王 凱

(中核新能核工業(yè)工程有限責任公司，山西 太原030012)

0 引言

近年來，由于《鍋爐房設計規(guī)范》、《熱水鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》、《建筑設計防火規(guī)范》以及《高層民用建筑設計防火規(guī)范》等規(guī)范對鍋爐房設計安全性的日益明確，以及對鍋爐安全運行的日益關注，常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)受到了越來越多的關注和應用,尤其在局部供暖中的應用顯得更加突出。通過幾個項目的設計，本人發(fā)現(xiàn)了一些問題，在此提出供同行在設計時分析探討。

1 常壓熱水鍋爐的特點

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)，單臺功率≤2.8MW。他具有以下特點：

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

⑵循環(huán)泵安裝于鍋爐的出水側，降低了鍋筒承受的壓力；

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

⑷安裝地點靈活，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。

2 閥門選擇

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

（1）回水自動啟閉閥

在系統(tǒng)中，為了保證循環(huán)泵停泵時系統(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置逆止閥，同時還要在鍋爐的入口處設置啟閉閥，當水泵啟動或停止時，靠液體壓力或電磁方式啟動啟閉閥，回水自動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，控制簡單，性能可靠。

（2）阻力調(diào)節(jié)閥

為使系統(tǒng)運行時供熱管網(wǎng)最高點保持正壓,鍋爐進水管上應安裝阻力調(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。

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

阻力調(diào)節(jié)閥的設定，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)管路設計

（1）鍋爐出水口至循環(huán)泵吸入口管段：應防止鍋爐出水管最高處在負壓下運行，否則，當漏入空氣時，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，應力求短直、阻力小，水泵吸入口閥門應采用阻力小的閘閥或球閥,不應使用調(diào)節(jié)閥。循環(huán)泵吸入口應有足夠的水壓，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：該連通管應設于回水啟閉閥吸入口之前，循環(huán)泵出水管逆止閥之后，連通管上設逆止閥，水流流向自回水管側至供水管側。其主要作用是泄壓、防止水擊：當供熱系統(tǒng)停運，切斷管道與鍋爐的連接時，若啟閉閥的關閉速度過快，會導致供熱系統(tǒng)發(fā)生水擊，嚴重時會使散熱器破裂。連通管的存在，可在自動啟閉閥前壓力升高時將水瀉入循環(huán)泵出口總管。

另外，也可在自動啟閉閥前設安全閥來取代連通管，但應注意：當循環(huán)泵停泵時，此時安全閥超壓泄水，造成系統(tǒng)水量流失、若系統(tǒng)未設高位膨脹水箱或水箱容積偏小，系統(tǒng)上部就會出現(xiàn)氣相空間，循環(huán)水泵再次啟動時易發(fā)生水擊，因此，安全閥泄水在常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)設計時應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口應設置壓力表；循環(huán)水泵入口應設置量程為-0.1-0.06MPa的壓力真空表、這一點與承壓鍋爐循環(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，宜采用熱水泵。而在承壓鍋爐設計中，一般將循環(huán)泵設在回水管路上，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：由于循環(huán)水泵設于鍋爐的出水側，因此吸水溫度較高，為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，設計時必須保證循環(huán)泵在吸入口葉輪處的水壓（PZ，kPa）應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，部分文獻手冊對此值未作計算，筆者認為應有所考慮，以確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，建議取5-10kPa。

例如：以太原地區(qū)為例（冬季氣壓93.47kPa）：設定①鍋爐最低水位與循環(huán)泵軸線設計高度差為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，但當工程地點為高原地區(qū)時,應考慮當?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 結語

常壓熱水鍋爐有其一定的優(yōu)點，同時也給系統(tǒng)設計、運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計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，揚長避短，就能保證供熱系統(tǒng)安全可靠的運行。

［1］國家質(zhì)量技術監(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］中華人民共和國機械行業(yè)標準.JB/T 7985-2002.小型鍋爐和常壓熱水鍋爐技術條件[S].

［3］住房和城鄉(xiāng)建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)察司,中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施（2009）暖通空調(diào)·動力[S].北京：中國計劃出版社,2009,12.