關(guān)于燃?xì)庹婵斟仩t供熱技術(shù)的改進(jìn)研究

李衛(wèi)方

摘要 ：燃?xì)庹婵斟仩t是一種以天然氣為燃料的新型供熱設(shè)備，該設(shè)備具有占地小，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，是一種理想的小型供熱系統(tǒng)，目前市場(chǎng)上所售產(chǎn)品以國(guó)外品牌居多，設(shè)備造價(jià)較高，所以只在部分領(lǐng)域得到一定應(yīng)用。為了找出適合中國(guó)國(guó)情的發(fā)展方向，特結(jié)合燃?xì)庹婵斟仩t在實(shí)際運(yùn)行管理中的經(jīng)驗(yàn)，從工作原理、制造工藝、管理經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行參數(shù)、節(jié)能降耗措施等方面入手，對(duì)其進(jìn)行了深入研究，并重點(diǎn)對(duì)蒸汽式換熱和水浸式換熱方式進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 ：燃?xì)忮仩t 真空度 換熱效率 節(jié)能降耗

燃?xì)庹婵斟仩t是一套自動(dòng)化控制程度很高的供熱系統(tǒng)，在水、電、氣基本條件具備的條件下可以開(kāi)始工作，依靠眾多的溫度傳感器、壓力傳感器，控制系統(tǒng)可以安全地控制系統(tǒng)運(yùn)行，并且可以在真空度下降到一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟真空泵，始終保持負(fù)壓室內(nèi)的氣壓值符合運(yùn)行要求。如果真空泵運(yùn)行后仍不能使負(fù)壓室的氣壓值達(dá)到要求，系統(tǒng)會(huì)在預(yù)設(shè)的某個(gè)氣壓值下自動(dòng)停機(jī)。

一、燃?xì)庹婵斟仩t目前發(fā)展?fàn)顩r

1972年，瑞士的蘇黎士理工大學(xué)創(chuàng)造了真空熱水鍋爐的基本原理。1975年日本TAKUMA公司據(jù)此原理開(kāi)發(fā)出了真空熱水鍋爐，后來(lái)逐步在歐美等國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)在80年代后期開(kāi)始研制真空熱水鍋爐，但由于無(wú)法解決鍋爐在密封的真空狀態(tài)下水和鐵發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成不相溶氣體導(dǎo)致真空度不斷下降的問(wèn)題，一直未得到推廣。2000年以后，國(guó)內(nèi)的鍋爐廠家開(kāi)始生產(chǎn)燃?xì)庹婵斟仩t，主要有浙江力聚、內(nèi)蒙古富士特 、河南銀晨、蘇州航星、常州上能等。

二、燃?xì)庹婵斟仩t的工作原理

燃?xì)庹婵斟仩t是利用水在不同的壓力下，沸騰溫度有所差異的特性來(lái)進(jìn)行工作的。機(jī)組內(nèi)用來(lái)?yè)Q熱的熱媒水被封閉于氣壓值在-0.02Mpa以下的負(fù)壓室內(nèi)，當(dāng)熱媒水被加熱到約93℃時(shí)，就會(huì)在水面產(chǎn)生相同溫度的蒸汽。蒸汽通過(guò)管式熱交換器把熱能傳遞到管內(nèi)的冷水，冷水被加熱升溫后會(huì)被循環(huán)到熱水罐內(nèi)存藏備用，而管外的水蒸汽則被冷凝成水滴滴回水面被重新加熱，從而完成循環(huán)過(guò)程。

三、 燃?xì)庹婵斟仩t目前存在的優(yōu)、缺點(diǎn)

1、優(yōu)點(diǎn)：

①使用安全，壽命長(zhǎng)： 鍋爐在負(fù)壓狀態(tài)下低溫運(yùn)行，安全可靠，無(wú)膨脹爆炸的危險(xiǎn)，換熱器在密封環(huán)境中換熱，換熱過(guò)程不消耗熱媒水，不產(chǎn)生水垢，鍋爐使用壽命可達(dá)20年以上。

②安裝簡(jiǎn)單，管理方便：用戶(hù)安裝使用真空熱水鍋爐不需要注冊(cè)登記，安裝后不必辦理使用登記注冊(cè)手續(xù)。使用后不需要年檢，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制運(yùn)行，無(wú)須專(zhuān)人值守。

③換熱效率高，節(jié)能環(huán)保：鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，使用占地面積??；內(nèi)置式換熱器換熱效率高；間接式加熱，提供的熱水水質(zhì)清潔；燃燒器燃燒效率高，噪音、廢氣排放達(dá)到國(guó)家一類(lèi)地區(qū)排放要求。

2、 缺點(diǎn)：

①提供的熱水溫度較低：一般常壓熱水鍋爐出的熱水可以達(dá)到95度以上，而真空熱水鍋爐在負(fù)壓下運(yùn)行，產(chǎn)生的蒸汽溫度一般在70～80度之間，得到的熱水溫度一般在60～70度之間。

②系統(tǒng)造價(jià)成本高：真空熱水鍋爐對(duì)爐體材料在抗壓，抗老化方面有著特殊的要求，再加上需要配置進(jìn)口燃燒器，高品質(zhì)的真空泵及穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)，因此其鍋爐價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)要高很多。

