1 問題的提出
中國(guó)在采暖用熱水鍋爐設(shè)計(jì)方面有兩次“大突破”,一次是八十年代提倡自然循環(huán)可用性,后得到大規(guī)模推廣;另一次是九十年代的常壓鍋爐,后也獲大量推廣。筆者認(rèn)為,如果對(duì)二者做非常有條件的認(rèn)可也許可行,但兩次“大突破”都被幾乎無條件地贊賞和認(rèn)可則是有問題的,需要重新討論。
2 常壓鍋爐運(yùn)行安全問題分析
以常壓鍋爐而論,我們要問:為什么國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局即使對(duì)于95/70這種出水溫度僅為95℃的鍋爐也規(guī)定其額定壓力為0.4MPa(小于0.7MW)和0.7MPa(大于0.7MW)?為什么“熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第127條規(guī)定“鋼制熱水鍋爐的出口壓力不應(yīng)低于額定出口熱水溫度加20℃相應(yīng)的飽和壓力”?額定壓力為設(shè)計(jì)壓力,而“安規(guī)”說的是運(yùn)行壓力,總之要有壓力,而提倡常壓與上述規(guī)定不能說沒有矛盾。
提倡常壓鍋爐的人無非認(rèn)為無壓力則不必?fù)?dān)心安全(無高壓爆破)問題,可基本取消強(qiáng)度問題,可用薄材料及相對(duì)較次材料從而節(jié)約材料成本。但筆者認(rèn)為,一般地說,搞常壓鍋爐僅提高了力學(xué)安全(降低強(qiáng)度要求),但降低了熱學(xué)安全——更容易發(fā)生飽和沸騰尤其是表面沸騰,且更易在熱壁上結(jié)硬垢和爆管。
現(xiàn)以?φ51×3爐膛水冷壁管為例,爐膛管熱負(fù)荷強(qiáng)度約為60000kcal/m2,現(xiàn)計(jì)算各種水管流速下的內(nèi)換熱系數(shù)、管壁對(duì)水之溫差、管內(nèi)壁溫度及該溫度下的飽和溫度,計(jì)算結(jié)果如表1。
表1
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水速W,(m/s) | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
換熱系數(shù)α,(kcal/m2℃) | 696.5 | 1213 | 1677 | 2111 | 2524 | 2920 |
壁溫、水溫差,Δt,℃ | 90.4 | 51.9 | 37.57 | 29.8 | 25 | 21.6 |
壁溫,tw=95+Δt,℃ | 185.4 | 146.9 | 132.57 | 124.8 | 120 | 116.6 |
tw對(duì)應(yīng)飽和壓力,MPa | 1.139 | 0.44 | 0.293 | 0.233 | 0.198 | 0.108 |
之所以取壁溫為95+Δt是從安全角度出發(fā)而取額定出口水溫為底溫。