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上海新沙鍋爐有限公司
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關于常壓熱水鍋爐系統運行
一、前言 
由于常壓熱水鍋爐開口與大氣相通,鍋爐在運行或停止運行時,水位線處的 
壓力始終與大氣壓力相同,從根本上消除了爆炸的可能性,而且還具有造價低廉、制造簡單、運行管理方便、經濟适用等諸多優點,因此在我國特别是北方地區使用的越來越廣泛。常壓熱水鍋爐與承壓熱水鍋爐在安裝使用方法上有相似之處,但又有本質區别,如安裝使用不當,就會帶來不必要的危害,危及系統正常運行,甚至導緻鍋爐的損壞或爆炸。以下我就談談機械循環式常壓熱水鍋爐在安裝運行中應注意的幾個問題,以供大家參考。 
二、常壓熱水鍋爐的鍋爐房系統設置 
    2.1機械循環式供熱系統的設置 
    常壓熱水鍋爐供熱系統内設備和管道的連接方式與承壓鍋爐系統相比,有許多不同之處。其中顯著的區别是:常壓鍋爐的熱水循環泵設在鍋爐的出水側,即常壓鍋爐出水口與循環泵入口相連,循環熱水是從鍋爐中抽出來的,用熱水泵加壓後,經管網送往熱用戶,在循環熱水返回鍋爐房時,應先經過除污器、阻力調節閥和啟閉閥,然後回流至常壓熱水鍋爐。其中除污器與承壓系統相同,而後兩種閥門為常壓鍋爐機械循環式供熱系統所特有。其中阻力調節閥可采用截止閥、閘閥等,它可以使循環管路内有壓的水在返回常壓狀态下的鍋爐時,将回水減壓,同時,對運行系統中工況的不斷變化具有調節功能。啟閉閥的功能是在循環泵突然停止運行時,及時切斷管路,防止可能造成的循環管路被倒空等一系列事故。 
在實際應用中,供熱系統通常有鍋水直接循環式和二次水換熱式兩種供熱形式。在我國通常采用鍋水直接循環方式。它又可分為上供下回式(雙點定壓)和下供上回式(單點定壓)兩種供熱系統(見圖1、圖2)。 
    2.2鍋爐膨脹水箱的設置 
    鍋爐膨脹水箱的設置,對常壓鍋爐幾乎是必不可少的,它既可以吸收鍋水受熱産生的熱膨脹又可以增加鍋爐的水容積,以防止被水泵抽空,還可容納一旦發生停泵時,啟閉閥關閉滞後或關閉不嚴而流回的循環熱水。對于鍋筒體積較大的常壓熱水鍋爐,可在鍋筒上部預留出部分空間,此一空間必須與大氣相通。對一般鍋爐而言,需再設一與大氣相通的鍋爐膨脹水箱。鍋爐膨脹水箱一般設在鍋爐的上方,箱體高度常為1米左右,容積一般不超過2m3。 
    設置鍋爐膨脹水箱應注意以下幾個問題: 
    ① 水箱膨脹空間應大于系統水膨脹的淨增量; 
    ② 水箱膨脹空間必須有與大氣相通的通氣口,通氣口直徑不小于100mm,以保證鍋爐在常壓下運行;圖1常壓熱水鍋爐供熱系統上供下回式(雙點定壓式) 
1常壓熱水鍋爐2鍋爐膨脹水箱3啟閉閥4除污器 
5系統膨脹水箱6循環水泵7止回閥8熱用戶 
圖2常壓熱水鍋爐供熱系統下供上回式(單點定壓式) 
1常壓熱水鍋爐2鍋爐膨脹水箱3啟閉閥4除污器 
5熱用戶6循環水泵7止回閥 
③ 水箱不能超過鍋爐頂部标高3米,與鍋爐相連的管直徑不應小于50mm; 
    ④ 為防止鍋爐滿水時熱水外溢,在水箱膨脹空間允許最高水位處設置溢流管,溢流管應接至安全地點。另外為便于監視液位,還應設置水位表。 
    ⑤ 整個熱水循環系統的補充水可以從鍋爐膨脹水箱補入,幾台鍋爐可以共用一個鍋爐膨脹水箱。 
