承压热水锅炉(电极承压热水锅炉)

在空调节系统的设计中,冷热源的方案选择因关系到一次投资和运行管理费用而备受关注。对于采用集中空调节系统的工业与民用建筑冷热源,笔者认为采用冷水机组和油(气)热水锅炉是冷热源的首选方案。夏季采用离心式(螺杆式)冷水机组提供7℃~12℃冷水,冬季采用燃油(气)热水锅炉提供50℃~60℃热水。目前燃油(气)热水锅炉很多,如压力热水锅炉、常压热水锅炉、real 空热水锅炉等,因其安全、高效而受到用户的重视。

两种热水锅炉的比较

2.1压力热水锅炉:

承压热水锅炉是一种装有水的锅筒,在炉内直接燃烧加热形成热水。由于锅炉出水温度较高,压力锅炉的进出水温度一般为95℃~70℃。但是空调节系统的供回水温度为50℃~60℃,因此系统需要另设一台水-水换热器。这使得空热水调节系统必须配备一次水和二次水两个系统,系统复杂,房间面积大。

2.2常压热水锅炉:

常压热水锅炉也叫大油热水器。锅炉燃烧加热热媒水,换热盘管浸入热媒水中。加热介质水加热后,空盘管内调节循环水利用水-水热交换原理加热。由于锅筒内的热媒水与大气相通,需要补充热媒水,使热媒水不断蒸发,会使热媒水的水质恶化。水-水换热盘管表面容易结垢,降低换热效率。为了提高水-水换热效率,采用内循环泵强制热媒水流动,增加了运行成本。

2.3真空热水锅炉

True 空热水锅炉利用负压下的汽水换热(true 空冷凝换热)对换热盘管中的空调节循环水进行加热。热媒水在封闭的空室内,处于蒸发和冷凝的循环中,不会减少,水质不稳定。此外,由于蒸汽-水热交换,热交换效率更高,并且由于在负压下运行,因此更安全可靠。

真空热水锅炉的特点

3.1安全可靠性:由于真空锅炉始终在负压下运行,不存在膨胀、爆炸的危险,使其具有常压锅炉和压力锅炉无法比拟的安全可靠性性能。

3.2使用寿命长:由于甄珍空锅炉采用高纯度的热媒水,经过特殊脱氧处理,炉内不结垢,炉内保持高-甄珍空无氧状态,大大降低了炉内腐蚀。机组出厂前,一次性充入热媒水,热媒水在密闭空室内反复蒸发冷凝。据相关资料显示,常压热水锅炉通常使用8~10年,而真正的空锅炉的使用寿命一般在15年以上。

3.3多重安全防护,确保甄空锅炉运行安全。

3.4高效:由于汽水换热,整个换热盘管被负压饱和蒸汽包围,处于湿盘管的工作状态,换热效率远高于汽水换热。所以真空锅炉体积更小,效率更高,对于机房较小的地方更有利。而且由于采用了汽水换热,预热时间更短,节约了运行成本。

4 空热水锅炉的工作原理

4.1 True 空热水锅炉在不同的压力下使用不同的水沸腾温度工作,例如,在一个大气压(1巴)下,水的沸腾温度为100℃。当压力低于1巴时,水的沸点低于100℃;压力为0.7巴,沸点为90℃;压力为0.3巴,沸点为70℃。压力为0.1巴,沸点为40℃。(详见图1)

(图1)不同压力下水的蒸发温度

4.2真空热水锅炉的内空室由真空泵泵送后,形成具有一定真空度的真空腔。炉膛燃烧后,热媒水在真空腔内沸腾汽化,产生负压蒸汽。管外的负压水蒸气被冷却凝结成水滴,水滴回落到液面后再被加热汽化,从而完成整个循环过程。(详见图2)

(图2)镇空锅炉示意图

4.3真空热水锅炉一般采用出水温度来控制燃烧器的开度。当空调节供水温度至60℃时,燃烧器停止工作。由于真空空锅炉出厂前已抽真空空且炉内绝对压力为5Pa,炉内水蒸气始终饱和,燃烧器一工作热媒水就蒸发,保证了运行的稳定性和控制的准确性。

