常壓鍋爐供熱效率提升的技術改進

茹藝兵

摘 要：結合常壓熱水鍋爐結構不合理，取暖期內經常發生水冷壁管爆管的問題，分析原因，提出改進措施，滿足供暖需求。

關鍵詞：鍋爐 ；水冷壁管；熱效率

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A

常壓鍋爐是指鍋爐頂部通大氣不承受供熱系統的水柱靜壓力的無壓熱水鍋爐，也就是鍋爐本體開孔與大氣相通，在任何工況下，鍋爐水位線處表壓力都為零。一般分為常壓電熱水鍋爐、常壓燃油（氣）熱水鍋爐、常壓燃煤熱水鍋爐等。常壓鍋爐因其不承壓，沒有安全隱患，不屬于特種設備，該種鍋爐的設計、生產、安裝及使用不受技術監督部門的監管等原因而得到廣泛使用，主要用于供暖和生產熱水。篦子溝礦業公司礦區供暖系統由1臺型號為DZL2.8-10/115/70-A11D的4噸承壓熱水鍋爐改造成的常壓燃煤熱水鍋爐負責供暖，總供暖面積35000m2，自2006年投入使用以來，由于鍋爐結構不合理，取暖期內經常發生水冷壁管爆管，造成供熱效率較低，職工意見較大。經過對鍋爐結構和供熱原理進行分析，找到了產生問題的原因，實施技術改造后，目前運行良好，完全滿足了供暖需求。

一、存在問題分析

1.鍋爐結構不合理。DZL2.8-10/115/70-A11D的4噸承壓熱水鍋爐是由原鄭州鍋爐廠生產的鏈條爐排熱水鍋爐，是一種鍋筒縱置式水火管鍋爐，采用輕型爐排，配有鼓風機、引風機進行機械通風。由于其結構不合理，取暖期內故障頻繁，用戶意見較大。因此，廠家僅生產十余臺就停產該型號鍋爐了。該鍋爐主要存在水冷壁管與鍋筒相對位置不合理、水循環通道簡單、系統回水未充分利用鍋爐余熱等問題。

原因分析：該鍋爐水的循環是靠自然循環，回水直接進入鍋筒，鍋筒兩側各有兩排水冷壁管，一排水冷壁管較低，用于鍋水下流至下邊箱；另一排水冷壁管較高一些，用于爐水加熱后的上流。眾所周知，自然循環不靠外力，而是靠受了熱的水與水或水與水蒸汽的混合物的比重不同而進行循環的。在實際運行中，哪排水冷壁管溫度低，必將成為鍋水的下流管，溫度較高就成為鍋水的上流管，很容易在鍋爐本體內形成小循環。再加上由于自然循環鍋爐的運動壓頭很小，再加上水冷壁與鍋筒的相對位置不合理，鍋爐回水又不能充分吸收系統中出煙口、煙火門待處的有效熱量，爐水在循環中不能完全按理想的運行線路行走，從而造成鍋爐熱效率較低。

2.水冷壁管爆管。水冷壁是鍋爐的重要承壓部件之一，1臺4噸常壓熱水鍋爐水冷壁管有兩種，規格為φ60×3.5，長的有47根，短的有42根，共計89根，只要有一根水冷壁管爆管，鍋爐就無法繼續使用，只能停爐檢修。將拆下來的水冷壁管進行檢查，發現水冷壁管爆管口管壁變薄，管內部分被塊狀水垢及雜質堵塞，且管爆口有明顯高溫氧化現象。

原因分析：水冷壁管一般材質是20G，屬于優質碳素結構鋼，管直徑φ57mm，管壁厚3.5mm，工作溫度在450℃～650℃之間。爆管的原因一是水冷壁管內部氧腐蝕和外部爐火的熱輻射造成水冷壁管變薄；二是鍋筒內爐水因長時間受熱及水處理不合理而產生水垢渣塊，堆積在鍋筒底部，在水循環動力的作用下進入水冷壁管，將水冷壁管逐漸堵塞并最終堵死，爐水無法通過進行正常循環，產生停滯現象，影響水循環流量，造成管子局部過熱，水冷壁管在此處受高溫而發生蠕變，使管子脹粗而減薄，然后形成微裂紋，當積累到一定程度時即發生爆破，形成爆管。