    2.3大氣連通管的設置 
    為防止常壓熱水鍋爐承壓使用,系統安裝應保證在任何情況下鍋爐本體頂部表壓力為零。因此在常壓鍋爐本體頂部應設置直接通向大氣的大氣連通管,且保證大氣連通管暢通,不得設置水封。鍋爐的大氣連通管應通至安全地點,一般将其通至鍋爐膨脹水箱上方,連通管不得縮徑,高度不得超過2m,其上不得安裝任何閥門,且應有防凍措施。 
    大氣連通管的管路必須足夠大,其管路應按照下式計算: 
    Dd=20+88Q 
    式中:Dd—大氣連通管的當量直徑:mm 
    Q—熱水鍋爐額定熱功率:MW 
    常壓熱水鍋爐大氣連通管直徑推薦值 
    鍋爐額定熱功率(MW)[]0.35[]0.7[]1.05[]1.4[]2.1[]2.8大氣連通管直徑(mm)[]DN80[]DN100[]DN125[]DN125[]DN150[]DN1502.4自動啟閉閥的設置 
由于常壓熱水鍋爐相當于一個敞口的加熱水箱,且系統循環水是先于循環水泵壓頭送入到較高處的熱用戶。當正常停泵或由于某些原因突然停泵時,水泵壓頭消失,此時高于鍋爐水位的系統循環水由于重力壓頭的作用,會倒入鍋爐,甚至由鍋爐膨脹水箱大量溢出。 
    為避免上述現象發生,應在鍋爐回水口裝一個自動啟閉閥,當循環水泵運行時,啟閉閥自行開啟,鍋爐與系統相通,系統水循環流動。一旦停泵,啟閉閥立刻自行關閉,将鍋爐與系統隔斷,避免系統水流入鍋爐溢出。 
    2.5循環水泵的設置 
    1) 在常壓熱水鍋爐采暖系統中,循環水泵設于鍋爐之後,将鍋爐中熱水抽出後經管網送往熱用戶,因此流經循環水泵的水溫度較高,最好采用R系列熱水泵。 
    2) 在常壓熱水鍋爐供暖系統中,循環水泵的作用是将鍋爐中的熱水抽送到任意高度的熱用戶,并促使熱水克服系統阻力不斷循環運行。建築物越高,提升高度越高,水泵所需揚程就越大。管路的系統阻力加上鍋爐水位與系統最高點之間水的重力壓頭及附加的壓頭裕量即為熱水循環泵的揚程。 
    3) 熱水循環泵所必需的流量的确定方法與承壓鍋爐系統相同。 
    4) 由于循環水泵設在鍋爐出水端,而水泵吸入端為負壓,鍋爐出水溫度較高,易在水泵内汽化,産生汽蝕,影響水泵的正常運行。為防止水泵産生汽蝕的可能,鍋爐膨脹水箱液面與水泵軸線之間要有一定的高度差,當循環泵入口至鍋爐膨脹水箱液面之間形成的靜壓值大于循環泵入口管段管道水流阻力之和時,就不必考慮循環水泵産生汽蝕的可能。循環水泵安裝時,其入口中心線與鍋爐最低水位線之間的距離一般不宜小于2米。 
    5) 熱水循環泵的台數應不少于2台,一台運行,一台備用。 
三、 鍋爐運行中應注意的問題 
    3.1上水方式 
    鍋爐與供暖系統的上水應分别進行,因常壓熱水鍋爐在其停止運行時,鍋爐與系統是隔斷的。首先将鍋爐上水至鍋爐膨脹水箱的最低水位,然後進行系統上水。系統上水可利用自來水的上水壓力進行系統充水。如依靠自來水壓力不能将系統注滿時,可利用循環水泵進行系統充水。具體做法為:将鍋爐回水管入口閥門關閉,然後開啟循環水泵,将鍋爐中的水壓入系統,待系統充水完畢,再将鍋爐水位調整至正常情況。 
    系統充水的同時應注意系統中氣體的排放。 
    3.2點火前的檢查 
    常壓鍋爐點火前除應對鍋爐各種輔機設備進行檢查外,還應特别注意自動啟閉閥開啟是否靈敏可靠。其檢查方法如下: 
