談蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐的措施

韓應傲 傅憲利

【摘 要】筆者在本文中以SZL10-13型蒸汽鍋爐為例，探討了將蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐的相關措施。

【關鍵詞】蒸汽鍋爐；熱水鍋爐；改造措施

將蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐不僅有利于節約能源、降低煤炭消耗量，也有利于目前低碳經濟的發展。與熱水鍋爐相比，蒸汽鍋爐具有管理困難、能耗較大等缺點，熱水鍋爐則相對來說比較節約能耗，其運行管理也相對簡便，經濟與社會效益顯著。鍋爐的更新換代雖是必然，但是不少工廠還有為數不少的蒸汽鍋爐。為了讓部分鍋爐繼續發揮“余熱”，最大程度減少浪費，將蒸汽鍋爐改造為熱水鍋爐也是非常不錯的選擇。

1.相關的原理與方法

依據工作原理的不同，將蒸汽鍋爐改造成熱水鍋爐可以分為以下幾種形式，即：

1.1以“自然循環”為主要工作方式

選用“自然循環”作為熱水鍋爐的主要工作方式可以免去安裝外部水循環動力提供裝置的環節。所謂“自然循環”就是指熱水鍋爐內部水循環的動力由水的提供，即由溫度相異的水的容重差異提供。

1.2以“強制循環”為主要工作方式

安裝外部水循環動力提供裝置（即水泵）為鍋爐的水循環提供動力。

1.3以“汽水兩用”為主要工作方式

所謂的“汽水兩用”就是指帶蒸汽空間的熱水鍋爐。在這種工作方式下，我們可以選用“自然分配”與“人控分配”兩種方式作為水循環的方式。首先，“自然分配”的方式與“自然循環”的工作原理是一樣的，根據鍋爐不同受熱面受熱強度的差異，造成溫度相異的水的容重不同，利用水的壓力差來達到“自然分配”的目的，這種分配方式尤其適合水循環流量較大或者低溫水循環系統。其次，“人控分配”是利用鍋爐不同受熱面受熱強度的差異，將差異部位分為若干相互獨立的環路，并把人工控制門閥安裝在獨立環路的入口部位，借此調整不同環路之間的循環水流量。為了更加精準地將各個環路的水溫差異控制在合理的范圍之內，應該在環路的出口位置出安裝測溫儀表。但是這種改造的缺點也是顯而易見的，即改裝的過程比較復雜，實際操作也比較繁瑣，但是假使可以將爐熱偏差控制在10℃左右這個范圍之內，那么讓熱水鍋爐在高溫系統中比較安全和可靠地運行是能夠保證的。

2.以SZL10-13型蒸汽鍋爐為例

某工廠現有若干臺SZL10-13型蒸汽鍋爐需要將其改裝為熱水鍋爐，因為自然循環工作方式下的熱水鍋爐與自然循環工作方式下的蒸汽鍋爐具有同樣的工作原理，因此將蒸汽鍋爐需要將其改裝為熱水鍋爐不需要動“大手術”。經過改造的鍋爐循環回路仍然由上下鍋筒、下降管與上下聯箱、上升管構成；熱網回水送至上鍋筒后部的進水管，熱水由上鍋筒前部的出水管引出送至熱用戶，考慮到若全部回水經過省煤器，水阻力及省煤器維護等因素，而將省煤器與鍋爐本體并聯運行，使部分熱網回水通過省煤器再同來自鍋爐本體的熱水混合后，直接送給熱用戶。

實際的改裝過程為：首先，拆除原鍋爐上面的排污管、上汽包中的汽水分離器等等以及其他無用部件；其次，將原鍋爐中出汽管的直徑擴大為219mm，將其作為改造之后的鍋爐進水管；再次，為了達到讓熱網低溫回水比較均勻下流的目的，將改造后的進水管口部位設置為喇叭口形狀；第三，在上鍋筒前端設置一處直徑為219mm的孔，將其作為改造后鍋爐的出水管，為使熱水能夠均勻地流出出水管，筆者建議在出水管的下部位置安裝一根集水管；第四，為了避免出現因為鍋爐內部冷水與熱水橫向混流導致的鍋爐水循環紊亂，也為了實現停電保護（鍋爐停電時，鍋爐內的熱水與冷水能夠通過該裝置相互混合后自行調節），筆者建議在上鍋筒內部進出水管之間安裝一面積為鍋筒橫斷面積2/3的擋水板便可以輕松實現以上要求。

