常压热水锅炉供热系统的设计与调节
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摘要：介绍了常压热水锅炉的特点及其存在的问题，根据定压方式将常压热水锅炉供热系统分为单点定压供热系统及双点定压供热系统，对设计、调节常压热水锅炉供热系统应注意的问题进行了探讨。
关键词：常压锅炉供热系统；供热系统；定压；设计；调节
中图分类号：TU833文献标识码： A 文章编号：
一、前言
常压锅炉即无压锅炉，运行时锅筒内压力与大气压力相当，供应温度不高于95℃的热水。其供热系统的特点是热水循环系统启闭运行时锅炉均不受压，同时保持供热系统的满水位。在运行和停止时，系统水均不会外溢。常压锅炉供热系统虽有欠节能之嫌，但由于其造价低、无爆炸危险、布置灵活的优点，因此常压锅炉技术在城镇得到广泛应用。
二、常压热水锅炉概述
常压热水锅炉的特点主要有： ①采用开式锅筒，运行中锅筒内保持大气压力，延长了锅炉的寿命。锅炉无内压，供热系统有压，运行时靠水箱或自来水补水，使锅炉水位保持在一定的范围。循环泵安装于锅炉的出水侧，降低了锅筒承受的压力。②无爆炸危险，可使用普通钢材，节省优质钢材并能简化工艺。在安装完毕后，只须由相应部门检查锅炉循环系统及本身，以确定锅炉是否在任何条件下均能处于常压状态。③可安装在不允许安装有压锅炉的地方，无须考虑锅炉房泄压问题。④被认定为报废、陈旧的有压锅炉，经修理、检查及试验合格后，可改造为常压热水锅炉，延长了锅炉的使用寿命，降低了供热系统造价。
常压热水锅炉在运行时，常会出现下列问题：①供热管网易出现负压现象。②循环能耗问题。为保证运行时供热管网上部处于正压状态，回水管道需增大阻力，从而使供热系统能耗有所增加。但与有压热水锅炉供热系统相比，能耗是否增加且具体增加多少，应结合实际情况进行对比分析。③循环泵汽蚀问题。为防止循环泵汽蚀影响正常工作，锅炉水箱至循环泵的管道压力损失不宜过大。应使锅炉水箱的水位高于循环泵人口位置，且尽量增大锅炉水箱液面与循环泵人口位置的高差。④循环泵耐热问题。温度较高的锅炉出水进人循环泵，循环泵能否耐热运行，应予以考虑。⑤系统水击问题。当供热系统停运，切断管道与锅炉的连接时，若启闭阀的关闭速度过快，会导致供热系统发生水击，严重时会使散热器破裂。⑥高原地区锅炉出水温度较低。高原地区大气压力较低，导致锅炉出水温度随之下降。
三、常压热水锅炉供热系统的设计与调节
JB/T 7985—2002《小型锅炉和常压热水锅炉技术条件》(以下简称《条件》)对常压热水锅炉有明确的定义和要求。常压热水锅炉即锅炉本体开孔或用连通管与大气相通，在任何情况下锅炉本体顶部表压为零的锅炉。常压热水锅炉的额定热功率不应小于0.05MW，且不应大于2.8MW，额定出口水温不宜大于85℃。根据定压方式一般将常压热水锅炉供热系统分为单点定压和双点定压供热系统。
1.单点定压供热系统
单点定压供热系统的定压点为锅炉水箱水位。单点定压供热系统的结构简单且运行、调节也较简便。单点定压供热系统设计应注意的问题为: ①锅炉水箱。锅炉水箱的设计容积应为锅炉容积、锅炉水箱至锅炉人口管路容积及锅炉出口至锅炉水箱管路容积三者之和。锅炉水箱的布置高度应大于锅炉水箱出水口至锅炉出口压头损失与锅炉出口动压头之和。②循环泵。为使点C保持正压，循环泵扬程应能克服整个供热系统管道水头损失。③阻力调节阀。为使点C保持正压，阻力调节阀设定的阻力应大于点C高度与下降段阻力之差。④大气连通管。大气连通管应有足够大的截面积，以保证锅炉在任何情况下不至于升压。⑤锅炉水箱至锅炉入口段。该段管道应有足够大的截面积，以避免循环泵人口发生汽化。⑥锅炉至循环泵出口段。该段管道不宜布置过高，以防止抬高部分处于负压下工作。
