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【摘 要】 在常压热水锅炉房建设过程中，设计工作是其中的一个重要环节，设计环节的优劣直接关系到锅炉房的安全、经济、便捷可靠等各方面。基于此，本文对常压热水锅炉房设计的问题进行了具体分析。
【关键词】 常压；热水锅炉；锅炉房
常压热水锅炉又称无压热水锅炉，在我国应用已有三十多年历史。常压热水锅炉与承压热水锅炉相比，其最大优点是爆炸危险小，安全可靠，另外还具有造价低，结构简单制造容易，安装、运行、检修、管理方便等优点。近年来，常压热水锅炉用户日益增多，被广泛应用于机关、宾馆、学校、医院及小型工厂的采暖、空调及生活用热。
一、常压热水锅炉的特点
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，可用于供水温度≤95℃的热水供热系统，单台功率≤2.8MW。他具有以下特点：
1.采用开式锅筒，系统处于常压状态，本身无爆炸危险性、安全性高；
2.循环泵安装于锅炉的出水侧，降低了锅筒承受的压力；
3.循环泵兼有补水泵的功能，循环泵扬程计算方法与承压锅炉循环泵的计算方法有明显不同；
4.安装地点灵活，不受承压锅炉安装位置规定若干限制的约束；
5.锅炉的供水温度与循环泵入口处的水压有关。
二、常压锅炉房设计的具体措施分析
1.防止水击常压热水锅炉房供热系统易发生两类水击：
1）在循环泵启动时，由于系统上部管道内存留大量空气造成气阻而产生的水击
常压热水锅炉供热系统为开式循环系统，在循环泵关闭时易产生管道内循环水外泄，使系统上部管道出现倒空，另外循环水溶解的气体析出及锅炉关闭后循环水冷却收缩而吸入的空气都会使系统上部管道出现气相空间。当循环泵启动而管道内气体又无法及时排出时，易发生水击。这类水击危害极大，管道会产生巨大的噪声和强烈振动，甚至会使管道和系统上部散热器破裂。要预防这类水击的发生，应在系统最高处设计排气阀，并在运行过程中保证排气阀工作有效可靠。在系统中设置定压水箱（见图1），在循环泵关闭后，定压水箱可自动向系统补水排出气体，可有效防止水击的发生。在操作上应保证循环泵出口阀门缓慢开启，使系统内气体在水位逐渐升高的过程中排出。
图1 设置补水箱的常压热水锅炉系统流程
2）循环泵关闭时，由于回水管上自动启闭阀快速关闭产生的水击
在常压热水锅炉房供热系统中，为防止循环泵关闭时管道内循环水泄入锅炉使系统上部管道出现倒空现象，在靠近锅炉的回水管上安装自动启闭阀。当循环泵关闭时，自动启闭阀快速关闭。若不设置有效的泄压装置，在自动启闭阀快速关闭时极易产生水击，特别是在不设置定压水箱的上供下回式供热系统中，水击严重时易造成系统下部散热器破裂。目前，在常压热水锅炉房供热系统中出现的许多底层散热器破裂事故都由此原因造成。因此，在设有与循环泵连锁的自动启闭阀的常压热水锅炉房中，必须设泄压装置。目前常用的泄压方式是在自动启闭阀前与循环泵出口总管之间设置连通管，并安装逆止阀，一旦自动启闭阀前压力升高可将水泄入循环泵出口总管。另外，也可在自动启闭阀前设安全阀。
2.常压热水锅炉供热系统的设置方法
