蒙古煤田地质局

常压热水锅炉,已形成年产84MW的生产能力。该厂生产的常压热水锅炉严格按照《常压热水锅炉通用技术标准》设计与制造,通过多年的安装实践,使对常压锅炉设计与安装使用有了一定的认识。下面就目前国内外几种典型的常压锅炉供热系统做一简要介绍和比较。

1浮子机构常压热水锅炉供热系统

其供热系统如图 1 所示:

下降,浮子也随之下降,从而使进水量增大,因此,该回路在任何流量下都能正常循环,要想改变循环流量时,仅调节流量调节阀既可。为了使系统工作更稳定,在系统补水定压方式上采用了由该厂生产的全膜式气压定压补水装置,取代了高位膨胀水箱,既保证了系统工作可靠,同时也降低了建筑荷载。经实践证明采用浮子机构的常压热水锅炉供热系统,具有循环流量调整方便,故障率低等特点,但系统对浮球阀要求很高,过去一直使用一种立式自制的浮球阀,因体积大,关闭效果不好而停用,后来选用了一种新型的自助闭式浮球阀,从跟本上解决了系统因浮球阀关闭不严而造成溢水的难题。

2启闭阀常压热水锅炉供热系统

常压热水锅炉供热系统的循环泵压力,主要用于克服整个回路的阻力。在系统中,为了保证停泵时系统中的水不倒灌至锅炉而溢流出去,按常规必须在水泵出口处设置逆止阀,同时还要在锅炉的入口处设置启闭阀,当水泵启动或停止时,靠液体压力力或电磁方式启动启闭阀,但电磁方式所采用的电磁阀,因易出现故障,故在系统中一般不采用。

1999 年 ,在呼伦贝尔市汽车公司及工业学校安装的锅炉系统中 ,采用了山西阳泉机械厂生产的回水启闭阀 ,系统回路见图 2 。

该厂大多数锅炉采用此供热系统,在此系统中,浮子机构同时起到了启闭阀和阻力调节阀的作用,在回水管路中应设定的阻力值p能自行完成。为了保证循环系统能够正常循环,在下行管路泵停运时,回水管路中的水自然向下流动,高位泵停运时,回水管路中的水自然向下流动,高位(回水管)上,还相应设置了阻力调节阀。阻力调节水箱水位则下降,锅炉水位上升,浮子也跟随上浮,

阀的阻力,在不同循环回路、不同循环流量时,其阻管路被切断。水泵启动后,高位水箱的水位上升而力也不同。锅炉水位下降,浮子跟随下降,则管路开启,整个循设置阻力调节阀的阻力为△p2;环开始进行。点1～点2不包含启闭阀和阻力调节阀的原有流量的调整非常简单,流量调节阀关小时,锅炉阻力,即压差为△PY1出水量小于锅炉进水量,锅炉水位上升,浮子也上根据李之光教授等推导:升,进水量于是减少;想增大循环流量时,只要开大△p2=hγ-△Py,1-2调节阀既可,此时锅炉出水量大于进水量,锅炉水位式中γ———水的重度;h———高位水箱水面至锅炉水面的高度。由上式可见:△p2与回路的高度有关;与阻力系统数和循环流量有关(因为△py,1-2与阻力系数和循环流量有关)。这样,对于一定的结构系统,改变循环流量时,阻力调节阀的设定阻力,△p2也应改变,并满足上式即:△p2=hγ-△Py,1-2的要求,如果满足不了该式的要求时:

(1)当△p2小于上式要求时,流量G增大,使高位水箱的水位下降及锅炉水位上升,当△p2小得较多时,高位水箱将不存在的水位,系统出现倒空,下行管路上部将在含气状态下循环,锅炉可能溢出一部分水。

(2)如果△p2大于上式的要求时,流量G减少,顶部的高位水箱可能溢水,而使锅炉严重缺水。因此,该系统的阻力调节是影响锅炉安全的严重因素。实践证明:这种系统在水泵水温升高到85℃以上时,因水泵产生气蚀,而使泵的流量下降,而此时回水阻力无法自动调节,则造成锅筒回水无法及时抽出溢流。因此,该系统的出水温度最好控制在85℃左右,同时,系统中所配的循环泵流量要大于设计循环流量的112～115倍时,才能确保循环平衡。

3日本式常压锅炉统

其供热系统如图3所示,从图中能够看出,其常压锅炉系统的特点是采用了开口式供暖。这种锅炉有与大气相通的开口,不承压。在锅炉内设计有换热装置,系统中的循环水与锅内热水换热后,温度升高,达到一定温度后被送往用户。

图3日本常压热水锅炉供热系统

由于锅炉是开口的,锅水温度不可能高于常压下饱和温度,锅水只作热交换,不直接参与系统循环,因此锅炉出水温度一般比较低,不超过85℃,因此要供应相同的热量,就必须加大循环水量,从而使耗电量增加。

4系统的比较及系统设计应注意的问题

在实际安装时,前2种系统都采用过,经过实际运行对比认为:浮子系统比较适合常压热水锅炉,因为采用该系统,对管路的设计仍可按照有压系统设计,特别适合旧炉改造,原系统管路基本上保持不变,仅将循环泵的安装位置由抽吸回水改为抽吸出水,大大地降低了安装成本。在此系统中,还需要解决好的是(也包括启闭阀系统),选择一种新型的止回阀,以保证系统不倒水。

常压热水锅炉供暖系统中,由于受现有技术水平的制约,循环泵产生的高扬程需要有很大一部分消耗在下行管路上,针对这一特点在系统设计时要做好以下几方面工作:

(1)循环泵应选用热水循环泵,以防止因锅炉出水水温高于85℃时,因气蚀而使泵的容积效率下降,不能正常循环。

(2)在最不利环路接力点处安装一个013Ma的压力真空表,该处作为系统的观察点,用以观察系统有无运行倒空现象,为系统调节提供可靠依据。

(3)目前,国内大多数常压锅炉供暖系统,仍然沿用承压热水锅炉供暖系统的设计方法,导致供回水对应的管段采用相同的管径,因此,在设计时,主下行管路要比上行管路对应的小1～2级管径,这样既增加了系统回水阻力,又减少了系统调节的难度。

(4)锅炉的大气连通管管径必须严格按《常压锅炉通用技术条件》来选取,并应将连通管设计成倒∩形,插入水箱中距水箱底100mm左右为宜,利用水封原理,以防止系统倒吸入空气。

结束语

通过对以上几种常压热水锅炉系统的比较,可以看出,浮子机构常压热水锅炉供热系统最适合常压锅炉供暖,但该系统设计时应注意以下2点:①选用专用的止回阀以防锅炉停泵时造成系统倒水;②选用专用助闭式浮球阀以有效控制系统回水;③在补水定压方式上宜优先选用气压补水定压方式,因为该种定压方式可有效地防止系统倒空并消除系统水击,还可以减轻建筑载荷,减少土建投资。