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53MW大容量封闭相变换热锅炉技术特性综述
发布时间：2013-06-04 07:45 来源：未知
当今市场上相变锅炉的种类很多，名称也很多，但实质原理都是一样的，例如：真空锅炉、热管锅炉、无垢锅炉等都是应用相变传热原理，锅内的热量是在封闭的空间以液一汽—液相变的形式进行变换，因此，统一称之为封闭相变锅炉。
封闭相变锅炉体系从外观上看同普通水暖锅炉没有什么区别，运行的方式也没有什么本质区别，但功能原理则有本质的不同，普通水暖系统是靠重力和泵的动力带压运行，而封闭相变锅炉系统则不用安装循环水泵，水循环系统只是在重力状态下运行。相变锅炉系统相变就是从液体变成气体，再从气体变成液体的循环往复的过程，当然这个过程就要经加热、冷凝两个阶段。
随着相变锅炉技术的应用和发展，同时适应市场需求，大容量封闭相变换热热水锅炉也应运而生。本文将结合相变锅炉设计原理，以HL53-1.25/115/70-AII型相变锅炉为例，总体阐述大容量封闭相变热水锅炉设计规范和技术特性。
1、相变锅炉工作原理
封闭相变锅炉实质上是一个大的热管构造。锅炉整个受热面相当于热管的加热段，锅炉上部的相变换热部分就相当于热管的冷凝段，锅水在封闭的空间内以液一汽一液相变的形式进行热能传递，锅水无损失．无须补水，所以锅炉受热面不结垢，这就保证了此种锅炉在长期运行中热效率稳定。相变换热的优点在于：换热系数大，换热强度高，对于一般情况下的管外大空间自然对流换热的水一水换热方式，其对流换热系数约为200～1000 W／(rri2．K)，而对于封闭相变锅炉来说其换热器管外的水蒸汽凝结换热的系数可达到5000～100000 W/(m2·K)。
锅炉相变换热热水锅炉的形式：相变热水锅炉是间接加热的热水锅炉，可以分为负压相变（真空相变）热水锅炉、常压相变热水锅炉和有压相变热水锅炉三种，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
真空相变锅炉由于是在负压下工作的，一般其饱和温度仅为90℃左右，从而使其出口热水温度受到限制，只能达到80℃左右或更低。且由于相变温差小，在保持相同换热量、相同出水温度的情况下，真空相变锅炉的换热面积要比有压和常压相变锅炉的换热面积大。为维持真空在控制和运行上要求都比较高，只有在特定的环境下才有应用价值，不宜大力推广。
常压相变热水锅炉是负压相变锅炉向有压相变锅炉过渡的中间形式，在结构、控制上相对简单一些，可以和常规热水锅炉操作相近，但还有两个缺点：出口水温不宜过高，相变区会发生一定程度的氧腐蚀。
有压相变热水锅炉不但可以得到比前两种相变热水锅炉更高的出水温度，而且更大的优点是它可以实现蒸汽汽水两用。
2、53 MW相变热水锅炉概况及性能特点
2.1锅炉概况
锅炉型号为DHL53-1.25/115/70-AII，额定蒸发量为53MW，属有压相变换热热水锅炉，用于供暖。该锅炉的燃料低位发热量为19770 kj/kg，额定蒸汽压力为1.25 MPa，额定蒸汽温度为194℃，热网水进口温度为70℃，出口温度为115℃，热网水流量为1007 t/h。锅炉设计效率为80.3%，空气预热器进风温度为20℃，热风温度为116℃，排烟温度为167℃，燃料消耗量为12 t/h。
锅简内部设置汽水挡板、水下孔板和冷凝换热装置。冷凝换热装置由分配集箱、高频焊螺旋翅片管、汇集集箱等组成。饱和蒸汽上升经翅片管冷却后的冷凝水返回到水空间。热网回水的另一路由锅筒一端进入分配集箱，经并联连接的翅片管内的工质吸收蒸汽的汽化潜热后使水温升高，再以汇集集箱从锅筒的另一端引出。翅片管内的工质属单相强制流动。
该锅炉采用横置式层燃横梁式链条炉排，锅炉为“Ⅱ”型结构，炉膛采用膜式水冷壁，水平烟道和尾部烟道布置省煤器，空气预热器布置于尾部对流烟道后部。锅炉构架为全钢焊接结构。炉膛及尾部对流烟道均采用轻型炉墙，炉膛前后拱处采用耐火砖或耐火混凝土砌成，其重量分别通过钢架传到基础。锅炉采用室内布置，运转层标高为7m。当燃用设计煤质，额定负荷工况下，锅炉保证效率≥80%。锅炉有良好的负荷调节性能，其最低稳燃负荷为30%额定负荷。排渣使用碎渣机向重链捞渣水槽排渣。
2.2性能特点
与传统的水循环系统锅炉相比其性能特点比较明显，也是其优势所在。
(1)工质蒸发段和冷凝换热段内都是相变循环，由于对于同一流体来讲，相变换热比无相变系数要大数十倍。由于换热效果好，相变锅炉可比传统意义上的热水炉节省钢材。
(2)传统锅炉系统将冷凝液从疏水器排空，根据理论计算，冷凝液热值占总热量20%左右，而锅炉热管体系将冷凝液在接近饱和状态下即全部返回锅炉，又不会因为排污损失热量，加上前述的高效供热机能，因此节能效果达30%以上。
(3) 由于锅炉采用密闭方式运行，一次加水后不用补水，锅炉内水从液体变成气体，再从气体变成液体的循环往复，不会有给水损失，可以节约大量的水资源，特别适合缺水地区和补水困难的单位使用。
(4) 由于本技术不用安装循环水泵、补水泵、水处理设备、补水箱、膨胀水箱、除垢器等设备，减少了锅炉房的占地面积，减少了用户的投资费用。
(5)系统内不用补水，可以节省水费，系统运行不用循环水泵、补水泵，可以节省大量电费，每年不用往系统内投药防腐、防垢，也可节省不少的开支。
2.3环保优势
系统内不用补水，可以节省大量水费，系统运行采用自然循环，省去了给水泵，节省了电费，每年不用往系统内投药防腐、防垢，省去加药系统和相应的人员设置，节约大量的资金。因系统是封闭相变换热，从环境保护来讲，再没有跑漏和加药后的废水排放污染环境的问题。应用相变换热技术，可节省燃料消耗30%，也可以说减少了1/3的烟尘和废气排放，对环境起到了保护作用。使用本系统初投资省、热效高、能耗少、不结垢、不腐蚀、烟尘少、耐低温且运行安全稳定，维护费用低，可节省人力物力。
3、结论
综上所述，大容量相变换热热水锅炉不但不结垢、可以排除常规直接加热热水锅炉常见的水冷壁管、对流管爆管、管板裂纹漏水等事故隐患，而且具有可不排污、获得洁净热水、锅炉效率高、可以免除或减轻锅内氧腐蚀、对水质要求低而可以免除补给水软化、除氧设备投资和减少运行费用等优点，有压相变换热还可以实现汽水两用、减少用户设备投资、提高设备利用率，应用前景广阔。
