常压热水锅炉供热系统优化设计

赵铭轩

摘 要: 对常压热水锅炉现有供热系统进行分析，针对在实际运行过程中存在的问题及原因，通过优化设计来使供热系统更加完善。

关键词：常压热水锅炉；供热系统；优化设计

引言

常压热水锅炉开口与大气相通，锅炉在运行或停止运行时，水位线处的压力始终与大气压力相同，从根本上消除了爆炸的可能性，而且还具有造价低廉、制造简单、运行管理方便、经济适用等诸多优点，因此在供热系统中的应用也越来越广泛，但是在实际运行过程中，供热系统循环水泵扬程高、能耗大，循环水泵停止运行时，回水管路产生水击，管路振动，甚至用户散热器破裂等现象时有发生，为解决上述问题，本文对常压热水锅炉供热系统进行优化设计。

1 常压热水锅炉供热系统的特点

1.1 安全性高。由于锅筒顶部开口与大气相通，从根本上消除锅筒爆炸的可能性；

1.2 锅炉制造工艺简化，锅壳，炉胆、管板等部件壁厚减薄且可不用优质钢材，降低 了锅炉制造成本；

1.3 安装地点灵活，不受承压锅炉安装位置规定的若干限制的约束。可以和建筑物贴邻或在建筑物内部建造常压锅炉房，从而缓解在城市人口密集地区及建筑群中难以安排锅炉房合适位置的矛盾。

2 常压热水锅炉现有供热系统流程

常压热水锅炉供热系统组成如下：

（1）常压热水锅炉：额定热功率<2.8MW，额定出口水温不宜大于85C；

（2）热水循环水泵：位于锅炉出水管之后，当供水温度大于80℃时应选用R型热水泵。在选择水泵时注意其承压能力应大于水系统可能出现的最高压力，并注意供热系统温差要与锅炉额定温差相匹配。

（3）压差调节阀：安装在系统的回水管上，运行时调整阀前压力，使回水管压力高于系统的充水高度，从而使系统水流在回水管部分实现正常连续水流，不产生倒空现象。

（4）自动启闭阀：由于常压热水锅炉相当于一个敞口的加热水箱，且系统循环水是先于循环水泵压头送入到较高处的热用户。当正常停泵或由于某些原因突然停泵时，水泵压头消失，此时高于锅炉水位的系统循环水由于重力压头的作用，会倒入锅炉，甚至由锅炉膨胀水箱大量溢出。为避免上述现象发生，在锅炉回水口装一个自动启闭阀，当循环水泵运行时，启闭阀自行开启，锅炉与系统相通，系统水循环流动。一旦停泵，启闭阀立刻自行关闭，将锅炉与系统隔断，避免系统水流入锅炉溢出。

（5）泄压膨胀水箱：释放上部系统的水压力和容纳所连系统的锅水受热后所产生的膨胀量。水箱的有效膨胀容积一般取系统总容积的3.5%。

（6）锅炉大气连通管；安装在锅炉顶部，可接向锅炉房膨胀水箱的上方。大气连通管的当量通径Dn按下式计算：

mm

式中 Dn—当量通径，mm，见下表；

Q—常压热水锅炉额定热功率，MW。

常压热水锅炉大气连通管当量通径

额定热功率Q(MW)	0.35	0.70	1.05	1.40	2.10	2.80
大气连通管Dn(mm)	65	80	100	125	150	150

常压热水锅炉供热系统内设备和管道的连接方式与承压锅炉系统相比，有许多不同之处。其中显著的区别是：常压锅炉的热水循环泵设在锅炉的出水侧，即常压锅炉出水口与循环泵入口相连，循环热水是从锅炉中抽出来的，用热水泵加压后，经管网送往热用户，在循环热水返回锅炉房时，应先经过除污器、启闭阀和压差调节阀，然后回流至常压热水锅炉。其中除污器与承压系统相同，而后两种阀门为常压热水锅炉供热系统所特有。

常压热水锅炉现有供热系统如下图所示：

图1 常压热水锅炉现有供热系统图

3 常压热水锅炉现有供热系统存在的问题

3.1 供热系统循环水泵扬程高、能耗大。常压热水锅炉(开式)循环水泵的扬程，除克服通常闭式系统的循环流动阻力外,还必须满足系统充水离度的提升要求，这是常压（开式）系统增加的能耗，楼层愈高，能耗增加愈大。如采用改变流量的节能调节，由于系统髙度为不变因素，故其能耗比更大。

3.2系统回水管上部及上供下回的用户供热系统产生倒空现象，锅炉水箱经常溢水。回水管路中未设置压差调节阀或压差调节阀调整不当,使系统水流在回水管部分未实现正常连续水流，产生倒空现象。

3.3循环水泵停止运行时，回水管路产生水击，管路振动，甚至用户敢热器破裂。在停泵时，由于与水泵启闭连钡动作以防止系统水通过锅炉膨胀水箱泄出的自动启闭阀突然关闭，正常流动的水突然受阻，产生水击。

4 常压热水锅炉供热系统优化设计

利用开式与闭式各自的优点，采用热交换器设计成前后两级循环系统。一级为常压开式系统，二级为承压闭式系统，两套系统互不干扰，独立运行，从根本上解决了上述问题。优化设计后的常压热水锅炉供热系统如下图所示：

图2 优化设计后的常压热水锅炉供热系统图

参考文献：

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2007:862.