膜式壁結構水管真空相變鍋爐的節能創新

黃榮捷

（福建省豐泉環保集團有限公司，福州　350007）

膜式壁結構水管真空相變鍋爐的節能創新

黃榮捷

（福建省豐泉環保集團有限公司，福州350007）

介紹了一種節能環保設計的膜式壁結構水管真空熱水鍋爐，其膜式壁真空相變鍋爐的熱能使用方法采用了煙氣橫向沖刷，強化了煙氣的傳熱；系統設計一體化集成，方便用戶安裝和使用，市場前景廣闊。

真空相變；鍋爐；節能；環保

前言

根據能源發展“十二五”規劃，預計我國未來天然氣消費將出現高速增長，政策性“節能減排”使清潔能源的利用已被提到重要的議事日程。針對目前ZWNS型火管真空鍋爐結構復雜、體積龐大、效率偏低等缺陷，同時響應國家節能減排的政策，國內已研制出一種全新的膜式壁結構水管真空熱水鍋爐。

真空相變鍋爐因具有安全可靠、效率高、免監檢等優點，目前已在暖通、空調和鍋爐領域倍受青睞。其工作原理為：水在一個大氣壓（0.1MPa）下，沸點接近100℃；當壓力低于0.1MPa時，水的沸點就低于100℃。利用“熱媒水”在負壓環境下低溫沸騰產生蒸汽，通過水凝結間接換熱的方式來加熱系統循環水，如此循環往復，將熱水送至用戶。該項目產品的新型結構突破了行業的傳統技術，是一項技術革新，對國內特種設備行業的技術進步起到了引領作用。該產品采用全水管膜式壁結構、方形布置、模塊化組合、結構緊湊、占地空間小、效率高，排放低。其膜式壁真空相變鍋爐的熱能使用方法采用了煙氣橫向沖刷，極大地強化了煙氣的傳熱；系統設計一體化集成方便用戶安裝和使用，設備放置地點沒有特殊要求，經濟實用。

1　真空相變鍋爐技術特征

1.1產品技術性能特征

（1）額定工況下，能達到100％滿負荷運行參數要求；特定條件下，能達到滿變負荷30％～110％的運行要求。

（2）額定工況下，額定供熱量≤240萬大卡的真空相變熱水爐總高度＜3米，當客戶要求供熱量高時，可以多臺機組模塊化組裝。鍋爐運行的熱效率遠高于國家能效標準的目標值。

（3）鍋爐采用全焊透結構嚴格控制泄露，真空度穩定，確保鍋爐本體在負壓運行狀態中。

（4）一機多用。一臺機組內部可設置1～3組換熱器，可同時滿足用戶采暖、生活熱水等需求。

（5）增大爐膛體積，降低爐膛溫度，減少氮氧化物的生成，檢測數據表明，排放達到或高于國家環保排放標準一類地區的要求。

（6）場地不受限。可放置在地下室、地面、樓層中間以及樓頂等場所，節約建設用地。

（7）合理布置受熱面，尾部強化傳熱，控制排煙溫度在85℃以下，鍋爐熱效率＞96％。

1.2產品結構性能特征

（1）全水管膜式壁結構，300萬大卡以下真空爐采用中心回燃結構，300萬大卡以上采用常規三回程結構。局部地方增加“抓釘”擾流子，尾部受熱面采用翅片管，強化換熱效果。

（2）采用“一體化”集成設計、模塊化疊加組合，能滿足不同用戶、不同安裝地點的要求。

（3）方形布置，結構緊湊，體積小，可降低用戶投資成本。

（4）系統集成設計，安裝便捷，操作、維護方便。

1.3產品系統性能設計特征

（1）爐體在微負壓狀態下運行，外界壓力大于內部，因而沒有爆炸危險，安全系數較高。

（2）采用爐體超壓保護、熱媒水（蒸氣）超溫保護、循環水超壓保護、循環水超溫、低溫保護等多重安全保護聯鎖，確保機組運行安全可靠。

（3）采用微電腦PLC可編程控制方式，自動水溫控制，自動故障停爐保護，可實現無人值守操作。

（4）熱煤水為經過軟化、除氧等處理的高純水，一般情況下不需更換或者補充。

（5）系統整體設計合理、緊湊，占地面積小，節省用戶投資。

2　技術成熟度

根據有關標準進行熱力計算、煙風阻力計算、強度計算等，局部特殊結構進行了三維動態模擬設計、應力設計與校核等，制造工藝過程采取了一系列相應的保障措施，目前該技術已經逐漸成熟。試制并投放市場運行近一年的情況表明：產品技術成熟可靠，運行安全穩定，各項技術指標均優于預期。第三方檢測機構上海市特種設備監督檢驗技術研究院出具的能效測試報告和機械工業鍋爐及環保產品質量監督檢測中心出具的環保測試報告也均可證明。

3　總體性能指標

ZR系列真空相變鍋爐（商用中內熱水器）的總體性能指標見表1；運行熱效率（見表2）高于國家標準《鍋爐節能技術監督管理規程》（TSGG002-2010）；顆粒物、SO2、NOx排放及煙氣黑度優于《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271）規定的一類地區使用要求；設備噪聲優于《城市區域環境噪聲標準》（GB3096）的規定。

4　產品比較

根據國內同行業反饋的信息，國外生產和使用真空相變鍋爐的較少。日本在青島建立的青島荏原環境設備有限公司有過此類產品，但其結構與該產品有著本質區別。

表1　總體性能指標表

表2　運行熱效率　單位：（％）

目前，國內較早生產并形成市場的產品結構基本都是WNS鍋殼式煙火管結構，傳熱效果差、熱效率低。該產品為全水管膜式壁結構，與同類型產品的區別見表3。

表3　不同結構產品的比較

5　結語

新一代全水管膜式壁真空相變鍋爐（中央熱水機組）對傳統產品的結構進行了徹底顛覆；技術上融入了最新的設計理念，膜式壁和攏流子的有機組合，極大強化了傳熱，有效提高了鍋爐運行熱效率；系統設計采用一體化集成，模塊化組合，用戶只需提供水、電、氣的接口，便可使用，避免了安裝過程的繁瑣，降低了設備投入的成本。該產品的研制，蘊藏著巨大、潛在的商業價值，經濟效益可觀，且產品的技術水平高、煙塵排放低，社會效益顯著，市場前景廣闊，將給該類型的產品發展創造一種全新的模式。

Energy Saving and Innovation for Water Pipe Vacuum Phase Change Boiler of Membrane Wall Structure

HUANG Rong-jie
（Fujian Fengquan Environmental Protection Group Co.，Ltd，Fuzhou 350007，China）

This paper introduces a new type of membrane wall structure of water pipe vacuum hot water boiler of the energy saving and environmental protection design. The heat energy using method for the membrane type wall vacuum phase change boiler adopts the flue gas transversal washouts，enhancing greatly the heat transfer of flue gas，and the system design integrates. It is convenient to install and use for the consumers.

vacuum phase change；boiler；energy saving；environmental protection

TK229

A

1006-5377（2016）10-0048-03