关于常压热水锅炉的系统设置和节能

　　关于常压热水锅炉的系统设置和节能（兵器工业第五设计研究院，北京100053）姚根金设计布置方法，而导致安全事故常有发生在这种锅炉的布置中必须有通大气管和锅炉热水箱。循环热水泵应设于锅炉的出口。在循环热水泵选型时，其压头应为热用户与锅炉房的高程差及管网阻力之和，回水管路上必须设启闭阀和阻力调节阀。常压锅炉的节能特性应视热水管网的构成情况具体分析。这种锅炉大体上用在低层、低参数、小容量的场合较为合适。

　　常压热水锅炉自上个世纪70年代初在我国开始出现以来，至今已有30多年了，由于这种锅炉无爆炸危险，而且造价低，制造容易，运行管理也比较简单，又属于一种节能产品，自从问世以来在全国范围内蓬勃兴起，特别是在北方地区使用越来越广泛。

　　这种锅炉虽然简单，但安装和使用却另有一套方法，在多年的实际使用中，不少单位由于不了解这种锅炉的特点，曾发生了不少事故，有的也照样发生了爆炸，因此，机械部早在1995年就颁布了常压热水锅炉通用技术条件MB/T7985-95），国家质量技术监督局也在2000年颁布了小型和常压热水锅炉安全监察规定，用以节制和规范常压热水锅炉的制造和使用。但对于常压热水锅炉循环系统的设计，目前尚未见到有正式的规范标准。以往新建或改建的常压热水锅炉房，多半是由掌握这种锅炉技术的研制单位或者是锅炉生产厂家直接装备起来的，一般的设计单位很少做常压热水锅炉循环系统的设计，有的甚至望而却步，推给用户或锅炉厂解决。因工作需要，笔者近年来试着做了几项常压热水锅炉循环系统的设计，通过施工和运行，在实践中积累了一些资料，近来又参阅了一些有关常压热水锅炉的专著，对常压锅炉循环系统的设计有些心得和体会，整理出来与同行们进行交流和探讨。

　　1常压热水锅炉本体布置的要求目前国内生产的卧式常压热水锅炉都不是敞着巨大开口，液面和大气接触的"大锅“，在锅筒的上部都需设一个足够大的通大气的管口，以使锅筒与大气相通。如果在这个管口上接一根垂直向上的放散管，却无法保证锅筒内的水位稳定，很可能使水沿管道上升直到从管口溢出，这样不利于正常运行，当水位下降时，就会使空气进人锅炉内引起锅炉的氧化腐蚀，在实际使用中常将这一通大气管形成一个水封，或使管口淹没在水箱的液面以下，以隔绝空气，如和所示。

　　通大气水箱通常称为锅炉水箱，应视为锅炉的一部分，一般设在锅炉的上方，没条件时，可设在锅炉房一角或附近。箱体篼度常为1.0m左右，容积一般不超过2.0m3，箱底略篼于炉顶，应将水箱的高水位至锅炉的底部的高差控制在5.0 ~10.0m.根据常压热水锅炉通用技术条件第6.4、8.4条的规定，常压热水锅炉的强度试验压力为0.2MPa，因此锅炉水箱的液位所形成的静压对炉体的强度还是安全的，具体数值有待实践中总结经验确定。在锅炉水箱上应设置为保持一定水位用的溢水管和浮球进水阀，还应设置便于监视液位用的水位表，整个热水循环系统的补充水可以从这个水箱补入，几台锅炉可以合用一个锅炉水箱，锅炉水箱的设置对常压锅炉几乎是必不可少的，有了它可使与大气接触的水面引到炉体以外防止其受大气腐蚀，可用以吸收炉水受热产生的热膨胀，可以增加锅炉的水容积防止被水泵抽空；―旦发生停泵时，也可容纳启闭阀关闭滞后而流回的循环热水。锅炉水箱与锅炉之间的连通管（即通大气管）应尽量短，管上不应设任何阀门，尽量减少弯头，如果锅炉水箱设在锅炉间以外，还必须考虑管道和水箱被冻结的可能。通大气管的管径须足够大，按照B/7985-95第6.3.5条的规定，其管径应按照下式计箅：<一常压热水锅炉的额定功率，MW.根据上式可计算出各种规格的常压热水锅炉必须配备的通大气管的圆整至公称直径的数值如表1所示。

