热水锅炉防汽化及防止产生水击的措施研究

王耀国

摘 要：热水锅炉系统在正常运行状态时突遇停电会使得整个供水系统产生汽化现象，从而形成水击破坏整个供水系统，造成严重的安全事故。笔者有着多年热水锅炉车间的工作实践经验，对本单位的热水锅炉汽化及产生水击的现象进行分析，并提出了改进的防汽化对策，希望可以对其他的热水锅炉防汽化研究提供参考。

关键词：热水锅炉；防汽化；水击；措施

中图分类号：TK284.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）01-0085-02

Abstract： The sudden blackout of the hot water boiler system in normal operation will cause vaporization of the whole water supply system， so that water hammer will destroy the whole water supply system and cause serious safety accidents. The author has many years of practical experience in the hot water boiler workshop. This paper analyzes the phenomena of vaporization and water hammer of the hot water boiler in our unit， and puts forward some improved countermeasures for preventing vaporization. It is hoped that it can be used as a reference for other research on preventing vaporization of hot water boiler.

Keywords： hot water boiler； anti-vaporization； water hammer； measures

热水锅炉对于蒸汽锅炉来讲，具有使用广、投资小等优点，当前在很多的采暖系统当中都大量应用着。热水锅炉在运行的过程当中要非常注意安全问题，保障运行系统中的温度和压力适当不能超标，如果发生汽化现象就会引起水击，从而造成锅炉系统设备发生损坏进而引发安全事故的发生。在热水锅炉的使用过程中，做好防汽化现象的发生以及做好正常的预防和处理方案是保证其安全运行的关键。但是当前热水锅炉提供的相关培训教材对于热水锅炉安全运行的资料都比较片面，没有实用性，不能在现场做好相关处理工作。本文作者有着多年热水锅炉车间的工作实践经验，对本单位的热水锅炉汽化及产生水击的现象进行分析，并提出了改进的防汽化水击对策，希望可以对热水锅炉的正常运行工作起到一定的保障作用。

1 热水锅炉汽化的危害分析

热水锅炉在其结构设计当中没有预留大的汽水空间，所以当系统出现汽化现象时，热水锅炉产生的蒸汽将与热水混合出现，两相进行流动汇合。但是蒸汽的比容大、流速快、且其處于空间的上层，导致下部的热水的流动产生阻塞现象，从而破坏整个热水锅炉的水循环过程。水循环过程的不顺利又反过来作用于系统，导致其汽化现象加剧，促使热水锅炉的安全事故更加严重。

热水锅炉汽化后产生的危害主要有：

（1）引起锅炉爆管

热水锅炉发生汽化现象后，会导致系统后的水质产生水垢导致传热不便，进而使得锅炉因传热问题产生爆管事故。

（2）引起振动

锅炉系统产生汽化后，随着汽化情况的形成和加剧就会产生汽的扰动，其频率如果同锅炉系统自身的频率相同，将会产生共振现象，使得通水的管路遭到破坏。

（3）产生水击

汽化现象所形成的汽化蒸汽一旦进入管路，会迅速凝结，而导致其周围的水分运动加速进行补充的过程，在宏观上就会有很强烈的冲击现象的发生，对管壁造成损伤，并发生很大的响声，这种水击长时间持续，就容易破坏管路。

（4）诱发爆炸事故

如果热水锅炉的汽化现象不能及时停止，其形成汽化部位的金属管道壁的温度就会急剧升高，从而造成其强度和抗压力下降。持续不断的汽化现象会造成锅炉系统中形成高温、高压环境，最后还可形成超压环境，这都能造成锅炉发生强烈的爆炸事故。

2 热水锅炉车间的工作运行现状

单位热水锅炉车间有DHL2500-16型热水锅炉4台，运行出水温度一般在90°以上，运行压力0.5MPa。正常工作状态都可以满足单位的供水要求。但是单位因故会发生停电现象，热水锅炉系统在停电后会产生汽化现象并产生水击，给整个热水锅炉供水系统造成很大的危害。在热水锅炉系统发生汽化后都需要停止其工作运行，对事故进行处理，其处理时间平均在6小时左右，在冬季停炉时间长会造成供热管网冻裂事故，给整个供热系统造成了很大的损失，也会影响到单位其他部门的生活和工作。

热水锅炉在其供电正常的情况下，会按事先设定的规范进行工作。如果突然停电，系统中的循环泵因无电而不能工作，其整个热水锅炉系统中的水循环就遭到了破坏。在此状态下，燃烧室中预存的燃料不能立即熄灭。燃烧室前后拱及炉墙仍处于高温状态，蓄热量很大，放出很大的热量，所以停电后受热面仍能维持相当大的热负荷。但此时介质在受热面内吸收的热量不能及时输送到热网中，而是提高了自身的热焓最后发生汽化现象。停电后锅内仍可以保持较弱的自然循环流动，因此发生汽化时间较长。但对于强制循环的热水锅炉，本身水容量小，停电后水循环随即停止，管内的工质处于停止状态，便会很快发生汽化，将导致系统产生水击，随时都有可能发生安全爆炸事故，应该要引起重视。endprint

