常压热水锅炉房工艺分析及系统优化

常压热水锅炉房工艺分析及系统优化摘要：文章对常压热水锅炉供热系统进行了分析，对该系统的循环水泵扬程计算进行了优化：根据系统供热高度与下降管阻力的大小关系不同，分别推导出了循环水泵扬程的计算公式；对常压及承压供热系统进行了技术经济对比分析，并对小型供热系统是否选择常压锅炉进行了量化分析：当供热系统中楼房层数不超过3层时，宜选择常压热水锅炉房供热系统。关键词：常压热水锅炉房；循环水泵扬程；供热系统；热力系统；燃烧系统中图分类号：TS262文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）03-0026-03根据小型和常压热水锅炉安全监察规定的定义，常压热水锅炉是指锅炉本体开孔或者用连通管与大气相通，在任何情况下，锅炉本体顶部表压为零的锅炉。因锅炉水体与大气相通，从根本上消除了锅炉爆炸的可能性，故常压锅炉具有制造、监察、检验要求低，造价低，安装地点受限小等突出的优点。近年，常压热水锅炉在油田范围内使用较多，主要用于加气母站、注水站、前线生活点等小型站场冬季采暖。本文主要是在总结常压热水锅炉房设计实践的基础上，澄清常压热水锅炉房的设计工艺及适用范围，明确循环水泵的选型计算方法。1工艺流程常压热水锅炉房的工艺流程主要分为热力系统与燃烧系统。常压热水锅炉的燃烧系统与承压热水锅炉相同，其采用成熟、可靠的燃烧器、炉前燃气系统及控制系统，保证锅炉燃烧安全、稳定，本文中不再论述。常压热水锅炉房的典型热力系统图见图1。常压热水锅炉房与承压热水锅炉房系统最显著的区别是：常压热水锅炉的循环水泵设置在锅炉的出水侧，而承压热水锅炉的循环水泵设置在锅炉的进水侧。常压热水锅炉房系统流程为：热水出水由循环水泵从锅炉抽出加压后，经供水管网送入暖气片，散热后的热水回水通过回水管网进入锅炉房，依次经过除污器、回水启闭阀及调节阀后，进入锅炉加热，完成一个循环。除污器作用是过滤循环水中杂质，其选型与承压热水锅炉系统除污器相同。回水启闭阀、阻力调节阀则是常压热水锅炉系统特有的阀门。回水启闭阀的作用是在循环水泵停止运行时，同时切断回水管路，防止系统中高处的热水通过重力回流至锅炉，进而造成热水从开式水箱中溢出。阻力调节阀在供热高度较高时需设置，其作用是增大下降管的阻力，防止下降管路水流过快返回锅炉，造成系统高处管道倒空、热水从开式水箱中溢出。阻力调节阀在工况变化时也可起到调节作用。在工程设计中，也可通过缩小下降管段管径的方法来增大下降管的阻力，起到阻力调节阀所起的作用。开式水箱可视为常压热水锅炉的组成部分，通过连通管与常压锅炉相连接，起到补水稳压（常压）的作用。2系统优化2.1循环水泵选型优化在常压热水锅炉供热系统中，循环水泵的作用是将热水抽送到任意高度的热用户，并使热水克服系统阻力不断运行。循环水泵流量的计算方法与承压锅炉循环水泵一致，采用下式进行计算：循环水泵扬程的计算方法与承压锅炉循环水泵扬程计算差别较大，需根据水力学基本原理进行推导计算。如图2所示，系统供热高度为供热系统最高点高度与开式水箱液位的高度差H1。设A点至B点为管路上升段，该段管路阻力为H2；设B点至A点为管路下降段，该段管路阻力为H3。循环水泵扬程应根据H1与H3大小关系的不同，采用不同公式进行计算。通过上述分析，本文对常压锅炉系统循环水泵扬程计算进行了推导计算，针对不同情况，给出了式（3）、式（4），在进行设计选型时能有效降低循环水泵扬程，从而减小水泵电机功率，节省运行费用，并且节省初期投资。2.2供热系统的合理选择如何确定合理的供热系统类型（常压系统或承压系统），需要根据项目情况进行具体的分析对比，本文提供一个思路供参考。首先，应根据供热区域的总平面及周围环境进行供热系统的选择。如锅炉房需要与餐厅、浴室等人员较为密集的房间合建或锅炉房紧邻人员密集场所时，出于安全性的考虑，宜选择常压热水锅炉系统。如周围环境允许建设承压热水锅炉房，则应对两种供热系统的经济性进行分析对比，以确定供热形式。下面对两种供热系统的经济性进行分析对比。图3承压热水锅炉房热力系统图首先，从初期投资分析。如图3所示，承压系统较常压系统多出补给水泵，所以相应的在设备投资、房间占地、配电自控等方面均比常压系统高。但就整个供热系统来讲，该部分投资所占比例较小，可视为两系统初期投资基本相同。其次，从运行成本分析。锅炉房运行成本主要由燃料费、电费、水费、人工费、维修费等组成。对同一个供热系统，常压系统与承压系统在燃料费、水费、人工费、维修费等方面均基本相同，运行成本差别主要体现在电费方面。细分电费构成，电费主要由鼓风机电耗、循环水泵电耗、补给水泵电耗（承压系统）构成。其中两系统鼓风机电耗相同，补给水泵因配电功率远小于循环水泵配电功率，为简化分析，忽略不计。则两系统的电费差别主要是由循环水泵耗电不同造成，下面将详细分析。3小型供热系统类型选择的量化分析常压热水锅炉在油田范围内主要用于小型站场冬季采暖，下面对小型供热系统进行量化分析。对小型供热系统来说，下降管路阻力H3是一个比较固定的值，可以进行大致计算。H3由采暖单体内阻力、外网阻力及锅炉房内部阻力相加构成。根据类似工程经验，小型供热系统中，采暖单体内部阻力较小，一般约为1mH2O；小型系统供热半径多在200m左右，外网阻力一般约为2mH2O；锅炉房内部阻力一般约为4mH2O；则H3的值一般为7mH2O。根据前文所述，当H17mH2O，采用常压热水供热系统更具经济性，反之，承压系统更经济。在实际工程中，开式水箱液位一般在3m左右，故当供热系统最高点相对于锅炉间地坪为10m（约3层楼）及以下时，常压热水供热系统是合理的选择。4结语对常压热水锅炉房供热系统，应根据供热高度与下降管阻力的大小关系不同，由式（3）、式（4）确定循环水泵的扬程。应根据项目实际情况确定合理的供热系统类型（常压系统或承压系统）。对小型供热系统，当供热单体层数不超过3层时，宜选择常压热水锅炉房供热系统。参考文献1小型和常压热水锅炉安全监察规定S.国家质量技术监