熱水鍋爐及整個熱網系統.在正常情況下都充滿水,為單向流動,在發生汽化時,氣體被水夾帶一起流動,形成汽泡或汽柱,氣體中有溶于水受熱后逸出的CO2、O2、N2等氣體,也有水汽化產生的水蒸汽,由于不斷進行汽化與凝結、膨脹與壓縮等過程及氣、水運動方向的不同,就可能形成氣塞,或不斷的引起水擊和震動,導致管道損壞,滲漏,水泵運行不正常和水循環故障,破壞鍋爐和管網的正常運行。因此,對熱水鍋爐的汽化問題,必須進行認真分析和預防。本文僅對自然循環熱水鍋爐水冷壁的汽化和預防進行討論。
(1)熱水鍋爐水冷壁汽化原因分析
由于非正常原因導致水冷壁汽化的原因有:①超負荷運行或鍋爐熱功率大于熱網熱負荷,使回水溫度過高;②發生停電事故,鍋爐停止給水后,由于爐膛熱惰性大。造成鍋水超溫汽化;③鍋爐壓火停爐后,爐火自燃,導致鍋水超溫汽化;④鍋內或系統難以維持原來壓力,降壓運行,導致鍋水汽化。
以上等等情況,可以認為是鍋爐的非正常工況。
自然循環熱水鍋爐在正常情況下(指按設計參數)運行也可能出現汽化現象,這種汽化現象與“過冷沸騰”有關,如下面的兩則實例:
例1:圖1所示雙鍋筒縱置式鏈條爐排,前水冷壁頂棚管處經常發生脹粗、爆管。切割下來檢查管內結垢嚴重,水垢厚度達到15~20 mm,結垢集中在彎頭以上部位,而在彎頭的下部則基本不結垢,分析原因就是因為熱水鍋爐上升管和下降管內均是水,比重差小,循環壓頭小,循環速度低,在水溫比較高、受熱比較強的部位,就容易出現“過冷沸騰”現象。上述鍋爐中的頂棚管就處于這種部位,由于頂棚管傾角不大,容易發生汽水分層,所以在這里發生嚴重結垢,導致過熱脹粗至爆管。

由于小型熱水鍋爐水質較差,一般不配備除氧設備,所以往往伴隨著汽化現象發生結垢和氧腐蝕。
例2:圖2為單鍋筒縱置式自然循環熱水鍋爐,其設計參數與例1相同,安裝在長治市某醫院,在鍋筒與左右集箱之間共布置400多根對流管束,鍋爐循環水為上進上出,鍋爐兩側水冷壁由于循環倍率低,出現“過冷沸騰”和汽化現象,導致水冷壁管結垢和嚴重腐蝕,1臺熱水鍋爐運行4個月后,就連續發生水冷壁爆管事故。


(2)熱水鍋爐汽化現象的防止
防止熱水鍋爐發生汽化,也就大大減輕了受熱面結垢和腐蝕的危險性。要防止熱水鍋爐汽化,必須保證可靠的良好的水循環。
在例1中,用戶將鍋筒內的配水管加長,直接同前水冷壁的下降管相連,即將回水直接引入前水冷壁下降管,同時減少配水管管孔,將側水冷壁下降管管口直徑縮小,其目的是增加前墻水冷壁的配水,降低前水冷壁下降管的水溫,改善了前水冷壁的水循環狀況。這樣改造后,運行了2個采暖期.只有輕微的結垢,解決了頂棚管爆管問題。
在例2中,將原熱水鍋爐的上進上出自然循環模式,改造成鍋爐回水由左右下集箱尾部進入。左下集箱管子內部用隔板分成3個區,鍋筒底部用隔板分成2個區,這樣熱水鍋爐的水循環系統改成了5個強制循環流程。循環水經過5個流程后進入上鍋筒前部,而后由上鍋筒頂部出水供熱。在上鍋筒底部兩側,每處流程隔板頂面要分別開4個Ф10 mm排汽孔,以供鍋爐停爐期間排汽。鍋爐經過改造后,水冷壁和對流管束由原自然循環式改為強制循環模式,水循環流速比原來提高了5倍。改造后的鍋爐經過2年運行驗證,使用效果良好,出力足,運行穩定,再沒有出現過水冷壁汽化現象。
用相同的原理對另外2臺不同結構的鍋爐進行了改造,經過使用驗證也取得了很好的效果。
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