常壓熱水鍋爐機械循環垂直式供暖系統分析

　?。?.哈爾濱工程大學動力與核能工程學院，黑龍江哈爾濱150001；2哈爾濱。第七三研究所，黑龍江哈爾濱1500363.黑河市質量技術監督局，黑龍江黑河164300 4華北油田霸州市常壓熱水鍋爐有限公司，河北霸州065703）暖系統中具有代表性的供暖系統為例，對其分析、研究，提出了相應于常壓熱水鍋爐供暖系統的形式及其管路、閥門和儀表的設置方法。同時，對常壓熱水鍋爐鍋水參與供暖系統循環的優化設計提出了一些建議，有工程實用價值。

　　1刖目常壓熱水鍋爐自誕生到現在為止已將近30年的歷史，并因其諸多優越性，在國家有關主管部門的關心和業內人士的努力下，得到了蓬勃發展指出了機械循環垂直式系統中的“上供下回”與“下供上回”是兩種具有代表性的有壓熱水鍋爐供暖系統。但是，對于常壓熱水鍋爐機械循環垂直式供暖系統究竟應該采用上述系統中的哪一種呢，本文認為應該采用“上供下回”式供暖系統。這可以從兩方面進行說明：（1）供暖系統采用“上供下回”散熱器的傳熱系數zui大，散熱器的數量可明顯減少。而采用“下供上回”式供暖系統時，使新建系統投資加大；我國有壓熱水鍋爐供暖系統一般采用“上供下回”式，隨著樓層降低，水溫越來越低，因而同樣房間內散熱器的數量也不一樣，頂層少，底層多。從另一角度來說，常壓熱水鍋爐技術的優越性之一是將廢舊有壓鍋爐改造成常壓熱水鍋爐進行再利用，如果改造后的供暖系統采用“下供上回”式就會形成較大的熱偏差，底層房間過熱，頂層房間欠熱，直接影響供暖質量。若要滿足供暖要求，勢必要增加改造費用，也給熱用戶帶來很多麻煩。

　　不可否認，以前國內不少在用的常壓熱水鍋爐供暖系統采用“下供上回”式。這主要歸結為當時由于常壓熱水鍋爐供暖系統受到裝備水平的制約，人們認為這種供暖系統是解決常壓熱水鍋爐“跑水”問題較為理想的形式，并且容易排除供暖系統內空氣的緣故。

　　2.2鍋爐熱水出口至供暖系統循環水泵入口管路的設計2.2.1如所示，為保證鍋爐zui高出水管段（a~b）末端（b點）在正壓條件下工作，必須滿足如下條7水溫度之差，C；―熱水流通截面積，m2；―重力加速度，m/s2. 2.2.2如所示，為防止供暖系統循環水泵入口處汽化，供暖系統循環水泵的安裝高度必須滿足如下條件：口中心線之間的高度差，m；Pv―鍋爐額定出口水溫度下所對應的飽和壓Ahw―鍋爐zui低水位線o至供暖系統循環水泵入口（含閥門）的水頭損失（建議按鍋爐110%負荷工況計算），m；Ahr―供暖系統循環水泵必需汽蝕余量，m；~0.―富裕量，m.鍋爐zui低水位線2.3供暖系統循環水泵的選取2.3.1循環水泵的形式供常壓熱水鍋爐供暖系統用的循環水泵是抽吸鍋爐內的熱水，水溫可能達到95°Q而普通清水泵允許輸送的介質溫度zui高為80°C.所以，zui好選用熱水泵；在選用清水泵時，可根據，結合供暖系統運行方式，計算出不同室外溫度下的鍋爐實際供水溫度。如果計算出的鍋爐實際供水溫度在大多數時間能滿足使用要求，選用清水泵也是可行的。但是，應及時更換盤根，保證其正常運行。

　　2.3.2循環水泵參數的確定（1）循環水泵的流量循環水泵的流量計算公式如下：，。0.86X106Q（2）循環水泵的揚程計算公式供暖系統循環水泵的揚程用于克服全回路的水頭損失，這里僅給出供暖系統取消高位膨脹水箱時的循環水泵揚程計算公式（供暖系統有高位膨脹水箱時的循環水泵揚程計算公式見）的高度差，m；Ah1―鍋爐熱水出口至zui不利環路供水干管入口的水頭損失，m；Ah2―zui不利環路供水干管入口至zui不利環路立管入口的水頭損失，m；2.4供暖系統回水控制裝備的設置常壓熱水鍋爐及其供暖系統能否正常運行，系統運行的靈活性、安全性、穩定性以及經濟性，一個很重要的因素在于系統回水干管上回水控制裝備的合理配置和自動化水平。不言而喻，回水控制技術是常壓熱水鍋爐供暖系統關鍵技術所在。尤其是對“上供下回”式供暖系統尤為重要。

