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常压锅炉热源供热系统的优化设计
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内容提示： 通过对常压锅炉热源供热系统几种工艺方案的设计实践比较，提出了吸水侧补水膨胀水箱加回水自动启闭阀的控制方案最佳，以及适应分户热计量的动态平衡系统。
摘要： 通过对常压锅炉热源供热系统几种工艺方案的设计实践比较，提出了吸水侧补水膨胀水箱加回水自动启闭阀的控制方案最佳，以及适应分户热计量的动态平衡系统。
关键词： 常压锅炉 供热 减压水箱 补水箱 启闭阀 分户热计量
1 引言常压锅炉即无压锅炉。虽然水泵扬升有欠节能之嫌，但由于其造价低，无爆炸危险，安全可靠，使用燃油、燃气清洁能源，配以先进的自控燃烧技术，无环境污染。被灵活的布置在楼栋或建筑组团内，可楼底、楼顶布置。（参考《建筑中文网》）
其供热系统的设计关键是水循环系统的启闭运行时锅炉均应不受压，同时保持供热系统的满水位。在运行和停止时，系统水均应不外溢。
除锅炉出水口必须置于循环水泵的吸水侧外，如何隔开和控制系统水压对锅炉的影响和系统保持水位不外溢，采用什么可靠的工艺系统和控制元件，是常压锅炉热源供热系统优化设计值得探讨的问题，笔者经过工程设计实践，总结如下：
2 水循环系统几种控制方案2.1 回水侧减压水箱加浮球阀或液压液位控制阀控制。
如图1所示，该系统见于早期的常压炉供热系统，其减压回水箱为常压，隔开水压对锅炉的影响，浮球阀控制系统启闭运行和静水位。由于浮球阀或后来使用的液压液位控制阀均为浮子控制元件，经短期使用便损坏失控，系统水外溢，启闭运行最终导致手动阀控制，而不能及时有效的控制启闭，致使系统失水严重，大量补水、热能浪费，费用增大。又由于减压回水箱直通大气，回水旋流挠动性大，溶氧量增大，加剧系统氧腐蚀。
2.2 回水侧减压回水箱加电磁阀，电动阀控制
如图2，为有效控制系统启闭运行，该常压炉供热系统，采用大口径电磁阀。但该阀启闭时间要在9~10秒钟，实际时间还长，每次完成启闭时仍有水外溢，加之电磁阀的频繁启动，阀瓣磨损严重，又由于系统水的不洁净，含有一定颗粒物质，启闭时有卡住的现象，久而久之使用不能持久，最终仍然导致手动阀控制。电动阀的启闭时间比电磁阀还长，同样存在上述问题，经使用亦达不到预想的效果，最终不能被采用。
2.3 吸水侧常压补水膨胀水箱加回水自动启闭阀控制。
如图3所示，该常压炉供热系统，将补水膨胀水箱置于锅炉出口与循环水泵吸水口侧，呈低位布置，箱低与出水管之间距离至少应≥500mm，锅炉与水箱相通呈常压。系统启闭采用回水自动启闭阀控制（专利产品）[1]，该阀利用水泵出口较大压力的水力传动管将阀瓣打开，锅炉进出水量平衡，补水箱水不外溢，锅炉不承压，水泵停止时，水力管无压即行关闭。由此启闭迅速、灵敏使用持久。由于水箱补水管置于水泵吸水口侧，系统缺水及时得到补充，安装高度水头有效防止水泵汽蚀。由于回水不再直接通过水箱，系统溶氧量减少，减缓系统腐蚀。
2.4 楼顶布置、吸水侧常压补水箱、回水流量调节阀控制
上述常压锅炉热源供热系统均为楼底布置，存在循环水泵扬升，电能消耗较大的缺点。如图4所示，该常压锅炉热源供热系统楼顶布置，耗电小。水泵吸水侧补水箱和锅炉出水管呈常，且安装高度必须覆盖热源系统高度，保护机组系统满水位安全运行，回水设流量调节阀，此时只须调节流量平衡，不再考虑低位布置时的静水位持压问题。省去保持和控制系统静水位的控制元件，不再担心水系统压力对锅炉的影响。由于热源系统高位布置，水泵扬升在等压面以上，几乎很小，电能消耗小。此系统是常压锅炉较理想的供热系统。
2.5 适应分户热计量的常压炉单级泵一、二次水供热动态平衡系统[3]。
如图5所示，系统启闭控制仍如本文“2.3”所述。
实现分户热计量时，供热系统由静态系统转变为动态系统，即由定流量转变为变流量或定流量和变流量的混合系统。此时如果某些用户关闭或调节都将影响系统流量和压差发生变化。此系统采用旁通式自力式压差控制阀[2]，该阀在额定压差范围内阀塞为关闭状态，工作压差一旦超过额定压差，自动阀塞开启，自动调节开度，在压差的作用下保证控制压差不变。起到恒定热源系统流量，支持用户系统变流量运行。该系统为单级泵系统的一、二次水系统，适合小型热源处调节二次水的变流量运行。
该系统配套使用气候补偿器[3]，根据室外气温变化而改变供水温度。保证热源输出热量等于用户实际用热量，达到节能的目的，其系统效果更佳。
3 结论3.1 经上述几种常压炉供热系统的实践分析，吸水侧常压补水膨胀水箱加回水自动启闭阀控制的常压炉供热系统，使用运行效果最好。优越于回水侧减压水箱加浮子控制元件或电磁阀，电动阀控制系统。系统简洁，启闭迅速灵敏，保持水位、溶氧量少，运行安全可靠。
3.2 单级泵的一、二次水供热动态平衡系统，适合于常压炉这种小型热源处调节二次水的变流量运行，配套使用气候补偿器随室外气温变化随时改变供水温度，更具节能效果。该系统也适合于常压炉供热系统的改造。
3.3 应该指出，常压炉如低位布置，循环水扬升，耗能比闭式系统大，不节能。但在目前常压炉的生产和使用还占有一定市场的客观条件下，设计、使用时应注意最佳工艺方案的选择，使常压炉供热系统发挥出更好的效果。
参考文献：[1]陕西省阳泉市勤工机械厂，回水自动启闭阀（专利号：ZL 93 2 06695x）
[2]河北平衡阀门制造有限公司，ZTY47系列自力式压差控制阀，旁通式（C）样本，（专利号：01267873.2）
[3]DBJ01-605-2000北京市标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200512/8332.htm
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