对常压和自然循环采暖热水锅炉安全性的质疑
(呼伦贝尔市特种设备检验所，内蒙古 呼伦贝尔 021000)
摘 要：文章对常压和自然循环热水锅炉的安全性提出了一些较新的不同看法，对正确设计和使用常压热水锅炉有参考价值。
关键词：常压锅炉；采暖；热水锅炉；自然循环
中图分类号：TK229.5＋2 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)04—0098—01
1 问题的提出
中国在采暖用热水锅炉设计方面有两次“大突破”，一次是80年代提倡自然循环可用性，后得到大规模推广；另一次是90年代的常压锅炉，后也获大量推广。笔者认为，如果对二者做非常有条件的认可也许可行，但两次“大突破”都被几乎无条件地赞赏和认可则是有问题的，需要重新讨论。
2 常压锅炉运行安全问题分析
以常压锅炉而论，我们要问：为什么国家标准局即使对于95/70这种出水温度仅为95℃的锅炉也规定其额定压力为0.4MPa(小于0.7MW)和0.7MPa(大于0.7MW)?为什么“热水锅炉安全技术监察规程第127条规定“钢制热水锅炉的出口压力不应低于额定出口热水温度加20℃相应的饱和压力”?额定压力为设计压力，而“安规”说的是运行压力，总之要有压力，而提倡常压与上述规定不能说没有矛盾。
提倡常压锅炉的人无非认为无压力则不必担心安全(无高压爆破)问题，可基本取消强度问题，可用薄材料及相对较次材料从而节约材料成本。但笔者认为，一般地说，搞常压锅炉仅提高了力学安全(降低强度要求)，但降低了热学安全——更容易发生饱和沸腾尤其是表面沸腾，且更易在热壁上结硬垢和爆管。
现以φ51×3炉膛水冷壁管为例，炉膛管热负荷强度约为60000kcal/m2，现计算各种水管流速下的内换热系数、管壁对水之温差、管内壁温度及该温度下的饱和温度，计算结果如表1。.gif)
之所以取壁温为95+Δt是从安全角度出发而取额定出口水温为底温。
从表1可见，壁温和管内水流速关系很大。快装热水锅炉若采取纯自然对流循环，则管内(上升管)流速很难达到0.2m/s(计算许多锅炉的上升管水流速多为0.1m/s以下)，这时若要求不发生表面沸腾，则要求水压为0.44MPa，而表压要求[CM)]0.4MPa，假定采用前苏联标准0.6m/s的上升管流速的强制循环，则水压有0.1MPa就可以防止表面沸腾。
设计压力即使为0.7MPa，但运行中的实际压力取决于系统流阻。小型热水锅炉所对应的热力系统的流阻常使锅炉运行压力为0.4至0.5MPa(表压则为0.3～0.4MPa)，若上升管流速确能保证0.2m/s以上，则有可能防止表面沸腾。另外，运行中常表现为进出水为低温差70℃～80℃或65℃～85℃，这时会有更低的密度差，从而有更小的升力和更小的自然循环流速，使表面沸腾更易于发生。
有人可能认为：若水不含盐碱则发生表面沸腾也不可怕。问题是：①中国含钙镁盐的水的地区相当宽广，且越来越多地用地下水，井越开越深，含盐浓度越来越高；②所用软化水皆为阳离子交换式，以钠代钙已不彻底，且由于使用小型热水锅炉用户的运行工人训练较差，经常不以食盐水恢复水处理设备的工作能力，也不经常对水垢进行机械清除和酸、碱清除。以上两条原因使常压和自然循环锅炉实际使用寿命缩短了许多倍。
还应考虑的另一个因素是：现在，常压锅炉变成谁都可搞，劳动部门基本管不着，许多完全不懂锅炉设计、制作及安装、运行的单位都可搞，变成“雨后春笋”，实际上会形成事故更加频繁得多的局面。
在常压锅炉设计制造中，用材方面并非节约很多，管子一样是φ51×3之类，至于锅筒及封头或管板之类，设计中有个不小于6mm的规定。6mm和8mm或10mm相比能节省多少?与日后频繁地爆管及结垢后的整体烧毁相比，经济上并不一定合算。
3 结论
笔者认为对常压和自然循环采暖热水锅炉应有条件地提倡，例如：①家庭用电加热锅炉和烧油(汽)锅炉，功率在5×104kcal/h以下；②不管何种热水锅炉，都应经过认真的具体计算，且使用的循环方式在工作压力下不会发生饱和沸腾及表面沸腾。
总之，为了安全，热水锅炉既要有循环流速又要有压力，必须以不发生饱和沸腾及表面沸腾为设计中的必要条件。