真空热水锅炉运行的关键是保证炉内真空度,锅炉应始终保持炉内真空状态。保证炉内的真空度,不仅是为了保证锅炉的安全,使其始终能在负压下运行,也是为了保证换热器的换热效率。一旦有少量空气体进入炉膛,这部分空气体会形成不凝性气体,附着在换热器表面,降低换热效率。此时可启动真空泵,确保炉内真空度。

4.4真空热水锅炉,正常工作温度低于90℃,工作压力小于0.7bar(绝对压力),为真空容器。在锅炉本体的设计中,考虑了多个安全保护装置:

4.4.1温度保护装置:装有与控制器连接的高灵敏度温度传感器。当热媒水温度超过设定温度(95℃)时,机组会自动报警并停止所有输出。

4.4.2压力保护装置:提供高灵敏度的真空压力控制器。当炉内压力高于设定压力(1.0巴)时,机组将自动报警并停止所有输出。

4.4.3机组配有机械防爆溶塞:当机组的温度控制和压力控制失灵时,机组设定的低熔点合金溶塞在温度超过设定值时会自动泄压,使炉膛与大气连通,从根本上消除机组爆炸的可能性。

4.4.4机组配有高低水位控制电极,确保炉内热媒水量在正常范围内。如果超出一定范围,机组会自动报警。

5 空热水锅炉与常压热水锅炉的量价比较

由于承压热水锅炉系统的复杂性,目前冬季供暖多采用real 空热水锅炉和常压热水锅炉空,两种锅炉的价格和体积对比如下:

真空热水锅炉与常压热水锅炉的价格比较;

真空热水锅炉与常压热水锅炉的容积比较;

以上体积对比直接根据样品计算,不包括燃烧器部分。

从上表可以看出,真空热水锅炉的体积比常压热水锅炉小30%以上,价格基本相同。在大容量锅炉中,真空热水锅炉仍有些许优势。常压热水锅炉价格较高,可能是因为锅炉内置换热器面积比实空热水锅炉大,需要设置内循环泵。

6国家质量监督检验检疫总局对热水锅炉使用的要求

True 空锅炉因其独特的工作原理而有着广泛的应用。

根据国家质量监督检验检疫总局2002年5月发布的《汉(2002)288号》文件,第六条明确规定了贞空相变锅炉的相关管理措施:“贞空相变锅炉因其介质循环压力低于大气压,不会发生爆炸。制造商应按标准制造真空锅炉,并承担通知用户(包括锅炉安装人员)安全使用和确保锅炉系统在使用过程中始终处于真空状态的法律责任。真空相变锅炉的安装单位对满足制造企业规定的安装要求的安装质量负责。符合上述要求的真空相变锅炉,安装后无需经质量技术监督行政主管部门锅炉压力容器安全监察机构确认,也无需办理使用登记手续。”

同时,对于压力和常压热水锅炉,技术质量监督部门仍有注册和年检的要求。由于real 空热水锅炉不属于压力容器,因此real 空热水锅炉的使用可以免于注册和年检,其操作人员也不需要持有锅炉工就业证,这对于业主来说无疑是非常方便和经济的,也使得real 空热水锅炉的使用范围更广。

7用例分析

苏州富士好世界酒店位于新区狮山路。该建筑最初设计为购物中心,总建筑面积约1.5万平方米。施工图设计于1995年初完成,1996年完成。根据苏州地区的特点,对于一般的商场设计,当时只考虑夏季空规定,不考虑冬季供暖。制冷机房位于一楼辅助用房,设计选用1台1750千瓦离心式冷水机组和2台465千瓦多头往复式冷水机组。设备末端采用新风机组吊装空调节器的处理方案。