此次的鍋爐改裝具有以下優點，即改造簡便、易操作、工作量較小并且經濟劃算。原蒸汽鍋爐經過改裝之后的實際運行參數如下：水量204t/h，水溫70℃-95℃，工作壓力為0.5MPa，各項參數均符合原有的設計要求，其安全可靠性在日后的運行中得到檢驗。

3.改裝過程中需要注意的問題探討

3.1需要注意對流傳熱差問題

一般鍋爐的進水方式通常為從左、右集箱后部進水，這樣的進水方式帶來一個比較棘手的問題，就是筒后部水流速度非常緩慢（特別是后管板下部的水基本處于“死水”的狀態），然后這里通常又是煙氣第二回程的入口位置，煙氣的溫度非常高（一般在900℃-1300℃左右）。

我們能夠利用以下公式認識煙氣放熱量、溫度與水的流速之間的關系（當然，它們是成正比例關系的）：

K=ψa1=ψ（ad+af）kcal/m2·h·℃，其中

K——對流傳熱系數；

Ψ——熱有效系數；

a1——煙氣對管壁的放熱系數（單位：kcal/m2·h·℃）；

ad——煙氣對管壁的對流放熱系數（單位：kcal/m2·h·℃）；

af——煙氣對管壁的輻射放熱系數（單位：kcal/m2·h·℃）；

因為ad和鍋爐煙氣的溫度、流速具有相關性，af和煙氣溫度具有相關性，因此，當鍋爐內煙氣溫度與流速乘積最大時便是K值最大時：這時如果水循環流速快，則能迅速帶走煙氣熱量，否則將在管孔附近產生過高的熱應力和交變熱應力，尤其當水汽化的情況下，汽體比水的吸熱系數低得多，使管板溫度上升，導致脹口漏水或焊縫拉裂，如果經常停電（水泵啟停頻繁）情況則更為嚴重。

3.2鍋爐改裝之后的管理問題

首先，改造后的鍋爐在正常的使用和運行過程中，必須要確保采暖系統處于滿水而且是閉路循環的狀態，水壓和水量的穩定、調節可以通過膨脹水箱來完成。

其次，在水質方面，優先選用常溫下（20℃-25℃）PH值>7、水質總硬度≯0.04mg/L、含油量≤2.0mg/L、懸浮物≤5.0mg/L的水作為鍋爐的循環用水。

再次，鍋爐的清潔工作十分關鍵。定期對改造后的鍋爐進行清理（可以選擇清潔劑、也可以安裝吹灰機），所以的清潔工作的時機選擇在停爐壓火的時期為最佳。

3.3鍋筒內部煙管束脹縮受限問題

由于鍋爐煙管束都是直的，沒有膨脹補償余地，膨脹收縮應力將集中在煙管與管板連接的脹口及焊縫這些薄弱環節上，所以鍋爐在運行中產生脹口松動及焊縫裂紋等現象，由此可見，水火管鍋爐改為熱水鍋爐具有先天不足的內在因素。

4.結束語

蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐，從理論上和實踐上都是可行的，是延長蒸汽鍋爐壽命減少浪費的好方法。由于鍋爐型號很多，鍋爐的本體結構也不盡相同，因此在實際的改裝操作過程中，一定要根據鍋爐的本體結構，盡量在不破壞其原有熱循環的條件下，以最小的工作量進行改造，使改裝費用降到最低。將蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐，其水循環仍以自然循環為好，這樣改裝的工作量比較小，又不破壞原鍋爐的本體結構，同時又符合原來的水循環。

【參考文獻】

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