　　常壓熱水鍋爐頂部開孔，鍋爐運行時，系統處于滿水狀態。當“上供下回”式供暖系統循環水泵停止運行或突然停電停泵時，供暖系統循環水泵停止送水，這時高出鍋爐的系統內的水將會克服回水系統阻九全部流入鍋爐，從鍋爐中溢出，即所謂的“停泵跑水”，并且樓層越高越嚴重，造成能源和水資源的浪費。為解決這一問題，通常在系統回水干管上安裝停泵時能夠及時關閉回水的閥門一回水啟閉閥。

　　在實際應用中，由于人們只重視了該閥門的“啟閉”

　　作用，不僅給系統運行帶來了或多或少的麻煩，而且危及系統安全，甚至導致系統安全事故。因此，在選用該閥門時一般應掌握如下原則：所選閥門具有當供暖系統循環水泵停止運行或突然停電停泵時均具有及時切斷鍋爐與系統連系的功能，并且能夠實現自動啟閉，這一點對經常停電的地區尤為重要；了解所選閥門的工作原理，以避免所選閥門接受與運行無關的信號而誤動，由于關閉速度過快而產生嚴重水擊問題；了解所選閥門的結構，確保閥門關閉后的嚴密性和長期工作的可靠性。

　　通過對在常壓熱水鍋爐供暖系統回水干管上安裝阻力調節閥的必要性和系統工作特性與調節的分析，可以得出如下結論：常壓熱水鍋爐及其供暖系統得以正常運行是通過對阻力調節閥的阻力調節，達到常壓熱水鍋爐不同運行工況下回水系統阻力的平衡，即達到常壓熱水鍋爐及其供暖系統供回水流量的平衡而實現的。因此，應針對特定的供暖系統和運行方式選用阻力調節閥，以確保它的阻力調節行程（閥門開啟高度范圍）滿足常壓熱水鍋爐及其供暖系統正常運行的要求，這一點對于常壓熱水鍋爐“上供下回”式供暖系統尤為重要，應引起足夠的重視。

　　為避免回水啟閉閥關閉速度過快造成嚴重水擊問題（實踐證明，常壓熱水鍋爐供暖系統的水擊問題比有壓熱水鍋爐供暖系統更為嚴重）和為防止因阻力調節閥的阻力設置過大，導致供暖系統靜壓增大，使散熱器、管路不嚴密處漏泄增多，應安裝安全泄放裝置（zui好是靜重式安全閥）與有壓熱水鍋爐供暖系統除污器的作用相比常壓熱水鍋爐供暖系統中的除污器還應具有避免因管網循環水中的污物降低回水啟閉閥的密封性能甚至損壞回水啟閉閥、防止堵塞阻力調節閥和安全泄放裝置的作用。因此，除污器應安裝在回水啟閉閥、阻力調節閥和安全泄放裝置之前，這是常被忽視的問題。當然，與有壓熱水鍋爐供暖系統一樣，除污器應設置旁通管路及其旁通閥。

　　通常，在供暖系統回水干管上沿水流方向依次設置除污器、安全泄放裝置、啟閉閥和阻力調節閥。

　　2.5供暖系統管路閥門、儀表的設置2.5.1供暖系統循環水泵進出口閥門、儀表的設置供暖系統循環水泵入口應安裝閘閥（或球閥），不應安裝截止閥。這是因為供暖系統循環水泵是抽吸鍋爐中的熱水，水溫較高，而供暖系統循環水泵的入口壓力較低，很容易產生汽蝕。為避免汽蝕的產生，一個重要的技術措施就是盡量減少供暖系統循環水泵吸入管道的阻力損失。在相同條件下，閘閥（或球閥）的阻力比截止閥的阻力要少得多。所以，供暖系統循環水泵入口應安裝直通閥。

　　供暖系統循環水泵出口沿水流方向安裝止回閥和閘閥（或截止閥）。此處的止回閥要求工作可靠、密封性能高，以避免供暖系統循環水泵停運后系統內的水倒灌進鍋爐并溢出。所以，建議選用消聲止回閥。這種止回閥還具有消除閥門關閉時水錘沖擊，且無振動和噪聲的優點；此處的閘閥（或截止閥）兼作流量調節。

