常壓熱水鍋爐房工藝分析及系統(tǒng)優(yōu)化

常壓熱水鍋爐房工藝分析及系統(tǒng)優(yōu)化摘要：文章對常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)進行了分析，對該系統(tǒng)的循環(huán)水泵揚程計算進行了優(yōu)化：根據(jù)系統(tǒng)供熱高度與下降管阻力的大小關(guān)系不同，分別推導(dǎo)出了循環(huán)水泵揚程的計算公式；對常壓及承壓供熱系統(tǒng)進行了技術(shù)經(jīng)濟對比分析，并對小型供熱系統(tǒng)是否選擇常壓鍋爐進行了量化分析：當(dāng)供熱系統(tǒng)中樓房層數(shù)不超過3層時，宜選擇常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：常壓熱水鍋爐房；循環(huán)水泵揚程；供熱系統(tǒng)；熱力系統(tǒng)；燃燒系統(tǒng)中圖分類號：TS262文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2013）03-0026-03根據(jù)小型和常壓熱水鍋爐安全監(jiān)察規(guī)定的定義，常壓熱水鍋爐是指鍋爐本體開孔或者用連通管與大氣相通，在任何情況下，鍋爐本體頂部表壓為零的鍋爐。因鍋爐水體與大氣相通，從根本上消除了鍋爐爆炸的可能性，故常壓鍋爐具有制造、監(jiān)察、檢驗要求低，造價低，安裝地點受限小等突出的優(yōu)點。近年，常壓熱水鍋爐在油田范圍內(nèi)使用較多，主要用于加氣母站、注水站、前線生活點等小型站場冬季采暖。本文主要是在總結(jié)常壓熱水鍋爐房設(shè)計實踐的基礎(chǔ)上，澄清常壓熱水鍋爐房的設(shè)計工藝及適用范圍，明確循環(huán)水泵的選型計算方法。1工藝流程常壓熱水鍋爐房的工藝流程主要分為熱力系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)。常壓熱水鍋爐的燃燒系統(tǒng)與承壓熱水鍋爐相同，其采用成熟、可靠的燃燒器、爐前燃氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，保證鍋爐燃燒安全、穩(wěn)定，本文中不再論述。常壓熱水鍋爐房的典型熱力系統(tǒng)圖見圖1。常壓熱水鍋爐房與承壓熱水鍋爐房系統(tǒng)最顯著的區(qū)別是：常壓熱水鍋爐的循環(huán)水泵設(shè)置在鍋爐的出水側(cè)，而承壓熱水鍋爐的循環(huán)水泵設(shè)置在鍋爐的進水側(cè)。常壓熱水鍋爐房系統(tǒng)流程為：熱水出水由循環(huán)水泵從鍋爐抽出加壓后，經(jīng)供水管網(wǎng)送入暖氣片，散熱后的熱水回水通過回水管網(wǎng)進入鍋爐房，依次經(jīng)過除污器、回水啟閉閥及調(diào)節(jié)閥后，進入鍋爐加熱，完成一個循環(huán)。除污器作用是過濾循環(huán)水中雜質(zhì)，其選型與承壓熱水鍋爐系統(tǒng)除污器相同?；厮畣㈤]閥、阻力調(diào)節(jié)閥則是常壓熱水鍋爐系統(tǒng)特有的閥門?；厮畣㈤]閥的作用是在循環(huán)水泵停止運行時，同時切斷回水管路，防止系統(tǒng)中高處的熱水通過重力回流至鍋爐，進而造成熱水從開式水箱中溢出。阻力調(diào)節(jié)閥在供熱高度較高時需設(shè)置，其作用是增大下降管的阻力，防止下降管路水流過快返回鍋爐，造成系統(tǒng)高處管道倒空、熱水從開式水箱中溢出。阻力調(diào)節(jié)閥在工況變化時也可起到調(diào)節(jié)作用。在工程設(shè)計中，也可通過縮小下降管段管徑的方法來增大下降管的阻力，起到阻力調(diào)節(jié)閥所起的作用。開式水箱可視為常壓熱水鍋爐的組成部分，通過連通管與常壓鍋爐相連接，起到補水穩(wěn)壓（常壓）的作用。2系統(tǒng)優(yōu)化2.1循環(huán)水泵選型優(yōu)化在常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)中，循環(huán)水泵的作用是將熱水抽送到任意高度的熱用戶，并使熱水克服系統(tǒng)阻力不斷運行。循環(huán)水泵流量的計算方法與承壓鍋爐循環(huán)水泵一致，采用下式進行計算：循環(huán)水泵揚程的計算方法與承壓鍋爐循環(huán)水泵揚程計算差別較大，需根據(jù)水力學(xué)基本原理進行推導(dǎo)計算。