??? 采用上述系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)產(chǎn)生的后果為：
??? ① 在常壓熱水鍋爐運(yùn)行過程中，若循環(huán)泵突然關(guān)閉，爐內(nèi)熱水溫度升高、易汽化，這種情況在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)。當(dāng)蒸汽無法及時排出時，常壓熱水鍋爐承壓將迅速上升，給安全運(yùn)行帶來極大威脅。特別是當(dāng)常壓熱水鍋爐質(zhì)量存在缺陷時，鍋爐爆裂不可避免。
?? ?② 使常壓熱水鍋爐在承壓狀態(tài)下運(yùn)行違反了國家相關(guān)的管理規(guī)定，也不符合《條件》的基本要求。設(shè)計(jì)人員完成的設(shè)計(jì)產(chǎn)品違反國家強(qiáng)制執(zhí)行的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，屬于嚴(yán)重的設(shè)計(jì)失誤，給常壓熱水鍋爐安全運(yùn)行留下隱患。一旦鍋爐出現(xiàn)安全事故，工藝設(shè)計(jì)人員負(fù)有不可推卸的責(zé)任。
??? 為保證鍋爐安全運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員必須對設(shè)計(jì)錯誤導(dǎo)致的嚴(yán)重后果予以重視，并在工藝設(shè)計(jì)上保證在任何情況下鍋爐本體頂部表壓為零。常壓熱水鍋爐房規(guī)模較小，多采用手工操作，不像承壓鍋爐房那樣設(shè)置較多的工況監(jiān)控設(shè)備。保證鍋爐在任何工況(特別是非正常工況)下安全運(yùn)行的具體方法為：
??? ① 在鍋爐回水管入口處設(shè)自動啟閉閥，保證當(dāng)循環(huán)泵停止時系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水不溢流。
??? ② 保留補(bǔ)水箱，若鍋爐未設(shè)補(bǔ)水箱或鍋筒溢流管，應(yīng)在鍋筒上部某一高度(根據(jù)具體情況確定)開溢流孔，設(shè)溢流管。確保鍋筒上部始終保持一定高度的直接與大氣連通的氣相空間，見圖2。
2 防止水擊
??? 常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)易發(fā)生兩類水擊：
??? ① 在循環(huán)泵啟動時，由于系統(tǒng)上部管道內(nèi)存留大量空氣造成氣阻而產(chǎn)生的水擊。常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)為開式循環(huán)系統(tǒng)，在循環(huán)泵關(guān)閉時易產(chǎn)生管道內(nèi)循環(huán)水外泄，使系統(tǒng)上部管道出現(xiàn)倒空，另外循環(huán)水溶解的氣體析出及鍋爐關(guān)閉后循環(huán)水冷卻收縮而吸入的空氣都會使系統(tǒng)上部管道出現(xiàn)氣相空間。當(dāng)循環(huán)泵啟動而管道內(nèi)氣體又無法及時排出時，易發(fā)生水擊。這類水擊危害極大，管道會產(chǎn)生巨大的噪聲和強(qiáng)烈振動，甚至?xí)构艿篮拖到y(tǒng)上部散熱器破裂。
??? 要預(yù)防這類水擊的發(fā)生，應(yīng)在系統(tǒng)最高處設(shè)計(jì)排氣閥，并在運(yùn)行過程中保證排氣閥工作有效可靠。在系統(tǒng)中設(shè)置定壓水箱(見圖1)，在循環(huán)泵關(guān)閉后，定壓水箱可自動向系統(tǒng)補(bǔ)水排出氣體，可有效防止水擊的發(fā)生。在操作上應(yīng)保證循環(huán)泵出口閥門緩慢開啟，使系統(tǒng)內(nèi)氣體在水位逐漸升高的過程中排出。
? ??② 循環(huán)泵關(guān)閉時，由于回水管上自動啟閉閥快速關(guān)閉產(chǎn)生的水擊。在常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)中，為防止循環(huán)泵關(guān)閉時管道內(nèi)循環(huán)水泄入鍋爐使系統(tǒng)上部管道出現(xiàn)倒空現(xiàn)象，在靠近鍋爐的回水管上安裝自動啟閉閥。當(dāng)循環(huán)泵關(guān)閉時，自動啟閉閥快速關(guān)閉。若不設(shè)置有效的泄壓裝置，在自動啟閉閥快速關(guān)閉時極易產(chǎn)生水擊，特別是在不設(shè)置定壓水箱的上供下回式供熱系統(tǒng)中，水擊嚴(yán)重時易造成系統(tǒng)下部散熱器破裂。目前，在常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)中出現(xiàn)的許多底層散熱器破裂事故都由此原因造成。
