熱水鍋爐及整個熱網(wǎng)系統(tǒng).在正常情況下都充滿水,為單向流動,在發(fā)生汽化時,氣體被水夾帶一起流動,形成汽泡或汽柱,氣體中有溶于水受熱后逸出的CO2、O2、N2等氣體,也有水汽化產(chǎn)生的水蒸汽,由于不斷進行汽化與凝結(jié)、膨脹與壓縮等過程及氣、水運動方向的不同,就可能形成氣塞,或不斷的引起水擊和震動,導(dǎo)致管道損壞,滲漏,水泵運行不正常和水循環(huán)故障,破壞鍋爐和管網(wǎng)的正常運行。因此,對熱水鍋爐的汽化問題,必須進行認真分析和預(yù)防。本文僅對自然循環(huán)熱水鍋爐水冷壁的汽化和預(yù)防進行討論。
(1)熱水鍋爐水冷壁汽化原因分析
由于非正常原因?qū)е滤浔谄脑蛴校孩俪摵蛇\行或鍋爐熱功率大于熱網(wǎng)熱負荷,使回水溫度過高;②發(fā)生停電事故,鍋爐停止給水后,由于爐膛熱惰性大。造成鍋水超溫汽化;③鍋爐壓火停爐后,爐火自燃,導(dǎo)致鍋水超溫汽化;④鍋內(nèi)或系統(tǒng)難以維持原來壓力,降壓運行,導(dǎo)致鍋水汽化。
以上等等情況,可以認為是鍋爐的非正常工況。
自然循環(huán)熱水鍋爐在正常情況下(指按設(shè)計參數(shù))運行也可能出現(xiàn)汽化現(xiàn)象,這種汽化現(xiàn)象與“過冷沸騰”有關(guān),如下面的兩則實例:
例1:圖1所示雙鍋筒縱置式鏈條爐排,前水冷壁頂棚管處經(jīng)常發(fā)生脹粗、爆管。切割下來檢查管內(nèi)結(jié)垢嚴重,水垢厚度達到15~20 mm,結(jié)垢集中在彎頭以上部位,而在彎頭的下部則基本不結(jié)垢,分析原因就是因為熱水鍋爐上升管和下降管內(nèi)均是水,比重差小,循環(huán)壓頭小,循環(huán)速度低,在水溫比較高、受熱比較強的部位,就容易出現(xiàn)“過冷沸騰”現(xiàn)象。上述鍋爐中的頂棚管就處于這種部位,由于頂棚管傾角不大,容易發(fā)生汽水分層,所以在這里發(fā)生嚴重結(jié)垢,導(dǎo)致過熱脹粗至爆管。
由于小型熱水鍋爐水質(zhì)較差,一般不配備除氧設(shè)備,所以往往伴隨著汽化現(xiàn)象發(fā)生結(jié)垢和氧腐蝕。
例2:圖2為單鍋筒縱置式自然循環(huán)熱水鍋爐,其設(shè)計參數(shù)與例1相同,安裝在長治市某醫(yī)院,在鍋筒與左右集箱之間共布置400多根對流管束,鍋爐循環(huán)水為上進上出,鍋爐兩側(cè)水冷壁由于循環(huán)倍率低,出現(xiàn)“過冷沸騰”和汽化現(xiàn)象,導(dǎo)致水冷壁管結(jié)垢和嚴重腐蝕,1臺熱水鍋爐運行4個月后,就連續(xù)發(fā)生水冷壁爆管事故。
(2)熱水鍋爐汽化現(xiàn)象的防止
防止熱水鍋爐發(fā)生汽化,也就大大減輕了受熱面結(jié)垢和腐蝕的危險性。要防止熱水鍋爐汽化,必須保證可靠的良好的水循環(huán)。
在例1中,用戶將鍋筒內(nèi)的配水管加長,直接同前水冷壁的下降管相連,即將回水直接引入前水冷壁下降管,同時減少配水管管孔,將側(cè)水冷壁下降管管口直徑縮小,其目的是增加前墻水冷壁的配水,降低前水冷壁下降管的水溫,改善了前水冷壁的水循環(huán)狀況。這樣改造后,運行了2個采暖期.只有輕微的結(jié)垢,解決了頂棚管爆管問題。
在例2中,將原熱水鍋爐的上進上出自然循環(huán)模式,改造成鍋爐回水由左右下集箱尾部進入。左下集箱管子內(nèi)部用隔板分成3個區(qū),鍋筒底部用隔板分成2個區(qū),這樣熱水鍋爐的水循環(huán)系統(tǒng)改成了5個強制循環(huán)流程。循環(huán)水經(jīng)過5個流程后進入上鍋筒前部,而后由上鍋筒頂部出水供熱。在上鍋筒底部兩側(cè),每處流程隔板頂面要分別開4個Ф10 mm排汽孔,以供鍋爐停爐期間排汽。鍋爐經(jīng)過改造后,水冷壁和對流管束由原自然循環(huán)式改為強制循環(huán)模式,水循環(huán)流速比原來提高了5倍。改造后的鍋爐經(jīng)過2年運行驗證,使用效果良好,出力足,運行穩(wěn)定,再沒有出現(xiàn)過水冷壁汽化現(xiàn)象。
用相同的原理對另外2臺不同結(jié)構(gòu)的鍋爐進行了改造,經(jīng)過使用驗證也取得了很好的效果。