对常压和自然循环采暖热水锅炉安全性的质疑

对常压和自然循环采暖热水锅炉安全性的质疑对常压和自然循环采暖热水锅炉安全性的质疑 克家 摘摘 要要 对常压和自然循环热水锅炉的安全性提出了一些较新的不同看法 对正确设计 和使用常压热水锅炉有参考价值 关键词关键词 热水锅炉 安全技术 设计 运行 争鸣 分类号分类号 TK229 文献标识码文献标识码 A 文章编号文章编号 1004 8774 2000 01 53 02 Query to Safety of Atmospheric Pressure Boiler and Natural Girculating Hot Water Boiler KE Jia Beijing Fengtai Boiler Works Beijing 100083 Abstract The paper put forward some different viewpoint on safety of atmospheric pressure and natural circulating hot water boiler Key words Hot water boiler Safety technology Design Operation Query 1 1 问题的提出问题的提出 中国在采暖用热水锅炉设计方面有两次 大突破 一次是八十年代提倡自然循环 可用性 后得到大规模推广 另一次是九十年代的常压锅炉 后也获大量推广 笔者认 为 如果对二者做非常有条件的认可也许可行 但两次 大突破 都被几乎无条件地赞 赏和认可则是有问题的 需要重新讨论 2 2 常压锅炉运行安全问题分析常压锅炉运行安全问题分析 以常压锅炉而论 我们要问 为什么国家标准局即使对于 95 70 这种出水温度仅为 95 的锅炉也规定其额定压力为 0 4MPa 小于 0 7MW 和 0 7MPa 大于 0 7MW 为什么 热水锅炉安全技术监察规程第 127 条规定 钢制热水锅炉的出口压力不应低于额定出 口热水温度加 20 相应的饱和压力 额定压力为设计压力 而 安规 说的是运行压 力 总之要有压力 而提倡常压与上述规定不能说没有矛盾 提倡常压锅炉的人无非认为无压力则不必担心安全 无高压爆破 问题 可基本取消 强度问题 可用薄材料及相对较次材料从而节约材料成本 但笔者认为 一般地说 搞 常压锅炉仅提高了力学安全 降低强度要求 但降低了热学安全 更容易发生饱和沸 腾尤其是表面沸腾 且更易在热壁上结硬垢和爆管 现以 51 3 炉膛水冷壁管为例 炉膛管热负荷强度约为 60000kcal m2 现计算 各种水管流速下的内换热系数 管壁对水之温差 管内壁温度及该温度下的饱和温度 计算结果如表 1 表 1 水速 W m s 0 10 20 30 40 50 6 换热系数 kcal m2 696 5 1213 1677211125242920 壁温 水温差 t 90 451 937 5729 82521 6 壁温 tw 95 t 185 4 146 9 132 57 124 8120116 6 tw对应饱和压力 MPa 1 139 0 440 293 0 233 0 198 0 108 内换热系数按下式计算 1 之所以取壁温为 95 t 是从安全角度出发而取额定出口水温为底温 从表 1 可见 壁温和管内水流速关系很大 快装热水锅炉若采取纯自然对流循环 则管内 上升管 流速很难达到 0 2m s 计算许多锅炉的上升管水流速多为 0 1m s 以下 这时若要求不发生表面沸腾 则要求水压为 0 44MPa 而表压要求 0 4MPa 假定采用前 苏联标准 0 6m s 的上升管流速的强制循环 则水压有 0 1MPa 就可以防止表面沸腾 设计压力即使为 0 7MPa 但运行中的实际压力取决于系统流阻 小型热水锅炉所对 应的热力系统的流阻常使锅炉运行压力为 0 4 至 0 5MPa 表压则为 0 3 至 0 4MPa 若 上升管流速确能保证 0 2m s 以上 则有可能防止表面沸腾 另外 运行中常表现为进 出水为低温差 70 80 或 65 85 这时会有更低的密度差 从而有更小的升力 和更小的自然循环流速 使表面沸腾更易于发生 有人可能认为 若水不含盐碱则发生表面沸腾也不可怕 问题是 1 中国含钙镁 盐的水的地区相当宽广 且越来越多地用地下水 井越开越深 含盐浓度越来越高 2 所用软化水皆为阳离子交换式 以钠代钙已不彻底 且由于使用小型热水锅炉用户 的运行工人训练较差 经常不以食盐水恢复水处理设备的工作能力 也不经常对水垢进 行机械清除和酸 碱清除 以上两条原因使常压和自然循环锅炉实际使用寿命缩短了许 多倍 还应考虑的另一个因素是 现在 常压锅炉变成谁都可搞 劳动部门基本管不着 许多完全不懂锅炉设计 制作及安装 运行的单位都可搞 变成 雨后春笋 实际上 会形成事故更加频繁得多的局面 在常压锅炉设计制造中 用材方面并非节约很多 管子一样是 51 3 之类 至 于锅筒及封头或管板之类 设计中有个不小于 6mm 的规定 6mm 和 8mm 或 10mm 相比能节 省多少 与日后频繁地爆管及结垢后的整体烧毁相比 经济上并不一定合算 3 3 结论结论 笔者认为对常压和自然循环采暖热水锅炉应有条件地提倡 例如 家庭用电加热 锅炉和烧油 汽 锅炉 功率在 5 104kcal h 以下 不管何种热水锅炉 都应经过认 真的具体计算 且使用的循环方式在工作压力下不会发生饱和沸腾及表面沸腾 总之 为安全计 热水锅炉既要有循环流速又要有压力 必须以不发生饱和沸腾及 表面沸腾为设计中的必要条件 关于小型热水锅炉自然