摘要：本文结合常压热水锅炉结构不合理导致取暖期内经常发生水冷壁管爆管的问题，分析原因，提出改进措施，满足常压锅炉供热效率提升需求。
关键词：锅炉；水冷壁管；热效率
前言
常压锅炉是指锅炉顶部通大气不承受供热系统的水柱静压力的无压热水锅炉，也就是锅炉本体开孔与大气相通，在任何工况下，锅炉水位线处表压力都为零。一般分为常压电热水锅炉、常压燃油（气）热水锅炉、常压燃煤热水锅炉等。常压锅炉因其不承压，没有安全隐患，不属于特种设备，该种锅炉的设计、生产、安装及使用不受技术监督部门的监管等原因而得到广泛使用，主要用于供暖和生产热水。篦子沟矿业公司矿区供暖系统由1台型号为DZL2.8-10/115/70-A11D的4吨承压热水锅炉改造成的常压燃煤热水锅炉负责供暖，总供暖面积35000m2，自2006年投入使用以来，由于锅炉结构不合理，取暖期内经常发生水冷壁管爆管，造成供热效率较低，职工意见较大。经过对锅炉结构和供热原理进行分析，找到了产生问题的原因，实施技术改造后，目前运行良好，完全满足了供暖需求。
一、常压锅炉供热存在问题分析
1.1锅炉结构不合理。DZL2.8-10/115/70-A11D的4吨承压热水锅炉是由原郑州锅炉厂生产的链条炉排热水锅炉，是一种锅筒纵置式水火管锅炉，采用轻型炉排，配有鼓风机、引风机进行机械通风。由于其结构不合理，取暖期内故障频繁，用户意见较大。因此，厂家仅生产十余台就停产该型号锅炉了。该锅炉主要存在水冷壁管与锅筒相对位置不合理、水循环通道简单、系统回水未充分利用锅炉余热等问题。
原因分析：该锅炉水的循环是靠自然循环，回水直接进入锅筒，锅筒两侧各有两排水冷壁管，一排水冷壁管较低，用于锅水下流至下边箱；另一排水冷壁管较高一些，用于炉水加热后的上流。众所周知，自然循环不靠外力，而是靠受了热的水与水或水与水蒸汽的混合物的比重不同而进行循环的。在实际运行中，哪排水冷壁管温度低，必将成为锅水的下流管，温度较高就成为锅水的上流管，很容易在锅炉本体内形成小循环。再加上由于自然循环锅炉的运动压头很小，再加上水冷壁与锅筒的相对位置不合理，锅炉回水又不能充分吸收系统中出烟口、烟火门待处的有效热量，炉水在循环中不能完全按理想的运行线路行走，从而造成锅炉热效率较低。
1.2水冷壁管爆管。水冷壁是锅炉的重要承压部件之一，1台4吨常压热水锅炉水冷壁管有两种，规格为φ60×3.5，长的有47根，短的有42根，共计89根，只要有一根水冷壁管爆管，锅炉就无法继续使用，只能停炉检修。将拆下来的水冷壁管进行检查，发现水冷壁管爆管口管壁变薄，管内部分被块状水垢及杂质堵塞，且管爆口有明显高温氧化现象。
原因分析：水冷壁管一般材质是20G，属于优质碳素结构钢，管直径φ57mm，管壁厚3.5mm，工作温度在450℃～650℃之间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆爆管的原因一是水冷壁管内部氧腐蚀和外部炉火的热辐射造成水冷壁管变薄；二是锅筒内炉水因长时间受热及水处理不合理而产生水垢渣块，堆积在锅筒底部，在水循环动力的作用下进入水冷壁管，将水冷壁管逐渐堵塞并最终堵死，炉水无法通过进行正常循环，产生停滞现象，影响水循环流量，造成管子局部过热，水冷壁管在此处受高温而发生蠕变，使管子胀粗而减薄，然后形成微裂纹，当积累到一定程度时即发生爆破，形成爆管。
二、应对改进措施
2.1使锅炉本体的水实行强制循环。对锅炉回水管路进行改造，一是将供暖系统的部分回水经过改造的锅炉后水套装置加热后，通过专用管路送达锅筒内部；二是在锅筒内部加焊一根直径小于回水管的横管，一端与回水管相连，另一端变三通后分别直接与前后下降管相连接。这样，供暖系统另外一部分的回水可直接从下降管流入下边箱，经过加热后，由水冷壁管上流至锅筒，再送到供暖系统中。这样，炉水在循环中就完全可以借助循环泵的力量按理想的运行线路行走，充分吸收热量后再进入到系统中，实现真正意义上的强制循环。
