一、前言
由于常壓熱水鍋爐開口與大氣相通，鍋爐在運(yùn)行或停止運(yùn)行時(shí)，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(jià)低廉、制造簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便、經(jīng)濟(jì)適用等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在我國(guó)特別是北方地區(qū)使用的越來(lái)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(zhì)區(qū)別，如安裝使用不當(dāng)，就會(huì)帶來(lái)不必要的危害，危及系統(tǒng)正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致鍋爐的損壞或爆炸。以下我就談?wù)剻C(jī)械循環(huán)式常壓熱水鍋爐在安裝運(yùn)行中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題，以供大家參考。
二、常壓熱水鍋爐的鍋爐房系統(tǒng)設(shè)置
2.1機(jī)械循環(huán)式供熱系統(tǒng)的設(shè)置
常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和管道的連接方式與承壓鍋爐系統(tǒng)相比，有許多不同之處。其中顯著的區(qū)別是：常壓鍋爐的熱水循環(huán)泵設(shè)在鍋爐的出水側(cè)，即常壓鍋爐出水口與循環(huán)泵入口相連，循環(huán)熱水是從鍋爐中抽出來(lái)的，用熱水泵加壓后，經(jīng)管網(wǎng)送往熱用戶，在循環(huán)熱水返回鍋爐房時(shí)，應(yīng)先經(jīng)過(guò)除污器、阻力調(diào)節(jié)閥和啟閉閥，然后回流至常壓熱水鍋爐。其中除污器與承壓系統(tǒng)相同，而后兩種閥門為常壓鍋爐機(jī)械循環(huán)式供熱系統(tǒng)所特有。其中阻力調(diào)節(jié)閥可采用截止閥、閘閥等，它可以使循環(huán)管路內(nèi)有壓的水在返回常壓狀態(tài)下的鍋爐時(shí)，將回水減壓，同時(shí)，對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)中工況的不斷變化具有調(diào)節(jié)功能。啟閉閥的功能是在循環(huán)泵突然停止運(yùn)行時(shí)，及時(shí)切斷管路，防止可能造成的循環(huán)管路被倒空等一系列事故。
在實(shí)際應(yīng)用中，供熱系統(tǒng)通常有鍋水直接循環(huán)式和二次水換熱式兩種供熱形式。在我國(guó)通常采用鍋水直接循環(huán)方式。它又可分為上供下回式(雙點(diǎn)定壓)和下供上回式(單點(diǎn)定壓)兩種供熱系統(tǒng)。(見(jiàn)圖1、圖2)
2.2鍋爐膨脹水箱的設(shè)置
鍋爐膨脹水箱的設(shè)置，對(duì)常壓鍋爐幾乎是必不可少的，它既可以吸收鍋水受熱產(chǎn)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(fā)生停泵時(shí)，啟閉閥關(guān)閉滯后或關(guān)閉不嚴(yán)而流回的循環(huán)熱水。對(duì)于鍋筒體積較大的常壓熱水鍋爐，可在鍋筒上部預(yù)留出部分空間，此一空間必須與大氣相通。對(duì)一般鍋爐而言，需再設(shè)一與大氣相通的鍋爐膨脹水箱。鍋爐膨脹水箱一般設(shè)在鍋爐的上方，箱體高度常為1米左右，容積一般不超過(guò)2m3。
設(shè)置鍋爐膨脹水箱應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
?、?水箱膨脹空間應(yīng)大于系統(tǒng)水膨脹的凈增量;
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(yùn)行;圖1常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)上供下回式(雙點(diǎn)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(tǒng)膨脹水箱6循環(huán)水泵7止回閥8熱用戶
圖2常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)下供上回式(單點(diǎn)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(huán)水泵7止回閥③ 水箱不能超過(guò)鍋爐頂部標(biāo)高3米，與鍋爐相連的管直徑不應(yīng)小于50mm;
④ 為防止鍋爐滿水時(shí)熱水外溢，在水箱膨脹空間允許最高水位處設(shè)置溢流管，溢流管應(yīng)接至安全地點(diǎn)。另外為便于監(jiān)視液位，還應(yīng)設(shè)置水位表。