    首先将鍋爐出入口的閥門打開,開啟循環水泵,使系統中的水循環流動,以檢查自動啟閉閥開啟是否靈敏。然後停止循環水泵運行1-2小時,注意觀察鍋爐的水位。如此間水位變化不大,表明自動啟閉閥關閉較嚴密,如停泵後鍋爐水位迅速上升,則表明自動啟閉閥洩漏嚴重,應及時進行修理或更換。 
    自動啟閉閥失靈或洩露嚴重時,不能冒然點火運行。 
    3.3溫度控制 
    常壓熱水鍋爐水溫過高易造成循環水泵入口處汽化,影響水泵正常運行。因此應對鍋爐出水溫度加以控制,其出水溫度應控制在90℃以下。 
    3.4停爐 
    常壓熱水鍋爐停爐時,其燃燒設備的操作與承壓鍋爐相同,但可不受爐水溫度至50℃以下才可停泵這一要求的限制。停爐期間如發生因汽化而造成嚴重水擊時,可采用由鍋爐補水管補水,同時由溢流管放水方法降低爐溫,減弱汽化現象。如無汽水沖擊情況,隻有少量汽化,可不必進行處理。 
    如需較長時間停爐,應将鍋爐出入水口的閥門關閉,以防止系統的循環水倒入鍋爐,形成系統高處倒空現象,影響鍋爐再次啟動。 
四、安裝運行過程中存在的問題與解決方法 
    4.1水擊問題 
    在突然停泵時,啟閉閥立即關閉,系統回水因慣性作用沖向啟閉閥,系統中正在流動的水突然受阻,動壓頭轉化為靜壓頭,回水管路壓力急劇升高,産生水擊現象。強烈的水擊波通過管路迅速傳遞給用戶,有可能會造成散熱器破裂損壞。解決此問題的方法有多種。下面介紹一種常用的方法: 
    在回水閥入口與循環水泵出口管路之間并聯一根旁通管,并在管子上安裝一個止回閥,旁通管一端接在循環水泵的出口處,一端接在回水管路回水閥入口處,與水泵并聯。如圖3所示,在系統正常運行時,循環水泵出口壓力高于系統壓力,止回閥4關閉。當停泵時,回水閥6迅速關閉,回水系統壓力增大,打開止回閥4洩壓。 
    4.2帶壓運行問題 
    鍋爐帶壓運行主要是安裝不合理造成的,有以下幾種情況: 
    1)循環水泵位置設置不對,熱水循環泵設在鍋爐的回水側,即常壓鍋爐回水口與循環泵入口相連,循環熱水不是從鍋爐中抽出來的。 
    2)大氣連通管上加裝閥門、縮徑或彎頭太多。 
    3)大氣連通管采用水封時,插入水中深度過大。圖3常壓熱水鍋爐系統防水擊圖 
1常壓熱水鍋爐2循環水泵3旁通管 
4止回閥5熱用戶6回水閥 
4)大氣連通管接入鍋爐膨脹水箱上方,但水箱做成了密閉式或水箱通大氣開口的口徑過小。 
    解決鍋爐帶壓運行的方法就是按照前面常壓熱水鍋爐的鍋爐房系統設置所要求的,改正安裝不合理的地方。 
    4.2水泵汽蝕問題 
    所謂汽蝕,就是流體在流動的過程中,由于局部壓力低于飽和蒸汽壓力而産生反複的汽化與凝聚過程,以至造成材料侵蝕破壞的現象。汽蝕在流體的流動中是不允許産生的,一旦發生汽蝕,就會造成以下危害: 
    1)造成管道材料的破壞; 
    2)造成泵的性能下降; 
    3)水泵出現振動和噪音。 
    常壓熱水鍋爐由于循環水泵設置在鍋爐的出水端,水泵入口壓力較低,鍋爐出水溫度達到70-80℃,因此很容易産生汽化,出現汽蝕現象,造成水泵出現振動、噪音直至無法運行。 
    産生汽蝕原因通常有以下幾方面: 
    1) 循環水泵安裝高度不夠,有的将水泵架高,與鍋爐水位線平齊,泵的入口靜壓太小; 
