采暖鍋爐供水應注意的幾個問題

趙新宇

（鐵法煤業（集團）有限責任公司后勤服務保障中心，遼寧 調兵山 112700）

能源是工業化社會發展的動力，鍋爐是實現能源方式轉換的重要設備。我國煤炭能源儲量豐富，很多行業的能量來源是通過燃煤實現的。煤炭在鍋爐中燃燒后將水變成蒸汽，蒸汽經過管道輸送后推動機械設備運轉，實現工業生產[1]。除此之外，鍋爐蒸汽也是人們生活取暖的重要方式，為了實現這一目的而安裝的鍋爐通常稱為采暖鍋爐[2]。相比于工業化生產，利用鍋爐蒸汽進行采暖需求的鍋爐運轉功率較小，但是往往要求鍋爐在集中供暖期長時間連續運行，對鍋爐系統的穩定性提出了較高要求。本文結合某熱力供暖公司冬季供暖實際情況，分析了水質對供暖效果的影響，并進一步研究了補水點與補水泵的選擇方法。

1 某熱力供暖公司采暖鍋爐基本情況

某熱力供暖公司共有9 個鍋爐房，30 臺鍋爐，主要為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐2 種形式。這些鍋爐的基本情況見表1。

表1 某熱力供暖公司鍋爐基本情況

由表1 可以看出，該熱力供暖公司供暖設備較多，屬于中型供暖公司，鍋爐年產熱值達到了10 萬GJ 以上，關系著周邊很多小區居民的冬季取暖質量問題。因此，為了維護30 臺鍋爐的供暖效益，需要科學合理地設計采暖鍋爐的供水系統，防止因為水質量不合格而產生安全隱患。

2 水中雜質對鍋爐供暖效果的影響分析

鍋爐在運行過程中，通過對水加熱并促進水循環實現熱量的傳遞，水作為鍋爐的能量轉換和傳導介質，對鍋爐系統運行的穩定性具有重要的作用[3]。在該熱力供暖公司的30 臺鍋爐中，使用的水基本都是自來水。自來水中含有不溶性礦物質和其他雜質，在受熱狀態下甚至會發生化學變化，最后生成鈣化物，形成所謂的水垢。在鍋爐運行過程中，隨著溫度的持續提升和工作時間的延長，水垢會連續積累，導致鍋爐熱轉換效率逐漸下降。另外，如果水垢積累量過大，會導致鍋爐爐體接受到的熱量無法及時傳遞給其中的水，爐體溫度持續升高，嚴重時導致爐體炸裂，發生爆炸事故。

另外，根據檢測，該熱力供暖公司所在地區的水質呈現強堿性，鍋爐在利用這類水進行加熱時，隨著溫度的升高，水的堿度會變得越來越高，會造成鍋爐蒸汽偏堿性，直接會影響到供熱品質。另外，堿性較強的水和蒸汽都會對爐體和管道造成腐蝕，影響使用壽命。因此在進行鍋爐供水處理時，需要注意控制水質的堿度。

為了從源頭上提升鍋爐用水的品質，該熱力供暖公司注重對鍋爐用水的檢測工作。一般來說，進行鍋爐用水檢測，包含的常規項目見表2。

表2 鍋爐用水檢測常規項目

為了做好鍋爐用水品質的檢測工作，該熱力供暖公司積極購置相關儀器設備。在進行鍋爐用水常規項目檢測過程中，常用的儀器設備見表3。

表3 鍋爐用水檢測項目方法儀器

3 補水點與水泵的選擇方法

3.1 補水點的選擇方法

補水點的選擇主要是依據恒壓補水點的壓力值與靜水壓線值的關系進行的。一般來說，確定補水點，遵循以下原則：

當這2 個壓力值相等時，求得的結果即為補水點的最佳位置。在鍋爐實際運行過程中，該熱力供暖公司經過對恒壓補水點與靜水壓線值進行現場多次測量，發現如圖1 所示的規律性變化。

由圖1 可以看出，隨著補水時間的推移，恒壓補水點壓力值變化曲線與靜水壓線值有兩次相交的情況。第一次相交時，循環水泵入口處壓力值達到額定值的60%，此時如果將補水點設置為該數值，可以獲得較為滿意的補水效果，同時可以清除供暖回水管道中的雜質，能夠獲得理想的補水效果，但是在該點補水壓力較小，將會導致高層建筑供水效果不理想。隨著補水時間的增加，恒壓補水點壓力值在達到最小后又逐漸上升直至與靜水壓線值持平，此時如果設置為補水點，則能夠獲得理想的補水效果，同時能夠滿足高層建筑供水的需求。因此，該熱力供暖公司在鍋爐系統運行過程中，需要根據供暖需求變化調整補水點位置，在不需要向高層住宅小區供暖的區位選擇恒壓補水點壓力值與靜水壓線值第一次相交時的數值，在需要向高層住宅小區供暖的區位選擇恒壓補水點壓力值與靜水壓線值第二次相交時的數值，這樣才能在滿足補水壓力指標的同時節約能量，獲得滿意的補水效果。

