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對常壓和自然循環采暖熱水鍋爐安全性的質疑

  
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1 問題的提出

  中國在采暖用熱水鍋爐設計方面有兩次“大突破”,一次是八十年代提倡自然循環可用性,后得到大規模推廣;另一次是九十年代的常壓鍋爐,后也獲大量推廣。筆者認為,如果對二者做非常有條件的認可也許可行,但兩次“大突破”都被幾乎無條件地贊賞和認可則是有問題的,需要重新討論。

2 常壓鍋爐運行安全問題分析

  以常壓鍋爐而論,我們要問:為什么國家標準局即使對于95/70這種出水溫度僅為95℃的鍋爐也規定其額定壓力為0.4MPa(小于0.7MW)和0.7MPa(大于0.7MW)?為什么“熱水鍋爐安全技術監察規程第127條規定“鋼制熱水鍋爐的出口壓力不應低于額定出口熱水溫度加20℃相應的飽和壓力”?額定壓力為設計壓力,而“安規”說的是運行壓力,總之要有壓力,而提倡常壓與上述規定不能說沒有矛盾。
  提倡常壓鍋爐的人無非認為無壓力則不必擔心安全(無高壓爆破)問題,可基本取消強度問題,可用薄材料及相對較次材料從而節約材料成本。但筆者認為,一般地說,搞常壓鍋爐僅提高了力學安全(降低強度要求),但降低了熱學安全——更容易發生飽和沸騰尤其是表面沸騰,且更易在熱壁上結硬垢和爆管。
  現以?φ51×3爐膛水冷壁管為例,爐膛管熱負荷強度約為60000kcal/m2,現計算各種水管流速下的內換熱系數、管壁對水之溫差、管內壁溫度及該溫度下的飽和溫度,計算結果如表1。

表1

?

水速W(m/s)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

換熱系數α,(kcal/m2)

696.5

1213

1677

2111

2524

2920

壁溫、水溫差,Δt,℃

90.4

51.9

37.57

29.8

25

21.6

壁溫,tw=95+Δt,℃

185.4

146.9

132.57

124.8

120

116.6

tw對應飽和壓力,MPa

1.139

0.44

0.293

0.233

0.198

0.108


  之所以取壁溫為95+Δt是從安全角度出發而取額定出口水溫為底溫。

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