常压热水锅炉供热系统内设备和管道的连接方式与普通的有压锅炉系统相比，有许多不同之处。以机械循环式供热系统为例，其中显著的区别是，常压锅炉的热水循环泵设于锅炉之后，循环热水是从锅炉中抽出来的，用水泵加压后经管网送往热用户，在循环热水返回锅炉房时，应先经过除污器、减压阀和启闭阀，其中除污器与承压系统相同，是清除系统内杂质，保护设备正常运行所必不可少的，而后两种阀门为常压锅炉系统所特有，这是因为使循环管路内有压的水返回常压状态下的锅炉时，必须将回水减压。同时，由于系统运行中工况会不断变化，减压阀应具有调节功能才能适应运行的要求，于是这个减压阀是特制的，称为阻力调节阀。另外，为了防止循环泵突然停止运行可能造成循环管路被倒空等一系列事故，必需及时切断管路，特制的启闭阀就能起到这种作用。这两种阀门装在供热循环水管路上，也起着保证供热管网充水高度的作用，这两种阀门目前国内都有专门厂家生产。
以上是常压热水锅炉供热系统的最基本的构成部分。在实际应用中，这类供热系统通常有锅水直接循环式和二次水换热式两种供热形式，而锅水直接循环式通常又有单点定压式和双点定压式两种情况。这三种类型供热模式的基本构成及其水压图如图2，3，4所示。
图2 常压锅炉供热系统及水压图（单点定压式）
1.锅炉 2.循环泵 3.热用户 4.阻力调节阀 5.启闭阀 6.通大气水箱
3.回水自动启闭阀及阻力调节阀的设置
回水启闭阀的动作可以采用水力传动管、电动阀等形式，水力传动管形式较为简单，而且电动阀运行可靠性较差，建议优先采用水力传动的形式。常压热水锅炉回水管道内有压的热水返回常压状态的锅炉时，必须将回水减压，以防止锅炉承压，因此需要在回水管道上设置专门的阻力调节阀。阻力调节阀除可以将回水减压外，还可以根据系统运行工况进行调节，所以不能用普通的闸阀、截止阀、蝶阀代替，原因是普通阀门调节行程有限易造成磨损，从而影响系统正常工作。建议采用专用的阻力调节阀门使用。阻力调节阀的阻力应正好等于系统正常运行时高位水箱水位与锅炉锅筒水位的高度差产生的高度压头与调节阀前管道内流体剩余压头之和，否则阀门阻力大时可能造成高位水箱溢水，而阀门阻力小时又可能造成锅炉溢水。
4.锅炉定压补水箱的设置
常压热水锅炉系统必须设置锅炉定压补水箱，一方面可以等效增加锅炉锅筒容积，防止循环泵将锅炉水抽空，另一方面可以容纳锅炉溢水。《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》2009年版（以下简称《技术措施》）要求：“锅炉本体连接开口水箱时，水箱必须为开式，其最高水位不应超过锅筒最高水位”，这是根据常压热水锅炉本体不能承压的最基本要求做出的规定。另外，目前很多锅炉厂家在锅炉本体内锅筒上部直接连接锅炉膨胀水箱，这虽有投机取巧之嫌，但是并不违反锅炉本体最高处表压为零的强制要求。
5.防止气蚀
由于常压热水锅炉循环水泵设置在锅炉出水端，水泵吸水段为负压，锅炉出水温度较高，很容易在水泵内气化形成气蚀，影响水泵的正常使用。很多资料指出，必须保证锅炉最低水位与水泵吸水口中心线之间的高差要大于水泵吸水管段阻力之和，这样就可以消除水泵吸水段负压，从而防止水泵气蚀。笔者认为这种说法缺乏严谨性，应综合水泵必需气蚀余量、锅炉出水温度下气化压力等条件通过计算得出。
综上所述，在锅炉运行中应由经过专业培训的人员操作，并严格按操作规程操作。当然，防微杜渐，常压锅炉的设置位置应严格按照国家和地方关于锅炉的规范执行，避免万一，减少人员和财产的损失。
参考文献：
[1]刘雅莉，李晖，李连成，郑亚晶.常压热水供热锅炉房的设计[J].煤气与热力，2008，01：3-4.
[2]张燕，黄普，王佳，李昕.常压热水锅炉房设计运行的安全问题[J].煤气与热力，2008，03：1-3.
