常压热水锅炉机械循环垂直式供暖系统分析

（1.哈尔滨工程大学动力与核能工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2哈尔滨。第七三研究所，黑龙江哈尔滨1500363.黑河市质量技术监督局，黑龙江黑河164300 4华北油田霸州市常压热水锅炉有限公司，河北霸州065703）暖系统中具有代表性的供暖系统为例，对其分析、研究，提出了相应于常压热水锅炉供暖系统的形式及其管路、阀门和仪表的设置方法。同时，对常压热水锅炉锅水参与供暖系统循环的优化设计提出了一些建议，有工程实用价值。

1刖目常压热水锅炉自诞生到现在为止已将近30年的历史，并因其诸多优越性，在国家有关主管部门的关心和业内人士的努力下，得到了蓬勃发展指出了机械循环垂直式系统中的“上供下回”与“下供上回”是两种具有代表性的有压热水锅炉供暖系统。但是，对于常压热水锅炉机械循环垂直式供暖系统究竟应该采用上述系统中的哪一种呢，本文认为应该采用“上供下回”式供暖系统。这可以从两方面进行说明：（1）供暖系统采用“上供下回”散热器的传热系数最大，散热器的数量可明显减少。而采用“下供上回”式供暖系统时，使新建系统投资加大；我国有压热水锅炉供暖系统一般采用“上供下回”式，随着楼层降低，水温越来越低，因而同样房间内散热器的数量也不一样，顶层少，底层多。从另一角度来说，常压热水锅炉技术的优越性之一是将废旧有压锅炉改造成常压热水锅炉进行再利用，如果改造后的供暖系统采用“下供上回”式就会形成较大的热偏差，底层房间过热，顶层房间欠热，直接影响供暖质量。若要满足供暖要求，势必要增加改造费用，也给热用户带来很多麻烦。

不可否认，以前国内不少在用的常压热水锅炉供暖系统采用“下供上回”式。这主要归结为当时由于常压热水锅炉供暖系统受到装备水平的制约，人们认为这种供暖系统是解决常压热水锅炉“跑水”问题较为理想的形式，并且容易排除供暖系统内空气的缘故。

2.2锅炉热水出口至供暖系统循环水泵入口管路的设计2.2.1如所示，为保证锅炉最高出水管段（a~b）末端（b点）在正压条件下工作，必须满足如下条7水温度之差，C；―热水流通截面积，m2；―重力加速度，m/s2. 2.2.2如所示，为防止供暖系统循环水泵入口处汽化，供暖系统循环水泵的安装高度必须满足如下条件：口中心线之间的高度差，m；Pv―锅炉额定出口水温度下所对应的饱和压Ahw―锅炉最低水位线o至供暖系统循环水泵入口（含阀门）的水头损失（建议按锅炉110%负荷工况计算），m；Ahr―供暖系统循环水泵必需汽蚀余量，m；~0.―富裕量，m.锅炉最低水位线2.3供暖系统循环水泵的选取2.3.1循环水泵的形式供常压热水锅炉供暖系统用的循环水泵是抽吸锅炉内的热水，水温可能达到95°Q而普通清水泵允许输送的介质温度最高为80°C.所以，最好选用热水泵；在选用清水泵时，可根据，结合供暖系统运行方式，计算出不同室外温度下的锅炉实际供水温度。如果计算出的锅炉实际供水温度在大多数时间能满足使用要求，选用清水泵也是可行的。但是，应及时更换盘根，保证其正常运行。

2.3.2循环水泵参数的确定（1）循环水泵的流量循环水泵的流量计算公式如下：，。0.86X106Q（2）循环水泵的扬程计算公式供暖系统循环水泵的扬程用于克服全回路的水头损失，这里仅给出供暖系统取消高位膨胀水箱时的循环水泵扬程计算公式（供暖系统有高位膨胀水箱时的循环水泵扬程计算公式见）的高度差，m；Ah1―锅炉热水出口至最不利环路供水干管入口的水头损失，m；Ah2―最不利环路供水干管入口至最不利环路立管入口的水头损失，m；2.4供暖系统回水控制装备的设置常压热水锅炉及其供暖系统能否正常运行，系统运行的灵活性、安全性、稳定性以及经济性，一个很重要的因素在于系统回水干管上回水控制装备的合理配置和自动化水平。不言而喻，回水控制技术是常压热水锅炉供暖系统关键技术所在。尤其是对“上供下回”式供暖系统尤为重要。

常压热水锅炉顶部开孔，锅炉运行时，系统处于满水状态。当“上供下回”式供暖系统循环水泵停止运行或突然停电停泵时，供暖系统循环水泵停止送水，这时高出锅炉的系统内的水将会克服回水系统阻九全部流入锅炉，从锅炉中溢出，即所谓的“停泵跑水”，并且楼层越高越严重，造成能源和水资源的浪费。为解决这一问题，通常在系统回水干管上安装停泵时能够及时关闭回水的阀门一回水启闭阀。

在实际应用中，由于人们只重视了该阀门的“启闭”