③維護(hù)工作麻煩：維護(hù)工作主要體現(xiàn)在負(fù)壓條件保障上，需要不斷維持其真空環(huán)境，特別是真空泵的維護(hù)比較麻煩。

④使用燃?xì)庹婵諢崴仩t供暖，需配備專(zhuān)門(mén)的儲(chǔ)水罐和循環(huán)泵。

四、 燃?xì)庹婵斟仩t的改進(jìn)內(nèi)容

1、控制系統(tǒng)擴(kuò)展：

目前燃?xì)忮仩t的控制系統(tǒng)多數(shù)不具備遠(yuǎn)程控制功能，操作人員需要到鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作或巡視，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也給操作人員帶來(lái)了人身安全隱患。未來(lái)的控制系統(tǒng)將會(huì)設(shè)置遠(yuǎn)程通訊接口，將鍋爐的各種溫度參數(shù)、壓力參數(shù)、工作狀態(tài)等信號(hào)傳到值班室監(jiān)控電腦上，并執(zhí)行監(jiān)控電腦下達(dá)的各種指令，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作。值班人員通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦即可了解鍋爐的運(yùn)行情況，對(duì)鍋爐進(jìn)行各種遠(yuǎn)程操作，如果再配合現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)，值班人員可完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控鍋爐的目的。

2、換熱方式改進(jìn)

目前的“水→汽→水”的換熱方式在實(shí)際應(yīng)用中有以下缺點(diǎn)：一是蒸汽遇冷凝結(jié)成水時(shí)會(huì)在金屬換熱器的表面形成一層水膜，隨著凝結(jié)水的增多才會(huì)滴落。但是上層換熱器上的凝結(jié)水首先會(huì)滴落到下層換熱器上，然后再依次向下滴落直到最后落回蒸發(fā)室，凝結(jié)水滴落過(guò)程會(huì)吸收部分熱量，從而降低蒸汽溫度，而蒸汽需要首先加熱附在換熱器表面的水膜才能把熱能置換到換熱器內(nèi)部的水中，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降，特別是在蒸汽量不足或者用水負(fù)荷過(guò)大時(shí)，該現(xiàn)象更為明顯。二是蒸汽加熱升溫快，降溫也快，燃燒器工作不久就會(huì)達(dá)到設(shè)定溫度而停爐，然后隨著溫度的快速降低又重新啟動(dòng)，頻繁的啟動(dòng)會(huì)造成燃?xì)獾睦速M(fèi)和相關(guān)設(shè)備壽命的嚴(yán)重縮短。

在一次檢修試機(jī)工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)換熱器有三分之一浸入熱媒水中后，鍋爐換熱性能提高明顯，鍋爐啟動(dòng)到停機(jī)的間隔時(shí)間由原來(lái)的7～8分鐘延長(zhǎng)到2個(gè)小時(shí)左右，熱水輸出溫度穩(wěn)定提高3℃?？梢?jiàn)換熱器直接在水中加熱可以明顯改進(jìn)燃?xì)庹婵斟仩t的換熱效率和使用性能?？紤]到熱水供應(yīng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性，熱媒水的添加量應(yīng)與一小時(shí)的熱水使用量接近，并且不能超過(guò)換熱室容積的2/3，這樣才能保證正常的熱水供應(yīng)。此時(shí)維持換熱室內(nèi)的真空度不是為了低溫產(chǎn)生蒸汽，而是使鍋爐始終保持負(fù)壓運(yùn)行，提高鍋爐安全運(yùn)行系數(shù)。下圖是兩種換熱方式的原理比較圖。

3、分體生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)裝配

現(xiàn)有燃?xì)庹婵斟仩t系統(tǒng)均為一體化設(shè)計(jì)思路，體積雖小但質(zhì)量很大。一臺(tái)出廠檢驗(yàn)合格的鍋爐在經(jīng)過(guò)運(yùn)輸和安裝之后仍然有可能出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。如焊點(diǎn)開(kāi)裂、爐體變形、儀表?yè)p壞等。為了解決以上問(wèn)題，燃燒室、燃燒器、控制器、換熱器和換熱室應(yīng)分體設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)輸，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。熱媒水采用工業(yè)用蒸餾水，在施工現(xiàn)場(chǎng)灌裝。分體生產(chǎn)的零部件只要控制好加工精度，做好工廠測(cè)試，那么現(xiàn)場(chǎng)組裝將不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有任何影響。

4、增加節(jié)能降耗設(shè)施

燃?xì)庹婵斟仩t工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高溫廢氣（可高達(dá)300℃），如果不加以熱量回收，直接排放到大氣中去，就會(huì)造成熱量的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境也產(chǎn)生不良影響，因此設(shè)置煙氣熱量回收裝置不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，同時(shí)也是對(duì)環(huán)境采取的一種有效保護(hù)措施。所以加裝煙道換熱器是首選。

煙道換熱器的冷水進(jìn)口和熱水進(jìn)口分別并接到鍋爐換熱器的回水口和出水口上，可利用熱水管網(wǎng)中的循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)壓力實(shí)現(xiàn)水流在吸熱盤(pán)管內(nèi)的流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)熱量的回收再利用。

五、總結(jié)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的配置可以實(shí)現(xiàn)天然氣真空鍋爐的遠(yuǎn)程操控功能，改善管理人員工作環(huán)境，降低人工成本和危險(xiǎn)因素；水浸式換熱方式解除了鍋爐對(duì)真空度的依賴(lài)，縮小了鍋爐體積，降低了運(yùn)輸、安裝、維修維護(hù)難度，增加了鍋爐換熱效率，提高了熱水出水溫度和穩(wěn)定度，延長(zhǎng)了鍋爐使用壽命；煙道換熱器實(shí)現(xiàn)了熱量回收再利用，降低了鍋爐工作對(duì)外界環(huán)境的影響。因此，按照本文提出的改進(jìn)思路生產(chǎn)出的燃?xì)庹婵斟仩t將非常適合在中國(guó)廣大地區(qū)推廣使用。