??? 因此，在設(shè)有與循環(huán)泵連鎖的自動啟閉閥的常壓熱水鍋爐房中，必須設(shè)泄壓裝置。目前常用的泄壓方式是在自動啟閉閥前與循環(huán)泵出口總管之間設(shè)置連通管，并安裝逆止閥，一旦自動啟閉閥前壓力升高可將水泄入循環(huán)泵出口總管。另外，也可在自動啟閉閥前設(shè)安全閥。
3 防止循環(huán)泵汽蝕
??? 循環(huán)泵汽蝕是常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。在常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)中循環(huán)泵的工作狀態(tài)類似從開式水箱抽水，其灌注壓頭很小，只有循環(huán)泵中心線到鍋筒液位間的液位差高度。若循環(huán)泵安裝位置較高，或循環(huán)泵入口管道設(shè)計(jì)阻力較大，甚至循環(huán)泵入口閥門相對開度較小時，都極易發(fā)生循環(huán)泵汽蝕。
??? 要避免產(chǎn)生汽蝕，設(shè)計(jì)時必須保證循環(huán)泵的灌注壓頭，即循環(huán)泵在進(jìn)口葉輪處的水壓應(yīng)大于該溫度下的飽和蒸汽壓力。要滿足此條件，循環(huán)泵的灌注壓頭pp應(yīng)滿足下式：
式中pp——灌注壓頭，kPa
??? ps——循環(huán)泵進(jìn)口處水的飽和蒸汽壓力，kPa
??? △p——鍋爐至循環(huán)泵間的總阻力，kPa
??? v——水的流速，m/s
??? ρ——水的密度，kg/m3
??? pa——循環(huán)泵的有效汽蝕余量，kPa，取40～60kPa
??? p——安全余量，kPa，取5～10kPa
??? 一臺熱功率為1.4MW的臥式常壓熱水鍋爐，設(shè)計(jì)供回水溫度為85、60℃。鍋筒的液面與循環(huán)泵軸線設(shè)計(jì)高度差為2.5m，即灌注壓頭pp=25kPa，相應(yīng)的絕對壓力約125kPa。溫度為85℃的水對應(yīng)的飽和蒸汽壓力(絕對壓力)約60kPa，循環(huán)泵有效汽蝕余量取50kPa，安全余量取5kPa。由式(1)計(jì)算得，鍋爐至循環(huán)泵間管道的總阻力與動壓頭之和不得大于10kPa。由于常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)的水流速較低，動壓頭可忽略不計(jì)，因此△p≤10kPa。
??? 以某工程為例，供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)水流量為48.16t/h，管道規(guī)格選取ф159×4.5。經(jīng)計(jì)算得，水的流速v=0.76m/s。管道比摩阻取54Pa/m，管道設(shè)計(jì)長度為10m，局部阻力當(dāng)量長度為31m。經(jīng)計(jì)算得，摩擦阻力為0.54kPa，局部阻力為1.67kPa，即鍋爐至循環(huán)泵間的總阻力△p=2.21kPa。因此，可利用的富余壓頭為7.79kPa。
??? 因此，在較理想的設(shè)計(jì)條件下，可利用的富余壓頭也是很小的。當(dāng)發(fā)生非正常工況時，如熱水溫度超出設(shè)計(jì)溫度或采用循環(huán)泵前閥門節(jié)流量過大，易出現(xiàn)循環(huán)泵汽蝕現(xiàn)象。特別是采用小容量的臥式常壓熱水鍋爐時，若設(shè)計(jì)過程中不采取措施，循環(huán)泵汽蝕的現(xiàn)象不可避免。要避免出現(xiàn)循環(huán)泵汽蝕，在工藝設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮：由于鍋爐高度一定，因此循環(huán)泵高度要盡量降低，以保證有較高的灌注壓頭；盡量選擇有效汽蝕余量較小的循環(huán)泵；鍋爐至循環(huán)泵間的管道布置盡量簡單，管徑要適當(dāng)放大，降低管道的摩擦阻力。在系統(tǒng)運(yùn)行時應(yīng)注意：鍋爐不可超溫運(yùn)行，循環(huán)泵入口閥門只可作為開閉閥使用，可使用循環(huán)泵出口閥門調(diào)節(jié)流量。
4 結(jié)語
??? 常壓熱水鍋爐房供熱系統(tǒng)規(guī)模較小，但常壓熱水鍋爐房的安全運(yùn)行事故高于承壓鍋爐房，發(fā)生事故的直接原因是工藝設(shè)計(jì)不合理和違章操作。必須對常壓熱水鍋爐房的安全運(yùn)行有足夠的認(rèn)識，鍋爐房工藝設(shè)計(jì)必須認(rèn)真執(zhí)行國家的有關(guān)規(guī)定，遵章操作可避免常壓熱水鍋爐房安全事故的發(fā)生。
管道焊接標(biāo)準(zhǔn)