　　表1常压热水锅炉通大气管口径推荐数值表锅炉功率（MW）0.35注：可按照此表核对锅炉上所留通大气管口径是否合适。

　　在实际应用中也常会遇到锅炉上并没有留有通大气管的情况，就应按照上表所列的口径在适当部位予以增设，例如将旧的承压锅炉改作常压锅炉使用，或某些工程已经选用了新的承压锅炉，由于布置条件不允许，改作安装常压锅炉。笔者曾经接到了这样一项设计任务：北京某学校的阶梯大教室的地下室内需要布置成一个安装两台Q=1020kW的布德鲁斯铸铁锅炉（可承压0.6MPa）的锅炉房，在这种情况下只能将锅炉房设计为常压锅炉系统，这种锅炉的所有出人口除了燃烧器外几乎都集中在后侧面，在锅炉本体上是无法增设管口的，于是在进入锅炉的回水管上各接出一根D133x4的管道作通大气管，使另一端接在一个容积为1.0m3的水箱的底部，水箱高液面高出锅炉底面约4.5m，满足了按常压热水锅炉系统方式进行安装和运行的条件。

　　2常压热水锅炉供热系统的设置方法常压热水锅炉供热系统内设备和管道的连接方式与普通的有压锅炉系统相比有许多不同之处，以机械循环式供热系统为例，其中显著的不同是，热水循环泵设于锅炉之后，循环热水是从锅炉中抽出来的，用水泵加压后经管网送往热用户，在循环热水返回锅炉房时，应先经过除污器、减压阀和启闭阀，其中除污器与承压系统相同，是清除系统内杂质，保护设备正常运行所必不可少的，而减压阀和启闭阀是常压锅炉系统所特有的，这是为了使循环管路内有压的水返回常压状态下的锅炉，必须将回水减压，由于系统运行中工况会不断变化，减压阀应具有调节功能才能适应运行的要求，于是这个减压阀是特制的，称为阻力调节阀。另外，为了防止循环泵突然停止运行会造成循环管路被倒空等一系列事故，必须及时切断管路，特制的启闭阀就能起到这种作用。这两种阀门装在供热循环水管路上，也起着保证供热管网充水高度的作用，这两种阀门目前国内都有专门厂家生产。

　　以上是常压热水锅炉供热系统的基本的构成部分。在实际应用中，这类供热系统通常有锅水直接循环式和二次水换热式两种供热形式，而锅水直接循环式通常又有单点定压式和双点定压式两种情况，这三种类型供热模式的基本构成及其水压图如、、所示。

　　3常压锅炉供热系统中热水循环泵扬程的确定在上面所列的三种常压热水锅炉系统中，总存在一个锅水直接参与循环的环路，在这个环路中靠循环泵一步到位，使整个供热系统充满水，并促使热介质克服系统阻力不断循环运行，因此，热水循环泵的扬程应为：A―热水循环泵轴线到膨胀水箱篼水位或供热系统篼点之间的高差，（或称供热篼度），m；AA，―循环热水管不利环路供、回水管道的沿程阻力，Pa；A―循环热水管不利环路上用户内部用热设备的阻力，Pa；AAt―介质在管道内流动的动压头和考虑留有的裕量，可取为19.6~49.0Pa（2~5m水柱），若在供热系统的高点仍存在富余压头，则可避免热水管道产生汽化。

　　热水循环泵所必需的流量的确定方法与承压锅炉系统相同。

　　热水循环泵如果布置在与锅炉底部同一篼度，而锅炉水箱又篼于锅炉的炉顶，这时热水循环泵的吸水管不存在上吸段，如果循环泵人口至锅炉水箱液面之间所形成的水的静压值又大于通大气管及循环泵入口管两段管道水流阻力之和时，就不必考虑循环泵产生汽蚀的可能，如果锅炉水箱的位置布置得较低，就应根据当地的大气压力和使用温度下的热水汽化压力以及循环栗的允许上吸高度核算循环泵产生汽化的可能。

