田玉春

【摘 要】針對常壓鍋爐供暖系統(tǒng)電能浪費的嚴重的問題，提供了高層建筑頂層鍋爐設(shè)常壓向下供暖方式，可使水泵不必“揚升”供暖，節(jié)省電能消耗。

【關(guān)鍵詞】常壓鍋爐；供暖調(diào)節(jié)；節(jié)能；特點及安全運行

我國常壓鍋爐的使用，設(shè)計七十年代中期從改造小型有壓鍋爐開始的，后經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員的逐步完善，已經(jīng)定型生產(chǎn)，由于制造廠家不受壓力容器制造許可證制度的限制，近年來，常壓鍋爐得到較快的發(fā)展。由于其供暖系統(tǒng)多為水泵“揚升”供暖，造成供暖水泵揚程增大，電耗增加，其數(shù)值約為有壓鍋爐系統(tǒng)的2～7倍，建筑物越高，該值越大。這一致命缺點已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的重視。

1.常壓鍋爐的主要特點及問題

常壓鍋爐即無壓鍋爐。雖然水泵揚升有欠節(jié)能之嫌，但由于其造價低，無爆炸危險，安全可靠，使用燃油、燃氣清潔能源，配以先進的自控燃燒技術(shù)，無環(huán)境污染。被靈活的布置在樓棟或建筑組團內(nèi)，可樓底、樓頂布置。其供熱系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)鍵是水循環(huán)系統(tǒng)的啟閉運行時鍋爐均應(yīng)不受壓，同時保持供熱系統(tǒng)的滿水位。在運行和停止時，系統(tǒng)水均應(yīng)不外溢。

常壓鍋爐是指頂部與大氣相通，在大氣壓力下工作的熱水鍋爐，實際上是一個開式熱水器。為了使鍋爐保持常壓運行，供暖系統(tǒng)中的“循環(huán)水泵”設(shè)于供水干管上。

“循環(huán)水泵”將鍋爐內(nèi)熱水抽送到用戶采暖系統(tǒng)最高點后，其回水靠重力和供水余壓返回鍋筒，為防止停泵時用戶倒空，回水管設(shè)自動啟閉閥5，以便停泵時及時將鍋爐和系統(tǒng)的水連通切斷?？炕厮枇φ{(diào)節(jié)閥6設(shè)定阻力，使供水管和回水管內(nèi)的水流量保持平衡，從而使高位水箱和鍋爐水面處于正常位置。由于常壓鍋爐系統(tǒng)的水泵只起“揚升”作用，并不起循環(huán)作用，應(yīng)稱為供暖給水泵，以區(qū)別有壓鍋爐的“循環(huán)水泵”，“揚升”作用，并不起循環(huán)作用，應(yīng)成為供暖給水泵，以區(qū)別有壓鍋爐的“循環(huán)水泵”。為此造成水泵楊程增大，電能消耗約為有壓鍋爐供暖系統(tǒng)的2 7倍，建筑物越高，數(shù)值越大。這一致命缺點應(yīng)該引起本專業(yè)工作者足夠的重視，不宜盲目推薦使用常壓鍋爐。此外，常壓鍋爐供暖系統(tǒng)還有兩個主要問題要考慮：（1）回水處的兩個閥門5、6，不僅使系統(tǒng)投資加大，也使系統(tǒng)運行可靠性降低；（2）水泵吸入口處水溫高，易發(fā)生汽化現(xiàn)象。

2.減少供暖給水泵楊程的供暖方式

既然常壓鍋爐系統(tǒng)嚴重浪費電能是由于水泵揚程要承擔(dān)系統(tǒng)高度靜水壓力引起的，那么，在特殊情況下，我們可以改變常壓鍋爐的布置位置，達到減少供暖給水泵楊程，降低水泵電能消耗的目的。

如將常壓鍋爐設(shè)在高層建筑頂層向下供暖，這個問題就可以得到解決，筆者在工程設(shè)計中曾做過幾例高層建筑頂層鍋爐房，采用常壓鍋爐向下供暖方式。如某工程20層建筑，建筑物總高度72.8m，建筑面積3.27im2，建設(shè)于繁華的城市商業(yè)區(qū)。由于環(huán)保的要求，不能采用燃煤鍋爐，該地區(qū)煤氣氣源充足，采用燃氣鍋爐較為適宜。因為燃氣鍋爐要求的防爆泄壓面積不夠，底層又是商業(yè)用房，又因為城市煤氣密度小于空氣密度，燃氣鍋爐不能設(shè)于地下室，所以將鍋爐房設(shè)于頂層較為適宜（必須經(jīng)消防審批部門同意），而常壓鍋爐較有壓鍋爐自重輕，可減輕荷載，于是采用常壓鍋爐向下供暖。

該工程選用供熱量為1.4Mw的全自動燃氣常壓鍋爐3臺，作為采暖、通風(fēng)和生活熱水的熱源，其電動機功率每臺4KW，供暖系統(tǒng)豎直向下為一個區(qū)，分上下兩個大環(huán)路，每10層為1環(huán)，選熱水采暖循環(huán)泵大小各2臺，以適應(yīng)冬夏季負荷的變化，其參數(shù)如下：

