采暖锅炉供水应注意的几个问题

赵新宇

（铁法煤业（集团）有限责任公司后勤服务保障中心，辽宁 调兵山 112700）

能源是工业化社会发展的动力，锅炉是实现能源方式转换的重要设备。我国煤炭能源储量丰富，很多行业的能量来源是通过燃煤实现的。煤炭在锅炉中燃烧后将水变成蒸汽，蒸汽经过管道输送后推动机械设备运转，实现工业生产[1]。除此之外，锅炉蒸汽也是人们生活取暖的重要方式，为了实现这一目的而安装的锅炉通常称为采暖锅炉[2]。相比于工业化生产，利用锅炉蒸汽进行采暖需求的锅炉运转功率较小，但是往往要求锅炉在集中供暖期长时间连续运行，对锅炉系统的稳定性提出了较高要求。本文结合某热力供暖公司冬季供暖实际情况，分析了水质对供暖效果的影响，并进一步研究了补水点与补水泵的选择方法。

1 某热力供暖公司采暖锅炉基本情况

某热力供暖公司共有9 个锅炉房，30 台锅炉，主要为蒸汽锅炉和热水锅炉2 种形式。这些锅炉的基本情况见表1。

表1 某热力供暖公司锅炉基本情况

由表1 可以看出，该热力供暖公司供暖设备较多，属于中型供暖公司，锅炉年产热值达到了10 万GJ 以上，关系着周边很多小区居民的冬季取暖质量问题。因此，为了维护30 台锅炉的供暖效益，需要科学合理地设计采暖锅炉的供水系统，防止因为水质量不合格而产生安全隐患。

2 水中杂质对锅炉供暖效果的影响分析

锅炉在运行过程中，通过对水加热并促进水循环实现热量的传递，水作为锅炉的能量转换和传导介质，对锅炉系统运行的稳定性具有重要的作用[3]。在该热力供暖公司的30 台锅炉中，使用的水基本都是自来水。自来水中含有不溶性矿物质和其他杂质，在受热状态下甚至会发生化学变化，最后生成钙化物，形成所谓的水垢。在锅炉运行过程中，随着温度的持续提升和工作时间的延长，水垢会连续积累，导致锅炉热转换效率逐渐下降。另外，如果水垢积累量过大，会导致锅炉炉体接受到的热量无法及时传递给其中的水，炉体温度持续升高，严重时导致炉体炸裂，发生爆炸事故。

另外，根据检测，该热力供暖公司所在地区的水质呈现强碱性，锅炉在利用这类水进行加热时，随着温度的升高，水的碱度会变得越来越高，会造成锅炉蒸汽偏碱性，直接会影响到供热品质。另外，碱性较强的水和蒸汽都会对炉体和管道造成腐蚀，影响使用寿命。因此在进行锅炉供水处理时，需要注意控制水质的碱度。

为了从源头上提升锅炉用水的品质，该热力供暖公司注重对锅炉用水的检测工作。一般来说，进行锅炉用水检测，包含的常规项目见表2。

表2 锅炉用水检测常规项目

为了做好锅炉用水品质的检测工作，该热力供暖公司积极购置相关仪器设备。在进行锅炉用水常规项目检测过程中，常用的仪器设备见表3。

表3 锅炉用水检测项目方法仪器

3 补水点与水泵的选择方法

3.1 补水点的选择方法

补水点的选择主要是依据恒压补水点的压力值与静水压线值的关系进行的。一般来说，确定补水点，遵循以下原则：

当这2 个压力值相等时，求得的结果即为补水点的最佳位置。在锅炉实际运行过程中，该热力供暖公司经过对恒压补水点与静水压线值进行现场多次测量，发现如图1 所示的规律性变化。

由图1 可以看出，随着补水时间的推移，恒压补水点压力值变化曲线与静水压线值有两次相交的情况。第一次相交时，循环水泵入口处压力值达到额定值的60%，此时如果将补水点设置为该数值，可以获得较为满意的补水效果，同时可以清除供暖回水管道中的杂质，能够获得理想的补水效果，但是在该点补水压力较小，将会导致高层建筑供水效果不理想。随着补水时间的增加，恒压补水点压力值在达到最小后又逐渐上升直至与静水压线值持平，此时如果设置为补水点，则能够获得理想的补水效果，同时能够满足高层建筑供水的需求。因此，该热力供暖公司在锅炉系统运行过程中，需要根据供暖需求变化调整补水点位置，在不需要向高层住宅小区供暖的区位选择恒压补水点压力值与静水压线值第一次相交时的数值，在需要向高层住宅小区供暖的区位选择恒压补水点压力值与静水压线值第二次相交时的数值，这样才能在满足补水压力指标的同时节约能量，获得满意的补水效果。

