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供暖系统燃气锅炉
发布日期:2022-06-23 09:33:48

  1 燃气锅炉供热的某些特点 燃气锅炉供热将有较广泛应用,理由为:我国能源结构调整,煤

  炭将主要用于大型电厂发电,中小容量供热锅炉将由燃煤改为燃油、 燃气;西气东输、引进液化天然气等,将使广大地区用天然气这种清 洁能源成为现实;天然气 Nm 3 热值约是人工煤气的 2 倍,而价格将 不到 2 倍 ,“照付不议”和其它一些政策会陆续出台,平衡天然气产、 供、销各部门利益,使消费者利益也得到保障;我国城市化正处于高 速发展阶段,将有大量新建与改建房屋采用非集中供热系统,燃气是 非集中供热系统能源;市场经济体制建立使开发商、物业管理公 司、业主更多考虑小区、自家利益,更注重经济核算,国家与单位补 贴将逐步取消;经济发展地区大中城市和小城镇大量兴建的住宅小楼 和城郊别墅多为非标建筑等等,这些因素都促使燃气非集中供热应用 量不断增大。我国早在解放前的、天津等城市少层小洋房里就已 应用独立式自然循环热水供暖系统,例如:延安中路昇平街里的 原纺织同业会所(1965 年房地局四清工作团团部所在地) 三层小楼就装有独立式供暖供热水系统。其特点是简单、可靠,供电 中断不会影响供热。但设计时要求做水力计算,管径较机械循环 系统大,耗金属多,垂直顺流式单组散热器难有效调节。解放后我国 集中供热事业有了很大发展,现在随西气东输,除独户式燃气供热会 增加外,更多的将是小区式燃气非集中供热,或称为自治式热源供热。 它的特点有:采用机械循环,要求不间断供电;锅炉燃烧及整个系统 控制的自动化程度高,用户端用热量个别调节时整个系统仍能保持较 好的水力稳定性;用户数量多,住宅可达 100 户,可既有住宅、旅馆 供暖供热水的生活用热,又有游泳池地板供暖、池水加热、通风空调 空气加热、食品机制各种生产工艺用热水等等不同类型用户;供暖系 统的热负荷变化与室外气温成线性关系,不同国家设计工况(标准工 况)下供回水温度 95/70℃,90/70℃,80/60℃,供暖调节简单方 法是定流量质调法,但采用变流量调节法越来越多,散热器装热静力 型温控阀可使个性化要求更能得到满足;当实际热负荷减小,供回水 温度降低时,尤其是在有低温地板辐射供暖应用时,要保证非冷凝式 燃气锅炉入口水温不过低,以免烟气中生成凝水损坏锅炉部件甚至发 生事故,还要保证水流量不小于锅炉要求的额定流量 G,以免锅炉构 件局部过热;热水供应用热高峰影响供暖等等。这些非集中燃气锅炉 供热的特点,尤其后几点值得重视。

  为保证稳定、可靠运行,通常用压降小的分、集水器分成热源侧 和负荷侧两部分,燃气锅炉使水力工况有条件地相对独立。图 1 是用于热功率 小的简单的燃气锅炉供暖系统型式,锅炉给水泵兼作系统循环泵, 即单式泵系统。为防止锅炉入口水温过低,设旁通管,温度调节阀调 节流量。各用户水力工况和热力工况的稳定性靠系统启动时的初调整 与运行调节保证。当散热器使用温控阀和游泳池池水加热出现高峰用 热量等情况下,系统平衡会被破坏, 在分、集水器之间的旁通管上装压差调节阀可在一定程度上使系统的 水力工况稳定。

  图 2 所示系统中分、集水器之间不设旁通管,用户可用 二次泵,特别是象用户③那样设置由供水温度控制的三通流量调节阀, 使进入每一用户的热媒温度有可调性。但用户侧对热源侧水力工况的 影响还是十分明显的。

  图 3 是一些国外锅炉制造样本资料建议采用的型式。其特点 是热源侧泵(锅炉给水泵)装在旁通管上,目的是要使流经锅炉的水 流量保持稳定,但因热媒在热源侧和负荷侧每一用户环路的循环,都 是依靠各用户循环泵的工作实现的,热源侧管路与负荷侧管路串联, 各用户变工况工作时使负荷侧发生水力阻力改变,而锅炉泵处于旁通 管上,因此流经锅炉的水量不会稳定不变。在这种型式的系统里,用 户的循环泵的扬程都大于锅炉泵。此外,这种型式另一特点是:分集 水器中压力相反地是前者小于后者。锅炉供水管中的静压应能保证水 不汽化(尤其对 105/70℃,95/70℃的系统),以此确定整个系统的 静压分布。