二、改進措施

1.使鍋爐本體的水實行強制循環。對鍋爐回水管路進行改造，一是將供暖系統的部分回水經過改造的鍋爐后水套裝置加熱后，通過專用管路送達鍋筒內部；二是在鍋筒內部加焊一根直徑小于回水管的橫管，一端與回水管相連，另一端變三通后分別直接與前后下降管相連接。這樣，供暖系統另外一部分的回水可直接從下降管流入下邊箱，經過加熱后，由水冷壁管上流至鍋筒，再送到供暖系統中。這樣，爐水在循環中就完全可以借助循環泵的力量按理想的運行線路行走，充分吸收熱量后再進入到系統中，實現真正意義上的強制循環。

2.對鍋爐后出煙口進行改造。在鍋爐后面的排塵口后邊增加一個長度約2m見方的水套裝置，在出煙方向的上部、前部、左邊和右邊設置內部隔層，隔層間距約為300mm，要確保水套內可容納1.5噸左右的爐水。水套裝置中間為空的，用于煙塵的順利排出。供暖系統的部分回水先進入水套，再通過水套送入鍋爐鍋筒內。這樣改造后的出煙口就會有兩個方面的作用：一是可以將鍋爐內煙塵帶出的較大顆粒的粉塵，通過粉塵自重進行重力除塵，減少較大顆粒煙塵對引風機葉輪的磨損，延長引風機的使用壽命；二是可使鍋爐回水充分將溫度達170℃的煙塵的熱量進行吸收，增加進入鍋爐筒內爐水的溫度，有效降低煤耗。

3.將鍋筒本體整體提高200mm。相對來說就是將鍋爐的兩側下降管和水冷壁的垂直高度提高200mm，其目的主要是增大爐膛內的受熱空間，增加水冷壁管和下降管的受熱面積，確保循環水在鍋爐本體的運行時間內能使溫度加熱達到110℃的要求，滿足供暖需求。

4.去除鍋筒本體一側的煙火門。通常鍋爐都會裝設兩個煙火門，其主要作用是便于觀察爐膛內的情況，檢查煤燃燒過程中火焰的顏色，通過火焰的顏色來判斷爐膛內負壓的大小和煤燃燒是否充分。其實在實際運行中一個煙火門就能滿足要求。將其中一側煙火門拆除，并將此觀察口封閉后，在此處可以增加安裝4根水冷壁管，爐膛內水冷壁管的受熱面積就增加了5%。

5.將水冷壁管伸入鍋爐鍋筒內尺寸增大為50 mm。原鍋爐設計的水冷壁管上部伸入鍋筒后，與鍋筒內圓弧相對位置有的相平，有的略低或略高。一旦鍋筒內的水經長時間燒烤形成水垢后，就容易從此處進到入水冷壁管中，水垢很容易卡在水冷壁管有弧度的地方，從而影響到鍋水的正常流動。將水冷壁管伸入鍋筒內高度提高50 mm后，鍋爐運行中形成的水垢只能沉淀在鍋筒底部，且能有效地存儲，就不會輕易被循環水帶入水冷壁管中。

三、經濟效益

通過對鍋爐結構進行技術改造，再加上鍋爐工的精心操作，空氣預熱器的正確使用，不但鍋爐水冷壁管爆管問題得到徹底解決，運行熱效率大大提升，而且鍋爐運行成本也大幅度降低。一是鍋爐煤耗大幅度降低，原來每個取暖期該臺4噸鍋爐煤耗達到2000多噸，技術改造后，煤耗僅為1000噸左右，按現在市場價500元/噸燃煤計算，每年可節約煤耗成本約50萬元左右。二是維修量大幅度減少，維修成本降低。除了每五年進行一次鍋爐大修，集中更換水冷壁管、集箱和連箱等主要磨損件外，沒有進行過其他搶修。因此，經濟效益十分明顯。

結語

取暖鍋爐是企業重要的生活設備，其在取暖期的穩定運行至關重要。改造前鍋爐故障頻繁，職工意見很大。通過研討分析，發現了影響鍋爐運行的主要原因，并進行了技術改造，實現了鍋爐在取暖期的正常運行。從2010年改造以后，鍋爐再未發生過爆管情況，且居民室溫平均能達到25℃左右，完全滿足了冬季供暖的需求，礦區住戶滿意度達到前所未有的高度。

參考文獻

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