韓應(yīng)傲 傅憲利

【摘 要】筆者在本文中以SZL10-13型蒸汽鍋爐為例，探討了將蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐的相關(guān)措施。

【關(guān)鍵詞】蒸汽鍋爐；熱水鍋爐；改造措施

將蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐不僅有利于節(jié)約能源、降低煤炭消耗量，也有利于目前低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與熱水鍋爐相比，蒸汽鍋爐具有管理困難、能耗較大等缺點(diǎn)，熱水鍋爐則相對(duì)來說比較節(jié)約能耗，其運(yùn)行管理也相對(duì)簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。鍋爐的更新?lián)Q代雖是必然，但是不少工廠還有為數(shù)不少的蒸汽鍋爐。為了讓部分鍋爐繼續(xù)發(fā)揮“余熱”，最大程度減少浪費(fèi)，將蒸汽鍋爐改造為熱水鍋爐也是非常不錯(cuò)的選擇。

1.相關(guān)的原理與方法

依據(jù)工作原理的不同，將蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐可以分為以下幾種形式，即：

1.1以“自然循環(huán)”為主要工作方式

選用“自然循環(huán)”作為熱水鍋爐的主要工作方式可以免去安裝外部水循環(huán)動(dòng)力提供裝置的環(huán)節(jié)。所謂“自然循環(huán)”就是指熱水鍋爐內(nèi)部水循環(huán)的動(dòng)力由水的提供，即由溫度相異的水的容重差異提供。

1.2以“強(qiáng)制循環(huán)”為主要工作方式

安裝外部水循環(huán)動(dòng)力提供裝置（即水泵）為鍋爐的水循環(huán)提供動(dòng)力。

1.3以“汽水兩用”為主要工作方式

所謂的“汽水兩用”就是指帶蒸汽空間的熱水鍋爐。在這種工作方式下，我們可以選用“自然分配”與“人控分配”兩種方式作為水循環(huán)的方式。首先，“自然分配”的方式與“自然循環(huán)”的工作原理是一樣的，根據(jù)鍋爐不同受熱面受熱強(qiáng)度的差異，造成溫度相異的水的容重不同，利用水的壓力差來達(dá)到“自然分配”的目的，這種分配方式尤其適合水循環(huán)流量較大或者低溫水循環(huán)系統(tǒng)。其次，“人控分配”是利用鍋爐不同受熱面受熱強(qiáng)度的差異，將差異部位分為若干相互獨(dú)立的環(huán)路，并把人工控制門閥安裝在獨(dú)立環(huán)路的入口部位，借此調(diào)整不同環(huán)路之間的循環(huán)水流量。為了更加精準(zhǔn)地將各個(gè)環(huán)路的水溫差異控制在合理的范圍之內(nèi)，應(yīng)該在環(huán)路的出口位置出安裝測(cè)溫儀表。但是這種改造的缺點(diǎn)也是顯而易見的，即改裝的過程比較復(fù)雜，實(shí)際操作也比較繁瑣，但是假使可以將爐熱偏差控制在10℃左右這個(gè)范圍之內(nèi)，那么讓熱水鍋爐在高溫系統(tǒng)中比較安全和可靠地運(yùn)行是能夠保證的。

2.以SZL10-13型蒸汽鍋爐為例

某工廠現(xiàn)有若干臺(tái)SZL10-13型蒸汽鍋爐需要將其改裝為熱水鍋爐，因?yàn)樽匀谎h(huán)工作方式下的熱水鍋爐與自然循環(huán)工作方式下的蒸汽鍋爐具有同樣的工作原理，因此將蒸汽鍋爐需要將其改裝為熱水鍋爐不需要?jiǎng)印按笫中g(shù)”。經(jīng)過改造的鍋爐循環(huán)回路仍然由上下鍋筒、下降管與上下聯(lián)箱、上升管構(gòu)成；熱網(wǎng)回水送至上鍋筒后部的進(jìn)水管，熱水由上鍋筒前部的出水管引出送至熱用戶，考慮到若全部回水經(jīng)過省煤器，水阻力及省煤器維護(hù)等因素，而將省煤器與鍋爐本體并聯(lián)運(yùn)行，使部分熱網(wǎng)回水通過省煤器再同來自鍋爐本體的熱水混合后，直接送給熱用戶。

實(shí)際的改裝過程為：首先，拆除原鍋爐上面的排污管、上汽包中的汽水分離器等等以及其他無用部件；其次，將原鍋爐中出汽管的直徑擴(kuò)大為219mm，將其作為改造之后的鍋爐進(jìn)水管；再次，為了達(dá)到讓熱網(wǎng)低溫回水比較均勻下流的目的，將改造后的進(jìn)水管口部位設(shè)置為喇叭口形狀；第三，在上鍋筒前端設(shè)置一處直徑為219mm的孔，將其作為改造后鍋爐的出水管，為使熱水能夠均勻地流出出水管，筆者建議在出水管的下部位置安裝一根集水管；第四，為了避免出現(xiàn)因?yàn)殄仩t內(nèi)部冷水與熱水橫向混流導(dǎo)致的鍋爐水循環(huán)紊亂，也為了實(shí)現(xiàn)停電保護(hù)（鍋爐停電時(shí)，鍋爐內(nèi)的熱水與冷水能夠通過該裝置相互混合后自行調(diào)節(jié)），筆者建議在上鍋筒內(nèi)部進(jìn)出水管之間安裝一面積為鍋筒橫斷面積2/3的擋水板便可以輕松實(shí)現(xiàn)以上要求。