图1 恒压补水点与静水压线值现场测量变化情况

3.2 补水泵的选择方法

为了取得良好的补水效果，在选择好补水点之后，需要选择合适的补水泵。补水泵的扬程是重要的参数，在选择过程中应该重点进行关注。进行补水泵设计时，可以参照经验公式进行

式中：Hb表示待求补水泵的扬程；Hj表示系统静压线值；△ΗS表示补水系统管路的压力损失；△He表示水箱水位与水泵之间的高差。

选择补水泵扬程时，需要对补水系统管路的压力损失值、水箱水位与水泵之间的高差进行现场测定，然后根据图1 中的锅炉供暖系统静压线值进行综合计算。

针对该热力供暖公司现有的30 台锅炉，按照公式（2）计算其补水泵扬程。分别采集沸腾炉和链条炉的补水系统管路的压力损失值、水箱水位与水泵之间的高差，所得数据及计算结果见表4。

表4 锅炉补水泵扬程计算

由表4 可以看出，该热力供暖公司在实际供暖过程中，链条炉所需要的补水泵扬程较大，造成这一现象的主要原因为补水系统管路压力损失较大，次要原因是水箱水位与水泵之间高差不同。

4 循环流量的选择方法

4.1 循环流量的选择意义

在采暖锅炉供水循环过程中，循环水流量是重要的观察指标。通过对循环水流量进行监测并计算，可以发现锅炉系统中水循环的基本情况，当循环水流量不足以提供足够的压力供用户（尤其是高层用户）使用时，就需要及时进行补水；当循环水流量能够满足用户使用需求时，就可以保持现有流量进行水的供应，此时避免水资源的浪费对热力供暖公司带来生产成本的压力。因此，在进行采暖锅炉供水问题研究时，应该重点关注锅炉循环水流量问题。

4.2 循环水流量的计算方法

根据经验公式，循环水流量与设计热负荷值、水温度以及相关修正系数有关。一般来说，循环水量可以按照下式进行计算

式中：Q 表示待计算的循环水流量，单位为m3/h；q 表示设计热负荷值，单位为kW；C 表示水的比热容，一般取为4 200 J/（kg·K）；T1和T2分别表示供水和回水的温度设定值，单位为℃；A 表示散热损失值和补水率的乘积，属于修正系数，一般取为1.055 3~1.122。

根据公式（3）计算循环水流量时，可以看出循环水流量主要和设计热负载值以及供水和回水的温度设定值有关。采暖设计热负载值需要基于对用户的建筑面积的统计以及室内理想温度值的计算确定。一般来说，采暖设计热负载值可以根据下式进行计算

式中：T 表示室内理想温度值，单位为℃；A0为用户的建筑面积累积叠加值，单位为m2。

在我国北方供暖季，室内温度的理想值通常设置为23±3℃。该热力供暖公司对供暖季的供水温度和回水温度进行了统计，发现通常情况下该地区的锅炉供水温度与回水温度的差值保持在15~20 ℃的范围内。因此，联立公式（3）和公式（4），结合以上数值分析结果，可以得到在不同的供水温度和回水温度设定值状态下，循环水流量的可选择值见表5（用户建筑面积累积叠加值设为22 000 m2）。

表5 锅炉水流量在特定供水温度和回水温度下可选值示例

5 结束语

采暖锅炉供暖过程中，水质和补水点及水泵选择具有重要意义。在供暖季供暖过程中，需要重点做好水的净化和过滤工作，通过切实有效的方法提升补水点和补水泵的选择科学性，这样才能达到理想的供暖效果。该热力供暖公司在工作实践中不断摸索新的方法，进一步在提升恒压补水点与静水压线值现场测量值的精度上做研究，同时结合当前补水泵供应情况选择合适扬程的补水泵，采用合理的方法计算循环水流量，同时还可以通过建立规章制度明确采暖锅炉供水检查项目与方法、加强对锅炉专业相关人员的技能培训水平、加大锅炉水处理标准和节能技术的宣传力度等“软措施”，建立了采暖锅炉供水水质长效检查机制，这样才能获得较好的供暖效果，满足不同高度楼层住宅小区的使用需求。