  图 3 热源侧泵装在旁通管上的系统型式 当采用图 4 型式时,热源侧水力工况受用户影响可降到小程度。 锅炉泵可使流经锅炉水量稳定,符样本要求值 G,且入口水温 tt 额 定值。另一根旁通管上温度调节阀可保证用户侧按室外空气温度 t 变 化质调节所需供水温度 t ,这时锅炉出水温度 t 可在用户任意工况 下维持恒定值(例如设计的 95℃)。通过调节锅炉燃烧器改变锅炉产 热量,同时改变锅炉入口水温,即减小锅炉进出水温差△t=t -t, 使锅炉在任意负荷下保持稳定工作,可以说这是一种较好的型式。后 面的实例用的就是这种型式。

  图 4 双级泵再设旁通辅助泵的系统型式要使热源侧的负荷侧两 回路水力上完全无关,可采用图 5 用换热器间接连接(常用板式换热 器)的系统型式。板换可装在锅炉房,当各用户离热源较远时也可与 循环泵一起装在用户处。尽管板换较贵,但可避免锅炉一次回路腐蚀 与结垢。各用户负荷变化时,可用图中①或②两种方法设置三通温度 调节阀调用户供水温度。不宜在热源测与负荷侧供水管线上装二通调 节阀,因两回路中热媒流量是经常变化的。为避免锅炉入口水温过低, 宜设图示的旁通管装流量调节阀。

  (图注:G—锅炉额定水流量;G—锅炉给水泵流量;G—旁通管 流量;G —负荷侧总流量;P—锅炉给水泵扬程;P—旁通辅助泵扬程; P —二次泵扬程;P —用户②循环泵

  扬程;△P—锅炉阻力;△P—热网阻力;△P —热源侧或一次回 路阻力;△P —负荷侧

  或二次回路阻力;△P —负荷侧不利回路阻力;△P —用户 ①回路阻力;△P —用户

  3 即热式锅炉供暖系统型式 图 6 所示系统型式简单、实用。其特点是:负荷侧各用户用小压

  降(接近于零压降)图 6 负荷侧设小压降短管的系统型式短管 AB, CD,……,把供、回水相连。这种小压降对一次回路工况变化影响小, 各用户相互影响也小,因各用户供回水管与短管 AB、CD 等(建议短 管长度 300mm 左右)并联,水量分配比例是由各用户泵决定。供暖系统它与 有分集水器的图 1、图 2、图 4 不同,后者有分集水器之间的压差对 循环也起作用。因各用户是串联在热网分配管上,因此水温是逐渐降 低的,集中质调只适于沿流向个用户,其它用户在考虑温降条件 下再就地调节(见图 6 中用温度调节阀调旁通流量)。系统的水力稳 定性依赖一次泵的正确选择,流量要计旁通管流量,在各种工况下都 应满足锅炉入口 t≥45℃的锅炉安全运行条件。/

  图 7 系统也有小压降(接近零压降)短管(建议 AB≯300mm), 只是在热源侧。与图 6 型式比,热源侧泵的扬程减小,部分循环动力 由用户泵承担,因此用户泵选择时必须计入与热源连接的管段 AC、 DB 上的压损。图 6 与图 7 的系统都无分、集水器,适于热源到用户 较远,热网承担全部用户流量的系统。AB 中水力工况随用户系统中 水流量变化而变化,在计算条件(冬季负荷)下取压降为零,流 量为零,这时保证计算流量通过锅炉。在任何部分负荷工况下,短管 AB 在热源侧起补偿管作用,其中流量大小与锅炉泵工作有关,也随

  各用户负荷变化而变化。 上述各种供暖系统都是使用单台锅炉的型式。象热水供应系统

  一样也可用几台锅炉并联运行,这时每台锅炉要有独立的给水泵和阀 门组件,并各设旁通和温度调节阀避免锅炉入口水温低于 45℃(图 略)。有铜质换热器的燃气锅炉不能使用黑铁管作供热管道,用 铜管。其它相关信息,有兴趣的读者可参见我们的另一篇文章《燃气 锅炉热水供应系统不同型式及其分析》。本文图 6 是在负荷侧分配管 段上设小压降短管的型式,而图 7 是在热源侧设小压降短管的型式, 这种小压降短管也可用联箱这样的流量分配器,或水力调节器代替, 拙作《使用小压降联箱的燃气锅炉供热系统》将作详细介绍。
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