此次的鍋爐改裝具有以下優(yōu)點(diǎn)，即改造簡(jiǎn)便、易操作、工作量較小并且經(jīng)濟(jì)劃算。原蒸汽鍋爐經(jīng)過改裝之后的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)如下：水量204t/h，水溫70℃-95℃，工作壓力為0.5MPa，各項(xiàng)參數(shù)均符合原有的設(shè)計(jì)要求，其安全可靠性在日后的運(yùn)行中得到檢驗(yàn)。

3.改裝過程中需要注意的問題探討

3.1需要注意對(duì)流傳熱差問題

一般鍋爐的進(jìn)水方式通常為從左、右集箱后部進(jìn)水，這樣的進(jìn)水方式帶來一個(gè)比較棘手的問題，就是筒后部水流速度非常緩慢（特別是后管板下部的水基本處于“死水”的狀態(tài)），然后這里通常又是煙氣第二回程的入口位置，煙氣的溫度非常高（一般在900℃-1300℃左右）。

我們能夠利用以下公式認(rèn)識(shí)煙氣放熱量、溫度與水的流速之間的關(guān)系（當(dāng)然，它們是成正比例關(guān)系的）：

K=ψa1=ψ（ad+af）kcal/m2·h·℃，其中

K——對(duì)流傳熱系數(shù)；

Ψ——熱有效系數(shù)；

a1——煙氣對(duì)管壁的放熱系數(shù)（單位：kcal/m2·h·℃）；

ad——煙氣對(duì)管壁的對(duì)流放熱系數(shù)（單位：kcal/m2·h·℃）；

af——煙氣對(duì)管壁的輻射放熱系數(shù)（單位：kcal/m2·h·℃）；

因?yàn)閍d和鍋爐煙氣的溫度、流速具有相關(guān)性，af和煙氣溫度具有相關(guān)性，因此，當(dāng)鍋爐內(nèi)煙氣溫度與流速乘積最大時(shí)便是K值最大時(shí)：這時(shí)如果水循環(huán)流速快，則能迅速帶走煙氣熱量，否則將在管孔附近產(chǎn)生過高的熱應(yīng)力和交變熱應(yīng)力，尤其當(dāng)水汽化的情況下，汽體比水的吸熱系數(shù)低得多，使管板溫度上升，導(dǎo)致脹口漏水或焊縫拉裂，如果經(jīng)常停電（水泵啟停頻繁）情況則更為嚴(yán)重。

3.2鍋爐改裝之后的管理問題

首先，改造后的鍋爐在正常的使用和運(yùn)行過程中，必須要確保采暖系統(tǒng)處于滿水而且是閉路循環(huán)的狀態(tài)，水壓和水量的穩(wěn)定、調(diào)節(jié)可以通過膨脹水箱來完成。

其次，在水質(zhì)方面，優(yōu)先選用常溫下（20℃-25℃）PH值>7、水質(zhì)總硬度≯0.04mg/L、含油量≤2.0mg/L、懸浮物≤5.0mg/L的水作為鍋爐的循環(huán)用水。

再次，鍋爐的清潔工作十分關(guān)鍵。定期對(duì)改造后的鍋爐進(jìn)行清理（可以選擇清潔劑、也可以安裝吹灰機(jī)），所以的清潔工作的時(shí)機(jī)選擇在停爐壓火的時(shí)期為最佳。

3.3鍋筒內(nèi)部煙管束脹縮受限問題

由于鍋爐煙管束都是直的，沒有膨脹補(bǔ)償余地，膨脹收縮應(yīng)力將集中在煙管與管板連接的脹口及焊縫這些薄弱環(huán)節(jié)上，所以鍋爐在運(yùn)行中產(chǎn)生脹口松動(dòng)及焊縫裂紋等現(xiàn)象，由此可見，水火管鍋爐改為熱水鍋爐具有先天不足的內(nèi)在因素。

4.結(jié)束語(yǔ)

蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐，從理論上和實(shí)踐上都是可行的，是延長(zhǎng)蒸汽鍋爐壽命減少浪費(fèi)的好方法。由于鍋爐型號(hào)很多，鍋爐的本體結(jié)構(gòu)也不盡相同，因此在實(shí)際的改裝操作過程中，一定要根據(jù)鍋爐的本體結(jié)構(gòu)，盡量在不破壞其原有熱循環(huán)的條件下，以最小的工作量進(jìn)行改造，使改裝費(fèi)用降到最低。將蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐，其水循環(huán)仍以自然循環(huán)為好，這樣改裝的工作量比較小，又不破壞原鍋爐的本體結(jié)構(gòu)，同時(shí)又符合原來的水循環(huán)。

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