趙新宇

（鐵法煤業(yè)（集團）有限責任公司后勤服務保障中心，遼寧 調兵山 112700）

能源是工業(yè)化社會發(fā)展的動力，鍋爐是實現(xiàn)能源方式轉換的重要設備。我國煤炭能源儲量豐富，很多行業(yè)的能量來源是通過燃煤實現(xiàn)的。煤炭在鍋爐中燃燒后將水變成蒸汽，蒸汽經過管道輸送后推動機械設備運轉，實現(xiàn)工業(yè)生產[1]。除此之外，鍋爐蒸汽也是人們生活取暖的重要方式，為了實現(xiàn)這一目的而安裝的鍋爐通常稱為采暖鍋爐[2]。相比于工業(yè)化生產，利用鍋爐蒸汽進行采暖需求的鍋爐運轉功率較小，但是往往要求鍋爐在集中供暖期長時間連續(xù)運行，對鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了較高要求。本文結合某熱力供暖公司冬季供暖實際情況，分析了水質對供暖效果的影響，并進一步研究了補水點與補水泵的選擇方法。

1 某熱力供暖公司采暖鍋爐基本情況

某熱力供暖公司共有9 個鍋爐房，30 臺鍋爐，主要為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐2 種形式。這些鍋爐的基本情況見表1。

表1 某熱力供暖公司鍋爐基本情況

由表1 可以看出，該熱力供暖公司供暖設備較多，屬于中型供暖公司，鍋爐年產熱值達到了10 萬GJ 以上，關系著周邊很多小區(qū)居民的冬季取暖質量問題。因此，為了維護30 臺鍋爐的供暖效益，需要科學合理地設計采暖鍋爐的供水系統(tǒng)，防止因為水質量不合格而產生安全隱患。

2 水中雜質對鍋爐供暖效果的影響分析

鍋爐在運行過程中，通過對水加熱并促進水循環(huán)實現(xiàn)熱量的傳遞，水作為鍋爐的能量轉換和傳導介質，對鍋爐系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性具有重要的作用[3]。在該熱力供暖公司的30 臺鍋爐中，使用的水基本都是自來水。自來水中含有不溶性礦物質和其他雜質，在受熱狀態(tài)下甚至會發(fā)生化學變化，最后生成鈣化物，形成所謂的水垢。在鍋爐運行過程中，隨著溫度的持續(xù)提升和工作時間的延長，水垢會連續(xù)積累，導致鍋爐熱轉換效率逐漸下降。另外，如果水垢積累量過大，會導致鍋爐爐體接受到的熱量無法及時傳遞給其中的水，爐體溫度持續(xù)升高，嚴重時導致爐體炸裂，發(fā)生爆炸事故。

另外，根據(jù)檢測，該熱力供暖公司所在地區(qū)的水質呈現(xiàn)強堿性，鍋爐在利用這類水進行加熱時，隨著溫度的升高，水的堿度會變得越來越高，會造成鍋爐蒸汽偏堿性，直接會影響到供熱品質。另外，堿性較強的水和蒸汽都會對爐體和管道造成腐蝕，影響使用壽命。因此在進行鍋爐供水處理時，需要注意控制水質的堿度。

為了從源頭上提升鍋爐用水的品質，該熱力供暖公司注重對鍋爐用水的檢測工作。一般來說，進行鍋爐用水檢測，包含的常規(guī)項目見表2。

表2 鍋爐用水檢測常規(guī)項目

為了做好鍋爐用水品質的檢測工作，該熱力供暖公司積極購置相關儀器設備。在進行鍋爐用水常規(guī)項目檢測過程中，常用的儀器設備見表3。

表3 鍋爐用水檢測項目方法儀器

3 補水點與水泵的選擇方法

3.1 補水點的選擇方法

補水點的選擇主要是依據(jù)恒壓補水點的壓力值與靜水壓線值的關系進行的。一般來說，確定補水點，遵循以下原則：

當這2 個壓力值相等時，求得的結果即為補水點的最佳位置。在鍋爐實際運行過程中，該熱力供暖公司經過對恒壓補水點與靜水壓線值進行現(xiàn)場多次測量，發(fā)現(xiàn)如圖1 所示的規(guī)律性變化。

由圖1 可以看出，隨著補水時間的推移，恒壓補水點壓力值變化曲線與靜水壓線值有兩次相交的情況。第一次相交時，循環(huán)水泵入口處壓力值達到額定值的60%，此時如果將補水點設置為該數(shù)值，可以獲得較為滿意的補水效果，同時可以清除供暖回水管道中的雜質，能夠獲得理想的補水效果，但是在該點補水壓力較小，將會導致高層建筑供水效果不理想。隨著補水時間的增加，恒壓補水點壓力值在達到最小后又逐漸上升直至與靜水壓線值持平，此時如果設置為補水點，則能夠獲得理想的補水效果，同時能夠滿足高層建筑供水的需求。因此，該熱力供暖公司在鍋爐系統(tǒng)運行過程中，需要根據(jù)供暖需求變化調整補水點位置，在不需要向高層住宅小區(qū)供暖的區(qū)位選擇恒壓補水點壓力值與靜水壓線值第一次相交時的數(shù)值，在需要向高層住宅小區(qū)供暖的區(qū)位選擇恒壓補水點壓力值與靜水壓線值第二次相交時的數(shù)值，這樣才能在滿足補水壓力指標的同時節(jié)約能量，獲得滿意的補水效果。

