王 凱

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原030012)

0 引言

近年來，由于《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》、《熱水鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》以及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范對(duì)鍋爐房設(shè)計(jì)安全性的日益明確，以及對(duì)鍋爐安全運(yùn)行的日益關(guān)注，常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)受到了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用,尤其在局部供暖中的應(yīng)用顯得更加突出。通過幾個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，本人發(fā)現(xiàn)了一些問題，在此提出供同行在設(shè)計(jì)時(shí)分析探討。

1 常壓熱水鍋爐的特點(diǎn)

常壓熱水鍋爐是指鍋爐本體開孔或者用連通管與大氣相通，在任何情況下，鍋爐本體頂部表壓為零的鍋爐，可用于供水溫度≤95℃的熱水供熱系統(tǒng)，單臺(tái)功率≤2.8MW。他具有以下特點(diǎn)：

⑴采用開式鍋筒，系統(tǒng)處于常壓狀態(tài)，本身無爆炸危險(xiǎn)性、安全性高；

⑵循環(huán)泵安裝于鍋爐的出水側(cè)，降低了鍋筒承受的壓力；

⑶循環(huán)泵兼有補(bǔ)水泵的功能，循環(huán)泵揚(yáng)程計(jì)算方法與承壓鍋爐循環(huán)泵的計(jì)算方法有明顯不同；

⑷安裝地點(diǎn)靈活，不受承壓鍋爐安裝位置規(guī)定若干限制的約束；

⑸鍋爐的供水溫度與循環(huán)泵入口處的水壓有關(guān)。

2 閥門選擇

常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)無論采用何種方式，其設(shè)備都具有共性，對(duì)鍋爐、循環(huán)泵的選擇已有多種論述可供查詢，本文介紹以下兩個(gè)附屬閥門的作用以便于在設(shè)計(jì)中正確選用。

（1）回水自動(dòng)啟閉閥

在系統(tǒng)中，為了保證循環(huán)泵停泵時(shí)系統(tǒng)中的水不倒灌至鍋爐而溢流出去，按常規(guī)必須在水泵出口處設(shè)置逆止閥，同時(shí)還要在鍋爐的入口處設(shè)置啟閉閥，當(dāng)水泵啟動(dòng)或停止時(shí)，靠液體壓力或電磁方式啟動(dòng)啟閉閥，回水自動(dòng)啟閉閥通過水管與水泵發(fā)生連鎖，水泵全壓作用在該閥門上，同步開停，控制簡(jiǎn)單，性能可靠。

（2）阻力調(diào)節(jié)閥

為使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)供熱管網(wǎng)最高點(diǎn)保持正壓,鍋爐進(jìn)水管上應(yīng)安裝阻力調(diào)節(jié)閥。宜選用調(diào)節(jié)范圍大的專用閥，不宜用閘閥、球閥等調(diào)程短的閥門。

在單點(diǎn)定壓式供熱系統(tǒng)中：阻力調(diào)節(jié)閥設(shè)定的阻力應(yīng)大于系統(tǒng)最高點(diǎn)水頭與回水下降段水頭二者之和。在雙點(diǎn)定壓式供熱系統(tǒng)中：阻力調(diào)節(jié)閥設(shè)定的阻力與供熱介質(zhì)流量無關(guān),僅與高位膨脹水箱、鍋爐水箱二者液位差有關(guān),且設(shè)定的阻力應(yīng)為二者液位差。

阻力調(diào)節(jié)閥的設(shè)定，不可避免的造成回水管道阻力增大，從而使供熱系統(tǒng)能耗有所增加。

3 系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)

（1）鍋爐出水口至循環(huán)泵吸入口管段：應(yīng)防止鍋爐出水管最高處在負(fù)壓下運(yùn)行，否則，當(dāng)漏入空氣時(shí)，影響循環(huán)泵正常工作；該段管道，管徑不能太小,管件不能太多，應(yīng)力求短直、阻力小，水泵吸入口閥門應(yīng)采用阻力小的閘閥或球閥,不應(yīng)使用調(diào)節(jié)閥。循環(huán)泵吸入口應(yīng)有足夠的水壓，以防止產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，影響循環(huán)泵正常工作。

（2）回水與供水母管間連通管：該連通管應(yīng)設(shè)于回水啟閉閥吸入口之前，循環(huán)泵出水管逆止閥之后，連通管上設(shè)逆止閥，水流流向自回水管側(cè)至供水管側(cè)。其主要作用是泄壓、防止水擊：當(dāng)供熱系統(tǒng)停運(yùn)，切斷管道與鍋爐的連接時(shí)，若啟閉閥的關(guān)閉速度過快，會(huì)導(dǎo)致供熱系統(tǒng)發(fā)生水擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使散熱器破裂。連通管的存在，可在自動(dòng)啟閉閥前壓力升高時(shí)將水瀉入循環(huán)泵出口總管。