?、?整個(gè)熱水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)充水可以從鍋爐膨脹水箱補(bǔ)入，幾臺(tái)鍋爐可以共用一個(gè)鍋爐膨脹水箱。
2.3大氣連通管的設(shè)置
為防止常壓熱水鍋爐承壓使用，系統(tǒng)安裝應(yīng)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(yīng)設(shè)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(shè)置水封。鍋爐的大氣連通管應(yīng)通至安全地點(diǎn)，一般將其通至鍋爐膨脹水箱上方，連通管不得縮徑，高度不得超過(guò)2m，其上不得安裝任何閥門，且應(yīng)有防凍措施。
大氣連通管的管路必須足夠大，其管路應(yīng)按照下式計(jì)算：
Dd=20+88Q
式中：Dd—大氣連通管的當(dāng)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[]DN150[NextPage]
2.4自動(dòng)啟閉閥的設(shè)置
由于常壓熱水鍋爐相當(dāng)于一個(gè)敞口的加熱水箱，且系統(tǒng)循環(huán)水是先于循環(huán)水泵壓頭送入到較高處的熱用戶。當(dāng)正常停泵或由于某些原因突然停泵時(shí)，水泵壓頭消失，此時(shí)高于鍋爐水位的系統(tǒng)循環(huán)水由于重力壓頭的作用，會(huì)倒入鍋爐，甚至由鍋爐膨脹水箱大量溢出。
為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)在鍋爐回水口裝一個(gè)自動(dòng)啟閉閥，當(dāng)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，啟閉閥自行開啟，鍋爐與系統(tǒng)相通，系統(tǒng)水循環(huán)流動(dòng)。一旦停泵，啟閉閥立刻自行關(guān)閉，將鍋爐與系統(tǒng)隔斷，避免系統(tǒng)水流入鍋爐溢出。
2.5循環(huán)水泵的設(shè)置
1) 在常壓熱水鍋爐采暖系統(tǒng)中，循環(huán)水泵設(shè)于鍋爐之后，將鍋爐中熱水抽出后經(jīng)管網(wǎng)送往熱用戶，因此流經(jīng)循環(huán)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(tǒng)中，循環(huán)水泵的作用是將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(tǒng)阻力不斷循環(huán)運(yùn)行。建筑物越高，提升高度越高，水泵所需揚(yáng)程就越大。管路的系統(tǒng)阻力加上鍋爐水位與系統(tǒng)最高點(diǎn)之間水的重力壓頭及附加的壓頭裕量即為熱水循環(huán)泵的揚(yáng)程。
3) 熱水循環(huán)泵所必需的流量的確定方法與承壓鍋爐系統(tǒng)相同。
4) 由于循環(huán)水泵設(shè)在鍋爐出水端，而水泵吸入端為負(fù)壓，鍋爐出水溫度較高，易在水泵內(nèi)汽化，產(chǎn)生汽蝕，影響水泵的正常運(yùn)行。為防止水泵產(chǎn)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(dāng)循環(huán)泵入口至鍋爐膨脹水箱液面之間形成的靜壓值大于循環(huán)泵入口管段管道水流阻力之和時(shí)，就不必考慮循環(huán)水泵產(chǎn)生汽蝕的可能。循環(huán)水泵安裝時(shí)，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(huán)泵的臺(tái)數(shù)應(yīng)不少于2臺(tái)，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。
三、 鍋爐運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題
3.1上水方式
鍋爐與供暖系統(tǒng)的上水應(yīng)分別進(jìn)行，因常壓熱水鍋爐在其停止運(yùn)行時(shí)，鍋爐與系統(tǒng)是隔斷的。首先將鍋爐上水至鍋爐膨脹水箱的最低水位，然后進(jìn)行系統(tǒng)上水。系統(tǒng)上水可利用自來(lái)水的上水壓力進(jìn)行系統(tǒng)充水。如依*自來(lái)水壓力不能將系統(tǒng)注滿時(shí)，可利用循環(huán)水泵進(jìn)行系統(tǒng)充水。具體做法為：將鍋爐回水管入口閥門關(guān)閉，然后開啟循環(huán)水泵，將鍋爐中的水壓入系統(tǒng)，待系統(tǒng)充水完畢，再將鍋爐水位調(diào)整至正常情況。
系統(tǒng)充水的同時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)中氣體的排放。
3.2點(diǎn)火前的檢查