　　供暖系統循環水泵入口閥后安裝真空壓力表。

　　因為此處的壓力較低，普通壓力表難以準確測量。通過觀察該表數值，可以為運行人員判斷供暖系統循環水泵是否汽蝕提供依據。

　　供暖系統循環水泵出口閥前安裝壓力表。通過觀察該表數值，可以知道循環泵的揚程大小。

　　2.5.2供暖系統回水干管上儀表的設置供暖系統回水干管上閥門的設置方法已前述，這里僅對供暖系統回水干管上儀表的設置進行說明。

　　回水啟閉閥入口處安裝壓力表。通過該表可以了解系統內水頭高度，同時還可以根據供暖系統循環水泵出口壓力表與該表的壓差，確定系統的阻力。

　　阻力調節閥出入口安裝壓力表。通過這一做法，可以根據阻力調節閥出入口壓力表的壓差，確定阻力調節閥設定的阻力大小，為供暖系統合理設置阻力提供依據，從而確保常壓熱水鍋爐及其供暖系統正常運行。

　　3建議（）為滿足散熱器散熱優越性的條件，達到簡化系統以及方便供暖系統的運行和調整，機械循環垂直式的常壓熱水鍋爐供暖系統應采用取消高位膨脹水箱的“上供下回”式。同時，應采取措施來實現供暖系統的定壓和防止供暖系統停運后“倒空”問題。

　　為防止高層建筑物上部回路在負壓下工作，避免低層建筑物的散熱器承受過高壓力，建議在進入低層建筑物的干管上以及在高層建筑物出口干管上應設置減壓閥。

　　由可知，供暖系統只靠阻力調節閥來設置阻力是不經濟的。因此，還應采取減小回水管路直徑的方法來增加沿程阻力和局部阻力，從而減小阻力調節閥的阻力，同時也降低了供暖系統循環水泵的能耗。

　　由于我國常壓熱水鍋爐的額定熱功率限制在<2.8MW的范圍內。北京：機械工業出版社，1992 JB/T7985―2002小型鍋爐和常壓熱水鍋爐技術條件……北京：中國建筑工業出版社，GB/T1576―2⑴1工業鍋爐水質。

　　75t/h煤泥循環流化床鍋爐生產原煤5.5Mt/a的兗州礦業（集團）公司東灘煤礦的選煤廠年產壓濾煤泥20多萬噸，因其灰分高、粒度細、熱值低、持水性強被廢棄而向外排放。為此，該礦建起了一座裝機容量為3X 12MW的煤泥熱電廠，選用目前國內zui大的全部燃用煤泥的75t/h循環流化床發電鍋爐，并已成功安全運行發電，為中國特大型煤礦的煤泥資源綜合利用和環境保護提供了一個可借鑒的模式。

　　75t/h煤泥循環流化床鍋爐由浙江大學、無錫鍋爐廠和兗州礦業（集團）公司共同研制，可與1 215MW汽輪發電機組配套，是具有國際**水平的新型鍋爐。它采用大粒度給料異比重床料的循環流化床新技術在爐膛出口高溫過熱器前布置一級撞擊式分離器進行一欠分離，低溫過熱器后設下出氣分離器，進行二次分離并將灰送回爐內繼續燃燒，進提高燃燒效率好減少床砂損失。點火采用水冷布風板床下自動點火技術。該裝置由高能點火器、旋流器、穩燃器、燃燒室等組成。關鍵部件帶回油的油槍前端的旋流燃燒器，可根據鍋爐啟動要求，較大范圍內調節噴油量、改變進入鍋爐風室的熱煙氣溫度，控制點火時間的快慢。設計燃用煤泥和洗混煤，以煤泥為主。來自選煤廠的煤泥至電廠煤泥棚，經刮板機、立式煤泥給料機、膠帶機送到爐頂，由變頻裝置調節給煤機的轉速實現給煤泥量隨負荷變化。煤泥中斷時，備用洗混煤破碎8mm以下由膠帶機輸送至爐前倉，再由螺旋給煤機送入爐膛。經過三年的運行實踐證明該爐采用的新技術是成功的，煤泥、洗混煤、原煤切換好，混合燃燒穩定，各項運行參數均達到設計的要求是理想的煤礦坑口電站選型設備。

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