另外，也可在自動(dòng)啟閉閥前設(shè)安全閥來取代連通管，但應(yīng)注意：當(dāng)循環(huán)泵停泵時(shí)，此時(shí)安全閥超壓泄水，造成系統(tǒng)水量流失、若系統(tǒng)未設(shè)高位膨脹水箱或水箱容積偏小，系統(tǒng)上部就會(huì)出現(xiàn)氣相空間，循環(huán)水泵再次啟動(dòng)時(shí)易發(fā)生水擊，因此，安全閥泄水在常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取可靠的措施避免上述問題的發(fā)生。

4 值得注意的問題

（1）常壓熱水鍋爐循環(huán)水泵出口、回水管道的啟閉閥進(jìn)口應(yīng)設(shè)置壓力表；循環(huán)水泵入口應(yīng)設(shè)置量程為-0.1-0.06MPa的壓力真空表、這一點(diǎn)與承壓鍋爐循環(huán)泵吸入口處的壓力表有明顯的不同。

（2）循環(huán)水泵安裝在鍋爐的高溫水側(cè)，宜采用熱水泵。而在承壓鍋爐設(shè)計(jì)中，一般將循環(huán)泵設(shè)在回水管路上，水泵吸水為溫度較低的回水。

（3）鍋爐的供水溫度與循環(huán)水泵入口處的壓力有關(guān)：由于循環(huán)水泵設(shè)于鍋爐的出水側(cè)，因此吸水溫度較高，為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證循環(huán)泵在吸入口葉輪處的水壓（PZ，kPa）應(yīng)大于該溫度下的飽和蒸汽壓力（PS，kPa）。即：

PZ≥PS+△P+0.0005ρv2+Pf+Py

式中：ΔP--鍋爐出水口至循環(huán)泵吸入口間的總阻力，kPa；

ρ——水的密度，kg/m3；

v——水泵入口處流速，m/s；

Pf——循環(huán)泵的允許氣蝕余量，kPa，按樣本取，30-50kPa；

Py——安全余量，kPa，部分文獻(xiàn)手冊(cè)對(duì)此值未作計(jì)算，筆者認(rèn)為應(yīng)有所考慮，以確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，建議取5-10kPa。

例如：以太原地區(qū)為例（冬季氣壓93.47kPa）：設(shè)定①鍋爐最低水位與循環(huán)泵軸線設(shè)計(jì)高度差為2.0m；②鍋爐出水口至循環(huán)泵吸入口間的總阻力近似取2 kPa；③水泵入口處流速取3m/s，動(dòng)壓為4.4 kPa；④循環(huán)泵的允許氣蝕余量取40 kPa；⑤安全余量取5kPa。此時(shí)循環(huán)泵吸入口處水的飽和蒸汽壓力最大為：

PS≤PZ-(△P+0.5ρv2+Pf+Py)=93.47+20-(2+4.4+40+5)=62.07kPa

此時(shí)供熱系統(tǒng)最高允許供水溫度為：87℃。

（4）供水溫度受大氣壓力的影響較小，但當(dāng)工程地點(diǎn)為高原地區(qū)時(shí),應(yīng)考慮當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ挠绊憽Ｈ缫晕鲗幍貐^(qū)（冬季氣壓77.34kPa）和上述地區(qū)比較，在相同的設(shè)定條件下，西寧地區(qū)循環(huán)泵吸入口處水的飽和蒸汽壓力最大為：45.94kPa，供熱系統(tǒng)最高允許供水溫度為：79℃。

5 結(jié)語(yǔ)

常壓熱水鍋爐有其一定的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行帶來了一系列的問題,其不可承壓的特殊性要求，使常壓熱水鍋爐房的設(shè)計(jì)與承壓鍋爐房有較大的不同，但這些問題在得到充分重視的前提下，揚(yáng)長(zhǎng)避短，就能保證供熱系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。

［1］國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.小型鍋爐和常壓熱水鍋爐安全監(jiān)察規(guī)定[S].2000.

［2］中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JB/T 7985-2002.小型鍋爐和常壓熱水鍋爐技術(shù)條件[S].

［3］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)察司,中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（2009）暖通空調(diào)·動(dòng)力[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2009,12.