[3]李云，张兵强.燃气常压热水供热锅炉房的安全设计[J].煤气与热力，2009，03：3-5.
【关键词】 常压；热水锅炉；锅炉房
常压热水锅炉又称无压热水锅炉，在我国应用已有三十多年历史。常压热水锅炉与承压热水锅炉相比，其最大优点是爆炸危险小，安全可靠，另外还具有造价低，结构简单制造容易，安装、运行、检修、管理方便等优点。近年来，常压热水锅炉用户日益增多，被广泛应用于机关、宾馆、学校、医院及小型工厂的采暖、空调及生活用热。
一、常压热水锅炉的特点
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，可用于供水温度≤95℃的热水供热系统，单台功率≤2.8MW。他具有以下特点：
1.采用开式锅筒，系统处于常压状态，本身无爆炸危险性、安全性高；
2.循环泵安装于锅炉的出水侧，降低了锅筒承受的压力；
3.循环泵兼有补水泵的功能，循环泵扬程计算方法与承压锅炉循环泵的计算方法有明显不同；
4.安装地点灵活，不受承压锅炉安装位置规定若干限制的约束；
5.锅炉的供水温度与循环泵入口处的水压有关。
二、常压锅炉房设计的具体措施分析
1.防止水击常压热水锅炉房供热系统易发生两类水击：
1）在循环泵启动时，由于系统上部管道内存留大量空气造成气阻而产生的水击
常压热水锅炉供热系统为开式循环系统，在循环泵关闭时易产生管道内循环水外泄，使系统上部管道出现倒空，另外循环水溶解的气体析出及锅炉关闭后循环水冷却收缩而吸入的空气都会使系统上部管道出现气相空间。当循环泵启动而管道内气体又无法及时排出时，易发生水击。这类水击危害极大，管道会产生巨大的噪声和强烈振动，甚至会使管道和系统上部散热器破裂。要预防这类水击的发生，应在系统最高处设计排气阀，并在运行过程中保证排气阀工作有效可靠。在系统中设置定压水箱（见图1），在循环泵关闭后，定压水箱可自动向系统补水排出气体，可有效防止水击的发生。在操作上应保证循环泵出口阀门缓慢开启，使系统内气体在水位逐渐升高的过程中排出。
图1 设置补水箱的常压热水锅炉系统流程
2）循环泵关闭时，由于回水管上自动启闭阀快速关闭产生的水击
在常压热水锅炉房供热系统中，为防止循环泵关闭时管道内循环水泄入锅炉使系统上部管道出现倒空现象，在靠近锅炉的回水管上安装自动启闭阀。当循环泵关闭时，自动启闭阀快速关闭。若不设置有效的泄压装置，在自动启闭阀快速关闭时极易产生水击，特别是在不设置定压水箱的上供下回式供热系统中，水击严重时易造成系统下部散热器破裂。目前，在常压热水锅炉房供热系统中出现的许多底层散热器破裂事故都由此原因造成。因此，在设有与循环泵连锁的自动启闭阀的常压热水锅炉房中，必须设泄压装置。目前常用的泄压方式是在自动启闭阀前与循环泵出口总管之间设置连通管，并安装逆止阀，一旦自动启闭阀前压力升高可将水泄入循环泵出口总管。另外，也可在自动启闭阀前设安全阀。
2.常压热水锅炉供热系统的设置方法
常压热水锅炉供热系统内设备和管道的连接方式与普通的有压锅炉系统相比，有许多不同之处。以机械循环式供热系统为例，其中显著的区别是，常压锅炉的热水循环泵设于锅炉之后，循环热水是从锅炉中抽出来的，用水泵加压后经管网送往热用户，在循环热水返回锅炉房时，应先经过除污器、减压阀和启闭阀，其中除污器与承压系统相同，是清除系统内杂质，保护设备正常运行所必不可少的，而后两种阀门为常压锅炉系统所特有，这是因为使循环管路内有压的水返回常压状态下的锅炉时，必须将回水减压。同时，由于系统运行中工况会不断变化，减压阀应具有调节功能才能适应运行的要求，于是这个减压阀是特制的，称为阻力调节阀。另外，为了防止循环泵突然停止运行可能造成循环管路被倒空等一系列事故，必需及时切断管路，特制的启闭阀就能起到这种作用。这两种阀门装在供热循环水管路上，也起着保证供热管网充水高度的作用，这两种阀门目前国内都有专门厂家生产。