1999年底,“福记”迁入新区,将该楼出租十年,并将其改造为餐饮业。作为原设计师,笔者参与了改造工程的设计。改建成酒店后,包厢将改为风机盘管加新风和末端排风系统,大堂保留原吊装单元加新风的处理方案。

由于酒店冬季需要供暖,冬季热源的方案已经和业主讨论过多次。本着节约一次性投资和运行成本、无需专业锅炉工人操作管理简单的原则,最终选择了两台930KW实空热水锅炉。

在设计中,底层有一个锅炉房,门窗正对外部。锅炉房用砖墙与底层的其他房间隔开。锅炉房配有两台930千瓦燃油真空热水锅炉和三台热水循环泵,两用一备。(空输水管道流量见图3)

(图3) 空电力调节系统热水管道流程图

由于餐饮行业的特殊性,为了降低运营成本,空的调整一般都是间歇运行。也就是客人到了就开门,客人走了就关门。“福记”每天中午和晚上各举行两个小时。根据运行人员的报告,锅炉启动后30分钟内可将供水温度调节至空。(笔者认为如果空调节结束关闭,只运行空输水系统,预热时间会大大减少。)一般锅炉启动后,不需要专人看管,操作人员也每隔一小时观察一次,被工人戏称为“笨锅炉”。锅炉停运后,工人报告空调节系统可继续运行30分钟,此时系统水温降至30℃左右。

自1999年12月以来,两台真空热水锅炉已经运行了五个冬天。据操作人员介绍,没有故障,运行一直很正常,平时也不需要任何维护,所以操作很简单。由于真实空热水锅炉燃料和厨房燃料共用一个储油箱,无法准确计算真实空热水锅炉的油耗。

8问题讨论

True 空热水锅炉采用负压蒸汽间接加热,因此换热器可承受系统的高水压,因此true 空热水锅炉可广泛应用于大中型空调度工程作为冬季热源,在改造工程中具有一定的优势。因为不需要经过技术监督局和专业锅炉操作人员的审核,给业主的使用和管理带来了很多便利。

8.1消防设计的批准

目前消防建设和审查部门对承压热水锅炉、常压热水锅炉和real 空热水锅炉,由于工作压力和工作原理不同,并没有区别对待,仍然一视同仁。我认为,由于real 空热水锅炉工作原理的特殊性,其本体类似于换热器、空气体处理器或制冷机组中的蒸发盘管,只需根据消防设计要求设计其燃料输送系统(油箱、日用油箱、输油管道系统或燃气管道系统),而对于real 空热水锅炉,

8.2同时供应空混合热水和热水

目前甄空热水锅炉的相关数据均表明,空通过增加一套换热盘管,可以同时提供采暖和热水供应。但由于空是连续运行,是比较稳定的负荷,而热水供应是间歇供应,是变化较大的负荷。为了满足热水供应的运行,一般通过旁路开启空调节循环水管来解决。当然,应设置一定的控制装置,使空调节循环水温度满足设计要求。

8.3地理使用的限制

由于真空锅炉始终在负压下运行,其出水温度普遍低于90℃,限制了自然对流供暖工程在我国北方地区的应用。

8.4真空锅炉是否有正压

在高海拔地区,由于当地气压低。(西藏拉萨冬季大气压力为0.68bar,四川甘孜冬季大气压力为0.67bar)这时会不会出现锅炉内部压力高于锅炉外部压力,使锅炉在正压下运行的情况?制造商在产品设计中考虑过这个问题吗?

9结论

True 空热水锅炉在日韩市场很大,有很多年的历史。近年来,它在中国逐渐被使用。但由于其加工要求高,小容量机型价格略高于常压锅炉,使得其在竞争中并不完全占优势。但由于其结构的特殊性,不需要经过技术监督局和专业锅炉操作人员的审核和检查,这也吸引了不少业主。目前,在西气东输工程的背景下,西部丰富的油气资源将供应给长三角经济发达地区,这将调整我们的能源结构,燃气真空锅炉将得到更广泛的应用。

作者:徐立凡。本文来源于网络。

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