2.2对锅炉后出烟口进行改造。在锅炉后面的排尘口后边增加一个长度约2m见方的水套装置，在出烟方向的上部、前部、左边和右边设置内部隔层，隔层间距约为300mm，要确保水套内可容纳1.5吨左右的炉水。水套装置中间为空的，用于烟尘的顺利排出。供暖系统的部分回水先进入水套，再通过水套送入锅炉锅筒内。这样改造后的出烟口就会有两个方面的作用：一是可以将锅炉内烟尘带出的较大颗粒的粉尘，通过粉尘自重进行重力除尘，减少较大颗粒烟尘对引风机叶轮的磨损，延长引风机的使用寿命；二是可使锅炉回水充分将温度达170℃的烟尘的热量进行吸收，增加进入鍋炉筒内炉水的温度，有效降低煤耗。
2.3将锅筒本体整体提高200mm。相对来说就是将锅炉的两侧下降管和水冷壁的垂直高度提高200mm，其目的主要是增大炉膛内的受热空间，增加水冷壁管和下降管的受热面积，确保循环水在锅炉本体的运行时间内能使温度加热达到110℃的要求，满足供暖需求。
2.4去除锅筒本体一侧的烟火门。通常锅炉都会装设两个烟火门，其主要作用是便于观察炉膛内的情况，检查煤燃烧过程中火焰的颜色，通过火焰的颜色来判断炉膛内负压的大小和煤燃烧是否充分。其实在实际运行中一个烟火门就能满足要求。将其中一侧烟火门拆除，并将此观察口封闭后，在此处可以增加安装4根水冷壁管，炉膛内水冷壁管的受热面积就增加了5%。
2.5将水冷壁管伸入锅炉锅筒内尺寸增大为50 mm。原锅炉设计的水冷壁管上部伸入锅筒后，与锅筒内圆弧相对位置有的相平，有的略低或略高。一旦锅筒内的水经长时间烧烤形成水垢后，就容易从此处进到入水冷壁管中，水垢很容易卡在水冷壁管有弧度的地方，从而影响到锅水的正常流动。将水冷壁管伸入锅筒内高度提高50 mm后，锅炉运行中形成的水垢只能沉淀在锅筒底部，且能有效地存储，就不会轻易被循环水带入水冷壁管中。
三、经济效益
通过对锅炉结构进行技术改造，再加上锅炉工的精心操作，空气预热器的正确使用，不但锅炉水冷壁管爆管问题得到彻底解决，运行热效率大大提升，而且锅炉运行成本也大幅度降低。一是锅炉煤耗大幅度降低，原来每个取暖期该台4吨锅炉煤耗达到2000多吨，技术改造后，煤耗仅为1000吨左右，按现在市场价500元/吨燃煤计算，每年可节约煤耗成本约50万元左右。二是维修量大幅度减少，维修成本降低。除了每五年进行一次锅炉大修，集中更换水冷壁管、集箱和连箱等主要磨损件外，没有进行过其他抢修。因此，经济效益十分明显。
结束语
取暖锅炉是企业重要的生活设备，其在取暖期的稳定运行至关重要。改造前锅炉故障频繁，职工意见很大。通过研讨分析，发现了影响锅炉运行的主要原因，并进行了技术改造，实现了锅炉在取暖期的正常运行。从2010年改造以后，锅炉再未发生过爆管情况，且居民室温平均能达到25℃左右，完全满足了冬季供暖的需求，矿区住户满意度达到前所未有的高度。
参考文献
[1]朱全利.锅炉设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]王瑛玖，伍先波.锅炉水冷壁爆管原因分析[J].品牌与标化，2011（4）：38-39.
[3]周占发，姜天文，崔鹏，等.220t/h煤粉锅炉水冷壁爆管原因分析及预防措施[J].化工科技，2011（2）：42-44.
论文作者:高震
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/31
标签：锅炉论文; 水冷论文; 回水论文; 煤耗论文; 水垢论文; 热水锅炉论文; 不合理论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;