如圖2所示，系統(tǒng)供熱高度為供熱系統(tǒng)最高點高度與開式水箱液位的高度差H1。設(shè)A點至B點為管路上升段，該段管路阻力為H2；設(shè)B點至A點為管路下降段，該段管路阻力為H3。循環(huán)水泵揚程應(yīng)根據(jù)H1與H3大小關(guān)系的不同，采用不同公式進行計算。通過上述分析，本文對常壓鍋爐系統(tǒng)循環(huán)水泵揚程計算進行了推導(dǎo)計算，針對不同情況，給出了式（3）、式（4），在進行設(shè)計選型時能有效降低循環(huán)水泵揚程，從而減小水泵電機功率，節(jié)省運行費用，并且節(jié)省初期投資。2.2供熱系統(tǒng)的合理選擇如何確定合理的供熱系統(tǒng)類型（常壓系統(tǒng)或承壓系統(tǒng)），需要根據(jù)項目情況進行具體的分析對比，本文提供一個思路供參考。首先，應(yīng)根據(jù)供熱區(qū)域的總平面及周圍環(huán)境進行供熱系統(tǒng)的選擇。如鍋爐房需要與餐廳、浴室等人員較為密集的房間合建或鍋爐房緊鄰人員密集場所時，出于安全性的考慮，宜選擇常壓熱水鍋爐系統(tǒng)。如周圍環(huán)境允許建設(shè)承壓熱水鍋爐房，則應(yīng)對兩種供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析對比，以確定供熱形式。下面對兩種供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析對比。圖3承壓熱水鍋爐房熱力系統(tǒng)圖首先，從初期投資分析。如圖3所示，承壓系統(tǒng)較常壓系統(tǒng)多出補給水泵，所以相應(yīng)的在設(shè)備投資、房間占地、配電自控等方面均比常壓系統(tǒng)高。但就整個供熱系統(tǒng)來講，該部分投資所占比例較小，可視為兩系統(tǒng)初期投資基本相同。其次，從運行成本分析。鍋爐房運行成本主要由燃料費、電費、水費、人工費、維修費等組成。對同一個供熱系統(tǒng)，常壓系統(tǒng)與承壓系統(tǒng)在燃料費、水費、人工費、維修費等方面均基本相同，運行成本差別主要體現(xiàn)在電費方面。細分電費構(gòu)成，電費主要由鼓風(fēng)機電耗、循環(huán)水泵電耗、補給水泵電耗（承壓系統(tǒng)）構(gòu)成。其中兩系統(tǒng)鼓風(fēng)機電耗相同，補給水泵因配電功率遠小于循環(huán)水泵配電功率，為簡化分析，忽略不計。則兩系統(tǒng)的電費差別主要是由循環(huán)水泵耗電不同造成，下面將詳細分析。3小型供熱系統(tǒng)類型選擇的量化分析常壓熱水鍋爐在油田范圍內(nèi)主要用于小型站場冬季采暖，下面對小型供熱系統(tǒng)進行量化分析。對小型供熱系統(tǒng)來說，下降管路阻力H3是一個比較固定的值，可以進行大致計算。H3由采暖單體內(nèi)阻力、外網(wǎng)阻力及鍋爐房內(nèi)部阻力相加構(gòu)成。根據(jù)類似工程經(jīng)驗，小型供熱系統(tǒng)中，采暖單體內(nèi)部阻力較小，一般約為1mH2O；小型系統(tǒng)供熱半徑多在200m左右，外網(wǎng)阻力一般約為2mH2O；鍋爐房內(nèi)部阻力一般約為4mH2O；則H3的值一般為7mH2O。根據(jù)前文所述，當(dāng)H17mH2O，采用常壓熱水供熱系統(tǒng)更具經(jīng)濟性，反之，承壓系統(tǒng)更經(jīng)濟。在實際工程中，開式水箱液位一般在3m左右，故當(dāng)供熱系統(tǒng)最高點相對于鍋爐間地坪為10m（約3層樓）及以下時，常壓熱水供熱系統(tǒng)是合理的選擇。4結(jié)語對常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)供熱高度與下降管阻力的大小關(guān)系不同，由式（3）、式（4）確定循環(huán)水泵的揚程。應(yīng)根據(jù)項目實際情況確定合理的供熱系統(tǒng)類型（常壓系統(tǒng)或承壓系統(tǒng)）。對小型供熱系統(tǒng)，當(dāng)供熱單體層數(shù)不超過3層時，宜選擇常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)。參考文獻1小型和常壓熱水鍋爐安全監(jiān)察規(guī)定S.國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)