圖1 恒壓補水點與靜水壓線值現場測量變化情況

3.2 補水泵的選擇方法

為了取得良好的補水效果，在選擇好補水點之后，需要選擇合適的補水泵。補水泵的揚程是重要的參數，在選擇過程中應該重點進行關注。進行補水泵設計時，可以參照經驗公式進行

式中：Hb表示待求補水泵的揚程；Hj表示系統靜壓線值；△ΗS表示補水系統管路的壓力損失；△He表示水箱水位與水泵之間的高差。

選擇補水泵揚程時，需要對補水系統管路的壓力損失值、水箱水位與水泵之間的高差進行現場測定，然后根據圖1 中的鍋爐供暖系統靜壓線值進行綜合計算。

針對該熱力供暖公司現有的30 臺鍋爐，按照公式（2）計算其補水泵揚程。分別采集沸騰爐和鏈條爐的補水系統管路的壓力損失值、水箱水位與水泵之間的高差，所得數據及計算結果見表4。

表4 鍋爐補水泵揚程計算

由表4 可以看出，該熱力供暖公司在實際供暖過程中，鏈條爐所需要的補水泵揚程較大，造成這一現象的主要原因為補水系統管路壓力損失較大，次要原因是水箱水位與水泵之間高差不同。

4 循環流量的選擇方法

4.1 循環流量的選擇意義

在采暖鍋爐供水循環過程中，循環水流量是重要的觀察指標。通過對循環水流量進行監測并計算，可以發現鍋爐系統中水循環的基本情況，當循環水流量不足以提供足夠的壓力供用戶（尤其是高層用戶）使用時，就需要及時進行補水；當循環水流量能夠滿足用戶使用需求時，就可以保持現有流量進行水的供應，此時避免水資源的浪費對熱力供暖公司帶來生產成本的壓力。因此，在進行采暖鍋爐供水問題研究時，應該重點關注鍋爐循環水流量問題。

4.2 循環水流量的計算方法

根據經驗公式，循環水流量與設計熱負荷值、水溫度以及相關修正系數有關。一般來說，循環水量可以按照下式進行計算

式中：Q 表示待計算的循環水流量，單位為m3/h；q 表示設計熱負荷值，單位為kW；C 表示水的比熱容，一般取為4 200 J/（kg·K）；T1和T2分別表示供水和回水的溫度設定值，單位為℃；A 表示散熱損失值和補水率的乘積，屬于修正系數，一般取為1.055 3~1.122。

根據公式（3）計算循環水流量時，可以看出循環水流量主要和設計熱負載值以及供水和回水的溫度設定值有關。采暖設計熱負載值需要基于對用戶的建筑面積的統計以及室內理想溫度值的計算確定。一般來說，采暖設計熱負載值可以根據下式進行計算

式中：T 表示室內理想溫度值，單位為℃；A0為用戶的建筑面積累積疊加值，單位為m2。

在我國北方供暖季，室內溫度的理想值通常設置為23±3℃。該熱力供暖公司對供暖季的供水溫度和回水溫度進行了統計，發現通常情況下該地區的鍋爐供水溫度與回水溫度的差值保持在15~20 ℃的范圍內。因此，聯立公式（3）和公式（4），結合以上數值分析結果，可以得到在不同的供水溫度和回水溫度設定值狀態下，循環水流量的可選擇值見表5（用戶建筑面積累積疊加值設為22 000 m2）。

表5 鍋爐水流量在特定供水溫度和回水溫度下可選值示例

5 結束語

采暖鍋爐供暖過程中，水質和補水點及水泵選擇具有重要意義。在供暖季供暖過程中，需要重點做好水的凈化和過濾工作，通過切實有效的方法提升補水點和補水泵的選擇科學性，這樣才能達到理想的供暖效果。該熱力供暖公司在工作實踐中不斷摸索新的方法，進一步在提升恒壓補水點與靜水壓線值現場測量值的精度上做研究，同時結合當前補水泵供應情況選擇合適揚程的補水泵，采用合理的方法計算循環水流量，同時還可以通過建立規章制度明確采暖鍋爐供水檢查項目與方法、加強對鍋爐專業相關人員的技能培訓水平、加大鍋爐水處理標準和節能技術的宣傳力度等“軟措施”，建立了采暖鍋爐供水水質長效檢查機制，這樣才能獲得較好的供暖效果，滿足不同高度樓層住宅小區的使用需求。