单点定压供热系统安装完毕后，应对整个供热系统进行调节。一般情况下，设计时选取的循环泵流量及扬程均大于实际需要量，因此应调节阻力调节阀，降低供热介质流量，并使放气阀溢出水，从而保证管网最高点处于正压状态，并根据实际情况调整管网最高点正压值。在保证管网最高点处于正压状态下，应尽量减小供热介质流量，避免循环泵人口发生汽化，这样也可降低供热系统能耗。如循环泵的性能与要求匹配，即泵的铭牌特性与所需要的流量及此流量所对应的全回路水头损失相一致，回路的静压水头线与循环特性曲线。一般情况下，循环泵性能大于需要值，工作流量大于需要流量，泵不在最高效率下工作，工作扬程大于需要流量所对应的全回路水头损失，因此，泵的能耗明显增加，另外，由于流量较大使循环泵入口汽化可能性也加大。目前，不少单位就这样运行，应该在满足供暖要求下，尽量减小循环流量。减小循环流量的方法有两种，增加流量调节阀的阻力，增加阻力调节阀的阻力较为有利，因为散热器及由流量调节阀沿流量调节阀沿流程至阻力调节阀的管道中压力相对较低，可减少不严密处的漏泄量。循环流量由减小到循环泵将在最高效率下工作，尽管循环泵工作扬程增高，但增加不多，则循环能耗会有所下降。当阻力调节阀设定的阻力偏小时，管网上部可能处于负压运行状态，导致供热系统运行工况不良。当阻力调节阀设定的阻力偏大时，整个供热系统运行压力较高，系统运行能耗增大。因此，单点定压供热系统主要通过阻力调节阀进行调节。
2.双点定压供热系统
双点定压供热系统的定压点为锅炉水箱水位及高位膨胀水箱水位。双点定压供热系统结构复杂且运行与调节也较繁琐。双点定压供热系统在燃煤锅炉改燃天然气中应用较为广泛。双点定压供热系统设计应注意的问题为:①锅炉水箱、循环泵、大气连通管、锅炉水箱至锅炉人口段、锅炉至循环泵出口段的设计计算与单点定压供热系统相同。②高位膨胀水箱。其设计计算与普通供热系统膨胀水箱计算方法近似，但应计人启闭阀关断过程中流入锅炉的水量。③阻力调节阀。设计计算与单点定压供热系统不同之处为，阻力调节阀设定的阻力与供热介质流量无关，仅与高位膨胀水箱、锅炉水箱二者液位差有关，且设定的阻力应为二者液位差。
双点定压供热系统安装完毕后，关闭启闭阀并向供热系统及锅炉充水，使高位膨胀水箱及锅炉水箱达到正常水位，循环泵投人运行后，若锅炉水箱水位下降及高位膨胀水箱水位上升，应减小阻力调节阀设定的阻力。若锅炉水箱水位上升及高位膨胀水箱下降，应增大阻力调节阀设定的阻力。通过调节使锅炉水箱及高位膨胀水箱的水位处在正常位置。当阻力调节阀设定的阻力偏小时，高位膨胀水箱可能出现无水现象，管网上部可能处于负压运行状态，导致供热系统运行工况不良。当阻力调节阀设定的阻力偏大时，高位膨胀水箱可能溢水，而锅炉水箱可能出现无水现象，使锅炉水位下降，从而造成锅炉局部管道过热，使循环泵人口发生汽化。因此，双点定压供热系统主要通过调节阻力调节阀进行调节，但应同时观测锅炉水箱及高位膨胀水箱的水位。
四、结束语
常压热水锅炉房供热系统规模较小，但常压热水锅炉房的安全运行事故高于承压锅炉房，发生事故的直接原因是工艺设计不合理和违章操作。必须对常压热水锅炉房的安全运行有足够的认识，锅炉房工艺设计必须认真执行国家的有关规定，遵章操作可避免常压热水锅炉房安全事故的发生。
参考文献
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