（1）Q=100m3/h，H=20m，n=2900r/rain，N=11km，2臺

（2）Q=48m3/h，H=20m，n=2900r/minN=7.5Km，2臺

膨脹水箱設(shè)于鍋爐房內(nèi)系統(tǒng)最高點70.5m處，其上部開口通大氣，底部與鍋筒相聯(lián)，即可向系統(tǒng)補水，又可容納系統(tǒng)水加熱后的膨脹水量，還具有排放空氣的功能，散熱器選用耐高壓的鑄鐵散熱器（工作壓力1MPa），在分水器每環(huán)出水管上設(shè)阻力調(diào)節(jié)閥，以平衡各層環(huán)路之間的阻力。由于水泵與水箱布置受高差的限制，為安全起見，供熱水溫度宜選定為90～C，以防止水泵吸水口處發(fā)生汽化，也有利于減少鍋爐上透氣管水汽蒸發(fā)帶走的熱能損耗。

3.常壓鍋爐向下供暖方式的特點

常壓爐向下供暖系統(tǒng)定壓點設(shè)在鍋爐進水處，定壓點壓力為0.045MPa，因為向下供暖，水泵停止運行時，不會出現(xiàn)向上供暖系統(tǒng)方式回水管中水涌人鍋爐，不能保證水箱水面的現(xiàn)象，所以回水不必設(shè)阻力調(diào)節(jié)閥和自動啟閉閥，簡化系統(tǒng)，節(jié)省投資，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。膨脹水箱設(shè)于鍋爐問，不必另設(shè)水箱間，既方便管理，又節(jié)省費用。鍋爐為常壓運行，因向下供暖其水泵作用與有壓鍋爐系統(tǒng)的循環(huán)水泵無區(qū)別，即水泵只克服供暖系統(tǒng)的總阻力，而與建筑物高度無關(guān)，克服了水泵“揚升”供暖使水泵揚程增大的缺點，減少了電能消耗。

4.高層建筑頂層鍋爐房向下供暖方式的特點

既然常壓鍋爐嚴重浪費電能是由于水泵要承擔(dān)系統(tǒng)高度的靜水壓力“揚升”供暖引起的，那么特殊情況下，在高層建筑頂層設(shè)常壓鍋爐向下供暖，能否達到減小水泵揚程，降低水泵電能消耗的目的？

常壓鍋爐向下供暖系統(tǒng)定壓點為E點，無論系統(tǒng)運行，還是停止運行，該點靜水壓力不變（0.045Mpa）.因為向下供暖，當(dāng)停泵時，不會出現(xiàn)向上供暖系統(tǒng)的回水管中水涌入鍋爐，不能保證水箱水面的現(xiàn)象，所以回水不必設(shè)阻力調(diào)節(jié)閥和自動啟閉閥，簡化系統(tǒng)，節(jié)省投資，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。膨脹水箱設(shè)于鍋爐間，不必另設(shè)水箱間，即方便管理，又節(jié)省費用。

鍋爐為常壓運行，因向下供暖其水泵作用與有壓鍋爐系統(tǒng)的循環(huán)水泵無區(qū)別，即水泵只克服沿途供、回水管系統(tǒng)的總阻力，而與建筑物高度無關(guān)，在此系統(tǒng)中可稱為循環(huán)水泵。

因此，常壓鍋爐設(shè)于建筑物頂層向下供暖系統(tǒng)既有常壓鍋爐“目前可不進行監(jiān)檢，節(jié)省鋼材、節(jié)省投資”的優(yōu)點，又使循環(huán)水泵不必“揚升”供暖，減少了電能消耗。

5.結(jié)論

常壓鍋爐水泵“揚升”供暖系統(tǒng)不僅浪費電能，也使系統(tǒng)復(fù)雜，降低了系統(tǒng)運行的可靠性，建議不采用；常壓鍋爐設(shè)于高層建筑頂層鍋爐房向下供暖方式可減小供暖水泵揚程，降低電能消耗，也增加了系統(tǒng)運行的可靠性，建議采用。

（1）常壓鍋爐用于向上供暖系統(tǒng)使水泵“揚升”供暖，浪費電能嚴重，也使系統(tǒng)復(fù)雜，降低了運行的可靠性。

（2）有條件設(shè)在建筑物頂層常壓鍋爐，其向下供暖系統(tǒng)可以克服以上的缺點，降低水泵揚程，減少電能消耗，有利于節(jié)能。也增加了系統(tǒng)運行的可靠性。

（3）常壓鍋爐出水溫度定為90℃較為適宜，即便與水泵的布置，防止水泵吸水口處汽化，又可減少透氣管水汽蒸發(fā)損耗的熱能。

（4）常壓燃氣鍋爐燃氣有泄露爆炸的可能性，設(shè)計時要考慮鍋爐泄壓面積的問題，同時要考慮燃氣輕于空氣時，泄漏氣體上浮可能引起的危害。

（5）當(dāng)鍋爐房設(shè)于頂層時，常壓鍋爐較有壓鍋爐自重輕，荷載減輕，節(jié)省工程造價。

（6）對設(shè)于底層的鍋爐房，從節(jié)省耗能、簡化供暖系統(tǒng)方面考慮，宜選用有壓鍋爐。 [科]

【參考文獻】

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