作用，不仅给系统运行带来了或多或少的麻烦，而且危及系统安全，甚至导致系统安全事故。因此，在选用该阀门时一般应掌握如下原则：所选阀门具有当供暖系统循环水泵停止运行或突然停电停泵时均具有及时切断锅炉与系统连系的功能，并且能够实现自动启闭，这一点对经常停电的地区尤为重要；了解所选阀门的工作原理，以避免所选阀门接受与运行无关的信号而误动，由于关闭速度过快而产生严重水击问题；了解所选阀门的结构，确保阀门关闭后的严密性和长期工作的可靠性。

通过对在常压热水锅炉供暖系统回水干管上安装阻力调节阀的必要性和系统工作特性与调节的分析，可以得出如下结论：常压热水锅炉及其供暖系统得以正常运行是通过对阻力调节阀的阻力调节，达到常压热水锅炉不同运行工况下回水系统阻力的平衡，即达到常压热水锅炉及其供暖系统供回水流量的平衡而实现的。因此，应针对特定的供暖系统和运行方式选用阻力调节阀，以确保它的阻力调节行程（阀门开启高度范围）满足常压热水锅炉及其供暖系统正常运行的要求，这一点对于常压热水锅炉“上供下回”式供暖系统尤为重要，应引起足够的重视。

为避免回水启闭阀关闭速度过快造成严重水击问题（实践证明，常压热水锅炉供暖系统的水击问题比有压热水锅炉供暖系统更为严重）和为防止因阻力调节阀的阻力设置过大，导致供暖系统静压增大，使散热器、管路不严密处漏泄增多，应安装安全泄放装置（最好是静重式安全阀）与有压热水锅炉供暖系统除污器的作用相比常压热水锅炉供暖系统中的除污器还应具有避免因管网循环水中的污物降低回水启闭阀的密封性能甚至损坏回水启闭阀、防止堵塞阻力调节阀和安全泄放装置的作用。因此，除污器应安装在回水启闭阀、阻力调节阀和安全泄放装置之前，这是常被忽视的问题。当然，与有压热水锅炉供暖系统一样，除污器应设置旁通管路及其旁通阀。

通常，在供暖系统回水干管上沿水流方向依次设置除污器、安全泄放装置、启闭阀和阻力调节阀。

2.5供暖系统管路阀门、仪表的设置2.5.1供暖系统循环水泵进出口阀门、仪表的设置供暖系统循环水泵入口应安装闸阀（或球阀），不应安装截止阀。这是因为供暖系统循环水泵是抽吸锅炉中的热水，水温较高，而供暖系统循环水泵的入口压力较低，很容易产生汽蚀。为避免汽蚀的产生，一个重要的技术措施就是尽量减少供暖系统循环水泵吸入管道的阻力损失。在相同条件下，闸阀（或球阀）的阻力比截止阀的阻力要少得多。所以，供暖系统循环水泵入口应安装直通阀。

供暖系统循环水泵出口沿水流方向安装止回阀和闸阀（或截止阀）。此处的止回阀要求工作可靠、密封性能高，以避免供暖系统循环水泵停运后系统内的水倒灌进锅炉并溢出。所以，建议选用消声止回阀。这种止回阀还具有消除阀门关闭时水锤冲击，且无振动和噪声的优点；此处的闸阀（或截止阀）兼作流量调节。

供暖系统循环水泵入口阀后安装真空压力表。

因为此处的压力较低，普通压力表难以准确测量。通过观察该表数值，可以为运行人员判断供暖系统循环水泵是否汽蚀提供依据。

供暖系统循环水泵出口阀前安装压力表。通过观察该表数值，可以知道循环泵的扬程大小。

2.5.2供暖系统回水干管上仪表的设置供暖系统回水干管上阀门的设置方法已前述，这里仅对供暖系统回水干管上仪表的设置进行说明。

回水启闭阀入口处安装压力表。通过该表可以了解系统内水头高度，同时还可以根据供暖系统循环水泵出口压力表与该表的压差，确定系统的阻力。

阻力调节阀出入口安装压力表。通过这一做法，可以根据阻力调节阀出入口压力表的压差，确定阻力调节阀设定的阻力大小，为供暖系统合理设置阻力提供依据，从而确保常压热水锅炉及其供暖系统正常运行。

3建议（）为满足散热器散热优越性的条件，达到简化系统以及方便供暖系统的运行和调整，机械循环垂直式的常压热水锅炉供暖系统应采用取消高位膨胀水箱的“上供下回”式。同时，应采取措施来实现供暖系统的定压和防止供暖系统停运后“倒空”问题。

为防止高层建筑物上部回路在负压下工作，避免低层建筑物的散热器承受过高压力，建议在进入低层建筑物的干管上以及在高层建筑物出口干管上应设置减压阀。

由可知，供暖系统只靠阻力调节阀来设置阻力是不经济的。因此，还应采取减小回水管路直径的方法来增加沿程阻力和局部阻力，从而减小阻力调节阀的阻力，同时也降低了供暖系统循环水泵的能耗。

由于我国常压热水锅炉的额定热功率限制在