    2) 水泵入口管段阻力太大,有的管道很長,彎頭太多,或安裝截止閥,使吸入管段阻力損失增力; 
    3) 在鍋水升至較高溫度時,才開啟水泵運行。 
    為防止水泵産生汽蝕現象,可采取以下方法:  
    1)保證入口管段設計合理,盡量減少水泵入口端阻力,具體要求如下: 
    a. 吸入管路直徑不得小于水泵入口直徑; 
    b. 吸入管路應盡量短和盡量減少彎頭; 
    c. 吸入管路内不得有存氣的地方,一般其水平段坡度不應小于5/1000~20/1000; 
    d. 吸入口前應具有長度不小于3倍管直徑的直段;  
    e. 水泵入口應裝設閘閥(或球閥)而不得裝設截止閥,因為在相同情況下,截止閥阻力是閘閥的10~20倍。 
    2)保證循環水泵安裝時,其入口中心線與鍋爐最低水位線之間的距離不小于2米; 
    3)在鍋爐較低溫度時,即開啟水泵運行。供水溫度不能超過90℃; 
    4)大氣連通管不宜搞水封,同時吸入管段要嚴密以防止空氣吸入; 
    5)在水泵入口處的設置混入裝置,引入部分回水,降低水溫。 
    4.3鍋爐及高位水箱“跑水”問題 
    在上供下回式的采暖系統中,多發生鍋爐跑水現象。其跑水主要有以下兩種情況: 
    (1)停泵跑水 
    停泵後鍋爐水位迅速上升,水從鍋爐或水箱溢出。通常原因如下: 
    1) 沒有安裝自動啟閉閥,停泵時,沒有立即将回水管路上的閥門關閉,切斷回水管路,導緻水跑出。解決方法是:在回水管路上的阻力調節閥處加裝一快開式閥門,停泵時,司爐人員迅速将此閥門關閉,否則水将很快跑出。這種方法要求司爐人員的責任心要強,不能離崗。或在回水管路上安裝自動啟閉閥或電磁閥,停泵時閥門自動關閉。 
    2) 安裝了自動啟閉閥,但啟閉閥失靈或洩露嚴重。此時應對自動啟閉閥及時進行修理或更換。 
    (2)運行跑水 
鍋爐運行當中跑水,其現象是: 
    1) 鍋爐及水泵運行時,鍋爐水位逐漸升高,然後從鍋爐頂部溢出。同時系統高位水箱水位下降,系統中逐漸缺水,上部暖氣不熱,且有嘩嘩的流水聲。 
    2) 鍋爐及水泵運行中,系統高位水箱水位逐漸上升,然後水自溢流管中流出,同時鍋爐水位下降,這種跑水容易造成鍋爐缺水。 
    鍋爐運行中跑水的主要原因是回水系統的阻力調節不當。在鍋爐運行時,系統處于滿水狀态,水按一定的流速循環,當阻力處于平衡狀态,也就是水泵送出去的水量與系統回水量相等時,就不會跑水。解決鍋爐運行當中跑水的方法:一是在回水管路上設置阻力調節閥進行調節,使回水系統阻力處于平衡狀态。二是采用下供上回式供暖系統,由于供水是在系統的下部,回水在上部,即回水系統的最高點。從而能有效地避免運行中跑水的問題。 
五、結束語  
    從以上所述可知,常壓熱水鍋爐有一些獨具特色的地方,要保證常壓熱水鍋爐供熱系統的安全運行,首先要選用合格的鍋爐産品,正确設置大氣連通管、鍋爐膨脹水箱及其它輔機,另外很重要的就是系統的調節問題,系統調得不好,就會影響系統的安全運行。但隻要我們在安裝運行過程中注意到這些問題,技術措施得當,那麼常壓熱水鍋爐的優點就能得到充分體現。今後,随着人們對常壓熱水鍋爐認識的逐漸加深,它将會得到更廣泛的應用和普及。
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