　　4常压热水锅炉房安全措施及节能要保证常压热水锅炉供热系统运行安全，首先要选用合格的锅炉产品，正确设置通大气管、锅炉水箱和其它辅机要保证常压热水锅炉供热系统的安全运行，很重要的课题是系统的调节问题，系统调得不好，就会出现锅炉或各个水箱不是大量跑水就是被抽空，这时供热管路不是倒空就是不热这些都将会严重影响供热系统的安全设计时应为系统配置良好的调控手段，这就要选配和布置性能与供热系统的参数相符，容量与系统规模相匹配的循环泵，同时也要选配性能优良的阻力调节阀和启闭阀。目前北京有部分单位的常压锅炉房往往仅安装启闭阀而不装设阻力调节阀，靠普通的闸阀，甚至蝶阀来进行减压和阻力调节，当然，通过对整个系统的调试可以使用一时，但遇到天气变化较大，需要投入更多台锅炉和循环泵时，要想依靠这些阀门进行人工调节到另一个稳定工况，显然是十分困难的。使用普通阀门进行减压和调节，阀门调节的行程极有限，磨损快、寿命短，有的曾产生振动和噪声，随时都可能出问题，因此，必须使用专用的阻力调节阀。目前国内有几个厂家生产这类产品，其中沈阳市伯乐自动阀门公司生产的自动多功能组合阀在同类产品中独树一帜，据介绍这种组合阀集除污器、阻力调节阀、启闭阀三种功能于一体，而且具有定压、泄压，报警连锁、防止水击、停电保护、全系统监视等八项功能，安装到系统中去以后，可以自动调节运行工况，确保供水篼度，不必再设防水击回路和高位膨胀水箱，也可省去某些压力监控仪表，达到简化系统，提高运行安全性，降低基建投资的效果。

　　在设计中如果选用单个布置的阻力调节阀和启闭阀时，供热系统中仍应设置防产生水击的回路，吸收热膨胀的篼位水箱或在回水总管上设置安全阀，另一方面，在常压锅炉房的安装和使用过程中不得任意改动经过审的锅炉房设计，以免无意中造成设备或管路出现承压状态。

　　常压热水锅炉节约热能的特性与其他热水锅炉基本上是相同的，主要是热水采暖与蒸汽采暖相比具有显著的节能效果，在电能消耗方面，已有许多文章论及，比较一致的观点是，各种不同的锅炉及系统，当供热高度在16 ~20m时，承压锅炉与常ffi锅炉能耗基本相等，若高于20m时，随供热篼度的增加，电耗呈一次方增加，若低于20m时则相应减少。

　　y输送介质的工作密度，kg/m3；―循环泵的效率，//一循环泵的扬程，m.公除//外，其余参数都相同，在不计算供热、介质动压时，对承压锅炉系统循环泵：AA3锅炉房内部循环水管阻力，Pa；A'―锅炉本体阻力，Pa.对常压锅炉系统循环泵：其余符号与（1）式所示相同。

　　也就是说：锅炉房内部循环水管阻力+锅炉本体阻力=系统供热高度时，两类系统循环泵的轴功率相等，AA3 +AAg>A时常压锅炉系统的耗电比承压锅炉系统为小，反之，当AA3+AAg　　5结束语综上所述，常压锅炉系统是一种独具特色的供热方式，只要技术措施得当，确实。是一种安全可靠、灵活机动、造价低廉、运行简单、应用范围十分宽广的供热方式，比较适用于低层、小容量、低参数、小范围的供热场合，尤其是装配成燃油燃气锅炉，就更有利于环境保护，可以布置在一般承压锅炉不允许布置的地方，从而可以弥补大型承压锅炉的不足。相信今后随着人们对常压热水锅炉供热方式认识的加深，这种供热方式将会得到更广泛的应用和普及。

　　（：2001-05-10）一输送介质体积流量，m3；