常壓鍋爐點(diǎn)火前除應(yīng)對(duì)鍋爐各種輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢查外，還應(yīng)特別注意自動(dòng)啟閉閥開啟是否靈敏可*。其檢查方法如下：
首先將鍋爐出入口的閥門打開，開啟循環(huán)水泵，使系統(tǒng)中的水循環(huán)流動(dòng)，以檢查自動(dòng)啟閉閥開啟是否靈敏。然后停止循環(huán)水泵運(yùn)行1-2小時(shí)，注意觀察鍋爐的水位。如此間水位變化不大，表明自動(dòng)啟閉閥關(guān)閉較嚴(yán)密，如停泵后鍋爐水位迅速上升，則表明自動(dòng)啟閉閥泄漏嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理或更換。[NextPage]
自動(dòng)啟閉閥失靈或泄露嚴(yán)重時(shí)，不能冒然點(diǎn)火運(yùn)行。
3.3溫度控制
常壓熱水鍋爐水溫過(guò)高易造成循環(huán)水泵入口處汽化，影響水泵正常運(yùn)行。因此應(yīng)對(duì)鍋爐出水溫度加以控制，其出水溫度應(yīng)控制在90℃以下。
3.4停爐
常壓熱水鍋爐停爐時(shí)，其燃燒設(shè)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(fā)生因汽化而造成嚴(yán)重水擊時(shí)，可采用由鍋爐補(bǔ)水管補(bǔ)水，同時(shí)由溢流管放水方法降低爐溫，減弱汽化現(xiàn)象。如無(wú)汽水沖擊情況，只有少量汽化，可不必進(jìn)行處理。
如需較長(zhǎng)時(shí)間停爐，應(yīng)將鍋爐出入水口的閥門關(guān)閉，以防止系統(tǒng)的循環(huán)水倒入鍋爐，形成系統(tǒng)高處倒空現(xiàn)象，影響鍋爐再次啟動(dòng)。
四、 安裝運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題與解決方法
4.1水擊問(wèn)題
在突然停泵時(shí)，啟閉閥立即關(guān)閉，系統(tǒng)回水因慣性作用沖向啟閉閥，系統(tǒng)中正在流動(dòng)的水突然受阻，動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)化為靜壓頭，回水管路壓力急劇升高，產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。強(qiáng)烈的水擊波通過(guò)管路迅速傳遞給用戶，有可能會(huì)造成散熱器破裂損壞。解決此問(wèn)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(huán)水泵出口管路之間并聯(lián)一根旁通管，并在管子上安裝一個(gè)止回閥，旁通管一端接在循環(huán)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(lián)。如圖3所示，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水泵出口壓力高于系統(tǒng)壓力，止回閥4關(guān)閉。當(dāng)停泵時(shí)，回水閥6迅速關(guān)閉，回水系統(tǒng)壓力增大，打開止回閥4泄壓。
4.2帶壓運(yùn)行問(wèn)題
鍋爐帶壓運(yùn)行主要是安裝不合理造成的，有以下幾種情況：
1)循環(huán)水泵位置設(shè)置不對(duì)，熱水循環(huán)泵設(shè)在鍋爐的回水側(cè)，即常壓鍋爐回水口與循環(huán)泵入口相連，循環(huán)熱水不是從鍋爐中抽出來(lái)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(shí)，插入水中深度過(guò)大。圖3常壓熱水鍋爐系統(tǒng)防水擊圖
1常壓熱水鍋爐2循環(huán)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(guò)小。
解決鍋爐帶壓運(yùn)行的方法就是按照前面常壓熱水鍋爐的鍋爐房系統(tǒng)設(shè)置所要求的，改正安裝不合理的地方。
4.2水泵汽蝕問(wèn)題
所謂汽蝕，就是流體在流動(dòng)的過(guò)程中，由于局部壓力低于飽和蒸汽壓力而產(chǎn)生反復(fù)的汽化與凝聚過(guò)程，以至造成材料侵蝕破壞的現(xiàn)象。汽蝕在流體的流動(dòng)中是不允許產(chǎn)生的，一旦發(fā)生汽蝕，就會(huì)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(xiàn)振動(dòng)和噪音。
常壓熱水鍋爐由于循環(huán)水泵設(shè)置在鍋爐的出水端，水泵入口壓力較低，鍋爐出水溫度達(dá)到70-80℃，因此很容易產(chǎn)生汽化，出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，造成水泵出現(xiàn)振動(dòng)、噪音直至無(wú)法運(yùn)行。
產(chǎn)生汽蝕原因通常有以下幾方面：