以上是常压热水锅炉供热系统的最基本的构成部分。在实际应用中，这类供热系统通常有锅水直接循环式和二次水换热式两种供热形式，而锅水直接循环式通常又有单点定压式和双点定压式两种情况。这三种类型供热模式的基本构成及其水压图如图2，3，4所示。
图2 常压锅炉供热系统及水压图（单点定压式）
1.锅炉 2.循环泵 3.热用户 4.阻力调节阀 5.启闭阀 6.通大气水箱
3.回水自动启闭阀及阻力调节阀的设置
回水启闭阀的动作可以采用水力传动管、电动阀等形式，水力传动管形式较为简单，而且电动阀运行可靠性较差，建议优先采用水力传动的形式。常压热水锅炉回水管道内有压的热水返回常压状态的锅炉时，必须将回水减压，以防止锅炉承压，因此需要在回水管道上设置专门的阻力调节阀。阻力调节阀除可以将回水减压外，还可以根据系统运行工况进行调节，所以不能用普通的闸阀、截止阀、蝶阀代替，原因是普通阀门调节行程有限易造成磨损，从而影响系统正常工作。建议采用专用的阻力调节阀门使用。阻力调节阀的阻力应正好等于系统正常运行时高位水箱水位与锅炉锅筒水位的高度差产生的高度压头与调节阀前管道内流体剩余压头之和，否则阀门阻力大时可能造成高位水箱溢水，而阀门阻力小时又可能造成锅炉溢水。
4.锅炉定压补水箱的设置
常压热水锅炉系统必须设置锅炉定压补水箱，一方面可以等效增加锅炉锅筒容积，防止循环泵将锅炉水抽空，另一方面可以容纳锅炉溢水。《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》2009年版（以下简称《技术措施》）要求：“锅炉本体连接开口水箱时，水箱必须为开式，其最高水位不应超过锅筒最高水位”，这是根据常压热水锅炉本体不能承压的最基本要求做出的规定。另外，目前很多锅炉厂家在锅炉本体内锅筒上部直接连接锅炉膨胀水箱，这虽有投机取巧之嫌，但是并不违反锅炉本体最高处表压为零的强制要求。
5.防止气蚀
由于常压热水锅炉循环水泵设置在锅炉出水端，水泵吸水段为负压，锅炉出水温度较高，很容易在水泵内气化形成气蚀，影响水泵的正常使用。很多资料指出，必须保证锅炉最低水位与水泵吸水口中心线之间的高差要大于水泵吸水管段阻力之和，这样就可以消除水泵吸水段负压，从而防止水泵气蚀。笔者认为这种说法缺乏严谨性，应综合水泵必需气蚀余量、锅炉出水温度下气化压力等条件通过计算得出。
综上所述，在锅炉运行中应由经过专业培训的人员操作，并严格按操作规程操作。当然，防微杜渐，常压锅炉的设置位置应严格按照国家和地方关于锅炉的规范执行，避免万一，减少人员和财产的损失。
参考文献：
[1]刘雅莉，李晖，李连成，郑亚晶.常压热水供热锅炉房的设计[J].煤气与热力，2008，01：3-4.
[2]张燕，黄普，王佳，李昕.常压热水锅炉房设计运行的安全问题[J].煤气与热力，2008，03：1-3.
[3]李云，张兵强.燃气常压热水供热锅炉房的安全设计[J].煤气与热力，2009，03：3-5.