3 热水锅炉系统汽化及水击现象产生的原因分析

公司组织技术人员对热水锅炉系统的整体情况及汽化及水击现象进行分析，总结，对发生汽化及水击现象进行原因的分析，为后期的改造提供相应的依据。

3.1 热水锅炉车间供电系统不稳

当前DHL2500-16型热水锅炉4台，都处于满负荷工作状态。因供电系统的设计不是很合理，前期没有考虑双回路供电，所以常常会因供电系统故障造成停电事件。还有就是常因供电系统不稳造成“闪停”后，锅炉循环泵由于是降压启动方式不能立即启动，从而也会造成锅炉汽化，从而影响到整个热水锅炉的正常工作，甚至发生爆炸等安全事故。

3.2 停电后发生汽化的时间短，处置不及时就会产生水击

冬天外界的气温比较低，所以热水锅炉出水温度也比较高。根据多次的现场情况来看，热水锅炉系统的循环泵因停电停运后马上就会发生汽化产生水击现象，时间大都在1分钟内，让现场操作人员根本来不及处理。这给因停电而如何防止汽化带来了非常大的困难，因此单位除考虑如何防止汽化外，也应该考虑把汽化后如何缩短处置时间防止产生水击当成主要的研究课题。

3.3 热水锅炉的出水母管的设计不合理

DHL2500-16型热水锅炉的出水管高于锅炉排气阀，最高点无排气阀，经分析认为其汽化产生的蒸汽无法做到及时的排除，在这样的情况下，更是加剧了系统内的汽化程度，从而发生水击等安全事故。

4 热水锅炉系统防汽化及水击的改造措施

4.1 增加供电可靠性

针对热水锅炉车间的机电设备的功率重新进行供电系统的整体设计，增加双回路供电及稳压设备，并考虑循环泵启动方式改为变频启动，以保障整个供电系统的稳定性和可靠性。让其在工作过程中不随意停电，或者在“闪停”后循环泵能直接启动，减少汽化及水击现象的发生。

4.2 在热水锅炉系统增加高扬程泵设备

因锅炉在汽化时，炉内压力达到0.7Mpa，远高于自来水供水压力，不能用自来水给锅炉水降温，因此针对车间的热水锅炉系统，可以考虑在系统中增加1台高扬程泵，经过计算设计其流量50m3/h，扬程80米。从软水箱取水，打入锅炉后下降管处，同时开启锅筒排气阀，使锅炉内炉水迅速降温，同时带走炉膛热量。可以起到防汽化及水击现象的发生。

4.3 在出水母管增加排气阀

在热水锅炉系统的出水母管最高点增加排气阀，根据出水母管的直径，设计为DN32的排气阀基本可以达到要求。DN32的排气阀可以使得汽化产生的蒸汽能及时的排除，缓解系统内的汽化程度，从而降低系统发生水击等安全事故的概率。

5 热水锅炉系统突然停电及恢复供电后的处理措施

5.1 热水锅炉系统突然停电时的处理措施

当热水锅炉系统发生突然停电循环水泵停止运行时，技术人员视运行参数及现场情况作出判断，如存在汽化可能时（冬季运行温度高一般都会汽化），应立即关闭锅炉进出口阀门，并迅速打开炉膛上的门孔，流入冷空气，冷却炉膛。对层燃锅炉，还要人工在炉排表面上加湿炉渣，把炽热的火床盖住。及时开启高扬程泵给锅炉补水，一是加速锅炉内炉水的冷却；一是补充炉水系统的泄漏，同时打开锅炉顶部集气罐上的排气阀进行排汽，排放出锅炉内的蒸汽。

5.2 热水锅炉系统恢复运行时的正确操作

当锅炉顶部集气罐上的排气阀没有蒸汽排出时，可按正确操作逐步恢复运行。第一，先开启锅炉补水泵，为系统补水、加压；第二，停止高扬程泵，在确认炉内无蒸汽时，关闭锅炉各个排气阀；第三，缓慢打开锅炉进出水阀；第四，启动循环泵，使系统恢复循环运行。第五，等水循环正常之后，按正常起炉规程操作开始运行。

6 该措施的实际应用效果

该措施应用以前，每年停电10多次，每次都会汽化并产生水击，并有两次发生摧毁供热主管的事故，停电次数减少为每年3至4次，如采暖初期供水温度不高时，发生“闪停”后，循环泵能立即启动，就不会发生汽化，不影响锅炉运行。即使发生汽化，处理时间也由原来的6小时减少为2小时左右，大大降低了发生水击的可能性。应用该措施运行几年来未发生过一起水击破坏管网及管网因停炉时间长导致的冻裂事故，取得了很好的经济效益及社会效益。

参考文献：

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