1) 循環(huán)水泵安裝高度不夠，有的將水泵架高，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(zhǎng)，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(shí)，才開啟水泵運(yùn)行。
為防止水泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，可采取以下方法：
1)保證入口管段設(shè)計(jì)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(yīng)盡量短和盡量減少?gòu)濐^;
c. 吸入管路內(nèi)不得有存氣的地方，一般其水平段坡度不應(yīng)小于5/1000~20/1000;
d. 吸入口前應(yīng)具有長(zhǎng)度不小于3倍管直徑的直段;
e. 水泵入口應(yīng)裝設(shè)閘閥(或球閥)而不得裝設(shè)截止閥，因?yàn)樵谙嗤闆r下，截止閥阻力是閘閥的10~20倍。
2)保證循環(huán)水泵安裝時(shí)，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(shí)，即開啟水泵運(yùn)行。供水溫度不能超過(guò)90℃;
4)大氣連通管不宜搞水封，同時(shí)吸入管段要嚴(yán)密以防止空氣吸入;
5)在水泵入口處的設(shè)置混入裝置，引入部分回水，降低水溫。[NextPage]
4.3鍋爐及高位水箱“跑水”問(wèn)題
在上供下回式的采暖系統(tǒng)中，多發(fā)生鍋爐跑水現(xiàn)象。其跑水主要有以下兩種情況：
(1)停泵跑水
停泵后鍋爐水位迅速上升，水從鍋爐或水箱溢出。通常原因如下：
1) 沒(méi)有安裝自動(dòng)啟閉閥，停泵時(shí)，沒(méi)有立即將回水管路上的閥門關(guān)閉，切斷回水管路，導(dǎo)致水跑出。解決方法是：在回水管路上的阻力調(diào)節(jié)閥處加裝一快開式閥門，停泵時(shí)，司爐人員迅速將此閥門關(guān)閉，否則水將很快跑出。這種方法要求司爐人員的責(zé)任心要強(qiáng)，不能離崗?；蛟诨厮苈飞习惭b自動(dòng)啟閉閥或電磁閥，停泵時(shí)閥門自動(dòng)關(guān)閉。
2) 安裝了自動(dòng)啟閉閥，但啟閉閥失靈或泄露嚴(yán)重。此時(shí)應(yīng)對(duì)自動(dòng)啟閉閥及時(shí)進(jìn)行修理或更換。
(2)運(yùn)行跑水
鍋爐運(yùn)行當(dāng)中跑水，其現(xiàn)象是：
1) 鍋爐及水泵運(yùn)行時(shí)，鍋爐水位逐漸升高，然后從鍋爐頂部溢出。同時(shí)系統(tǒng)高位水箱水位下降，系統(tǒng)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(yùn)行中，系統(tǒng)高位水箱水位逐漸上升，然后水自溢流管中流出，同時(shí)鍋爐水位下降，這種跑水容易造成鍋爐缺水。
鍋爐運(yùn)行中跑水的主要原因是回水系統(tǒng)的阻力調(diào)節(jié)不當(dāng)。在鍋爐運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于滿水狀態(tài)，水按一定的流速循環(huán)，當(dāng)阻力處于平衡狀態(tài)，也就是水泵送出去的水量與系統(tǒng)回水量相等時(shí)，就不會(huì)跑水。解決鍋爐運(yùn)行當(dāng)中跑水的方法：一是在回水管路上設(shè)置阻力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使回水系統(tǒng)阻力處于平衡狀態(tài)。二是采用下供上回式供暖系統(tǒng)，由于供水是在系統(tǒng)的下部，回水在上部，即回水系統(tǒng)的最高點(diǎn)。從而能有效地避免運(yùn)行中跑水的問(wèn)題。
五、結(jié)束語(yǔ)
從以上所述可知，常壓熱水鍋爐有一些獨(dú)具特色的地方，要保證常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)的安全運(yùn)行，首先要選用合格的鍋爐產(chǎn)品，正確設(shè)置大氣連通管、鍋爐膨脹水箱及其它輔機(jī)，另外很重要的就是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問(wèn)題，系統(tǒng)調(diào)得不好，就會(huì)影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但只要我們?cè)诎惭b運(yùn)行過(guò)程中注意到這些問(wèn)題，技術(shù)措施得當(dāng)，那么常壓熱水鍋爐的優(yōu)點(diǎn)就能得到充分體現(xiàn)。今后，隨著人們對(duì)常壓熱水鍋爐認(rèn)識(shí)的逐漸加深，它將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用和普及。
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