圖1 恒壓補水點與靜水壓線值現(xiàn)場測量變化情況

3.2 補水泵的選擇方法

為了取得良好的補水效果，在選擇好補水點之后，需要選擇合適的補水泵。補水泵的揚程是重要的參數(shù)，在選擇過程中應該重點進行關注。進行補水泵設計時，可以參照經驗公式進行

式中：Hb表示待求補水泵的揚程；Hj表示系統(tǒng)靜壓線值；△ΗS表示補水系統(tǒng)管路的壓力損失；△He表示水箱水位與水泵之間的高差。

選擇補水泵揚程時，需要對補水系統(tǒng)管路的壓力損失值、水箱水位與水泵之間的高差進行現(xiàn)場測定，然后根據(jù)圖1 中的鍋爐供暖系統(tǒng)靜壓線值進行綜合計算。

針對該熱力供暖公司現(xiàn)有的30 臺鍋爐，按照公式（2）計算其補水泵揚程。分別采集沸騰爐和鏈條爐的補水系統(tǒng)管路的壓力損失值、水箱水位與水泵之間的高差，所得數(shù)據(jù)及計算結果見表4。

表4 鍋爐補水泵揚程計算

由表4 可以看出，該熱力供暖公司在實際供暖過程中，鏈條爐所需要的補水泵揚程較大，造成這一現(xiàn)象的主要原因為補水系統(tǒng)管路壓力損失較大，次要原因是水箱水位與水泵之間高差不同。

4 循環(huán)流量的選擇方法

4.1 循環(huán)流量的選擇意義

在采暖鍋爐供水循環(huán)過程中，循環(huán)水流量是重要的觀察指標。通過對循環(huán)水流量進行監(jiān)測并計算，可以發(fā)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)中水循環(huán)的基本情況，當循環(huán)水流量不足以提供足夠的壓力供用戶（尤其是高層用戶）使用時，就需要及時進行補水；當循環(huán)水流量能夠滿足用戶使用需求時，就可以保持現(xiàn)有流量進行水的供應，此時避免水資源的浪費對熱力供暖公司帶來生產成本的壓力。因此，在進行采暖鍋爐供水問題研究時，應該重點關注鍋爐循環(huán)水流量問題。

4.2 循環(huán)水流量的計算方法

根據(jù)經驗公式，循環(huán)水流量與設計熱負荷值、水溫度以及相關修正系數(shù)有關。一般來說，循環(huán)水量可以按照下式進行計算

式中：Q 表示待計算的循環(huán)水流量，單位為m3/h；q 表示設計熱負荷值，單位為kW；C 表示水的比熱容，一般取為4 200 J/（kg·K）；T1和T2分別表示供水和回水的溫度設定值，單位為℃；A 表示散熱損失值和補水率的乘積，屬于修正系數(shù)，一般取為1.055 3~1.122。

根據(jù)公式（3）計算循環(huán)水流量時，可以看出循環(huán)水流量主要和設計熱負載值以及供水和回水的溫度設定值有關。采暖設計熱負載值需要基于對用戶的建筑面積的統(tǒng)計以及室內理想溫度值的計算確定。一般來說，采暖設計熱負載值可以根據(jù)下式進行計算

式中：T 表示室內理想溫度值，單位為℃；A0為用戶的建筑面積累積疊加值，單位為m2。

在我國北方供暖季，室內溫度的理想值通常設置為23±3℃。該熱力供暖公司對供暖季的供水溫度和回水溫度進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)通常情況下該地區(qū)的鍋爐供水溫度與回水溫度的差值保持在15~20 ℃的范圍內。因此，聯(lián)立公式（3）和公式（4），結合以上數(shù)值分析結果，可以得到在不同的供水溫度和回水溫度設定值狀態(tài)下，循環(huán)水流量的可選擇值見表5（用戶建筑面積累積疊加值設為22 000 m2）。

表5 鍋爐水流量在特定供水溫度和回水溫度下可選值示例

5 結束語

采暖鍋爐供暖過程中，水質和補水點及水泵選擇具有重要意義。在供暖季供暖過程中，需要重點做好水的凈化和過濾工作，通過切實有效的方法提升補水點和補水泵的選擇科學性，這樣才能達到理想的供暖效果。該熱力供暖公司在工作實踐中不斷摸索新的方法，進一步在提升恒壓補水點與靜水壓線值現(xiàn)場測量值的精度上做研究，同時結合當前補水泵供應情況選擇合適揚程的補水泵，采用合理的方法計算循環(huán)水流量，同時還可以通過建立規(guī)章制度明確采暖鍋爐供水檢查項目與方法、加強對鍋爐專業(yè)相關人員的技能培訓水平、加大鍋爐水處理標準和節(jié)能技術的宣傳力度等“軟措施”，建立了采暖鍋爐供水水質長效檢查機制，這樣才能獲得較好的供暖效果，滿足不同高度樓層住宅小區(qū)的使用需求。