針對鍋爐相變換熱技術的應用分析一 改造對象的基本概況供熱建筑面積54萬平方米，小區采暖供熱鍋爐房一處，安裝無錫產14MW熱水鍋爐三臺，系統循環為鍋爐一次網直供。近年來，已有近70%的熱負荷改為分戶循環供熱。隨著運行年限的增加，鍋爐設備陳舊老化與供熱質量標準提高的矛盾十分突出。 二 改造前供熱系統存在的主要問題 經過十幾年的運行，和平小區的供熱系統逐漸顯現出以下幾方面的問題： 1.由于三臺14MW熱水鍋爐已經運行十多年，鍋爐出力明顯不足，熱效率持續降低，燃料單耗不斷增大，供熱質量逐年下降。 2.因供熱質量變差和分戶供熱比例的增大，系統失水率較高。軟化水、鍋爐除氧無法達到標準。導致爐管結垢和腐蝕嚴重，鍋爐暴管和泄漏現象頻發，鍋爐使用壽命大大縮短。 3.系統直供及分戶改造量的加大，致使系統循環量需求增大，鍋爐處于大流量、小溫差工況運行，出水溫度和爐膛溫度都比較低。特別是隨著循環流量的增加，使鍋爐局部阻力增大，系統水力工況變壞，供熱電耗大幅度增加。 4.由于鍋爐長期處于大流量、小溫差狀態運行，回水溫度較低（僅為4050），結露積灰和低溫腐蝕現象嚴重，影響正常傳熱。 三 相變換熱改造的基本原理 對原普通熱水鍋爐進行相變換熱改造是以“相變傳熱理論”為依據，吸取了蒸汽鍋爐的優點，同時克服了普通熱水鍋爐的許多缺點，使其變成為相變換熱鍋爐。它的工作原理是在普通熱水鍋爐的鍋筒外裝設一個熱交換能力很強的波紋管式換熱組件，作為鍋爐能量輸出的交換裝置。在爐水的水汽水相變過程中進行熱能的傳遞和交換。鍋爐對外只輸出能量而不輸出介質，爐水不進入外網，外網循環水也不進入鍋爐。 四 相變換熱鍋爐的特點 改造后的相變換熱鍋爐具有不結垢、無氧腐蝕、熱效率高、節能效果好、保護環境、使用壽命長等優點。從根本上克服了普通熱水鍋爐存在的一些缺點，如燃燒工況不穩定、鍋爐熱效率低、能源浪費嚴重、灰污染大等，并消除了威脅鍋爐穩定、安全運行因素的發生，如水擊、爆管等。 1.不結垢，無氧腐蝕，不發生低溫腐蝕和灰污染。經相變換熱改造鍋爐的爐水不參與外網循環，使鍋爐本體內的總水量在理論上不發生變化。運行中無需向鍋爐內加水，從而保證鍋爐不結垢。爐水在沸騰狀態下工作，保證了爐內溶解氧量為零，從而克服了普通熱水鍋爐比較嚴重且又難以避免的氧腐蝕問題；同時，因爐水溫度為100或其它設計壓力下的飽和溫度，使改造前普通熱水鍋爐因結露而導致的低溫腐蝕現象自然消失。另外，普通熱水鍋爐的對流受熱面因結露而導致嚴重的灰污染，這種污染物堅硬，難以清除，嚴重影響傳熱。而相變換熱技術由于對流受熱面不產生結露，可把灰污染減少到最低程度，且易清除。 2.相變傳熱，保證出力，安全性高。鍋爐外設置熱交換裝置，以相變傳熱形式把鍋爐的熱量輸送到外網。在設計過程中，選擇先進的構件波紋換熱管，使換熱裝置的傳熱能力大于鍋爐輸出功率（在設計壓力下）.保證鍋爐始終在高效、高功率狀態下穩定運行。且鍋爐的工作壓力設計為常壓或微壓，安全系數大大提高。鍋爐整體運行工況具有很高的可靠性（特別是相變換熱改造后的陳舊老化設備）。 3.熱效率高，節約能源，降低運行管理成本。 （1）鍋爐能維持穩定、合理的爐膛溫度，有利于燃料的燃燒和保持較高的燃燒效率。改造前鍋爐因受外網溫度或補水的影響，其爐膛溫度極不穩定。而改造后鍋爐內的爐水始終處于飽和溫度，不受外網溫度的影響，正常情況下不需要補水，爐膛內始終維持穩定、利于燃料燃燒的溫度，節能效果是可觀的。 （2）由于有其不結垢、低灰污染等特點，可以大大強化傳熱、使鍋爐傳熱工況穩定，保證鍋爐長期在高效狀態下運行，鍋爐始終維持設計熱功率。而普通鍋爐的熱功率常常隨使用時間的增長，由于結垢、灰污染而下降。鍋爐維護費用卻隨使用時間的增長而上升。 （3）系統設備構成簡單，運行管理費用低，使用壽命長。由于鍋爐水體內循環，鍋爐不需要水處理設備和除氧設備，不僅減少對這些設備的投資，同時可大大降低鍋爐的運行管理費用。而且，鍋爐的使用壽命得以延長。改造的鍋爐腐蝕速度遠遠低于現有鍋爐，使用壽命在普通鍋爐的兩倍以上。 （4）節電效果突出，鍋爐相變換熱改造后一次側自然循環，而相變裝置二次側循環阻力遠遠小于改造前原鍋爐阻力，系統循環泵總揚程大幅降低。 另外，相對于建換熱站間供而言，省去一次網循環泵，系統耗電也大為減少。 五 改造后運行情況 首先，在相變換熱改造前對三臺鍋爐進行了徹底清洗。針對改造前存在的問題在改造方案中逐項確定解決措施。0607年度供熱期前由我公司自行施工安裝的三臺相變換熱鍋爐改造完工，并如期投入運行。 （1）不安全因素降低，相變換熱鍋爐設計運行壓力0.09MP.鍋爐實際運行工作壓力多半為常壓，部分時間為0.05MP.換熱裝置二次側總循環流量較改造前增加了250t/h，系統水力工況得到很大改善。 （2）相變換熱裝置二次側實際運行阻力較原鍋爐循環阻力降低0.09MP.在系統循環流量增加15%的情況下，循環泵電機工作頻率反而由50Hz降至47Hz，可比功率消耗降低近30%.節電效果極為顯著。 （3）鍋爐出力大為改善，系統供水溫度升溫速度大大加快，在相同室外溫度條件下，改造后系統回水溫度升至運行溫度所需時間較改造前縮短2小時，表明改造后鍋爐的出力和效率都有大幅度的提高。 （4）燃燒效率明顯提高，相同負荷下爐膛溫度較改造前提高120。經對比測試爐渣含碳量較上個供熱期也有所降低。 （5）因鍋爐結垢和氧腐蝕嚴重，以往運行到嚴寒期每臺爐都出現幾次的鍋爐暴管和泄漏事件，本供熱期沒有發生，供熱運行非常穩定，維修工作量也大大降低。 六 相變換熱改造的節能效果 1.供熱燃煤、用電單耗對比。該小區供熱多半采用準連續供熱輔以間歇調整的方式運行。此項改造工程結束后，經過2006-2007年度供熱期運行，與上個供熱期同期比較： （1）燃燒效率的提高和鍋爐出力的改善，本供熱期平均燃煤單耗與上年度供熱期相比降低4.5kg/m2. （2）由于鍋爐升溫速度加快和系統循環阻力大大降低，節電效果明顯是本次改造的一大特點。改造前后供熱用電平均單耗同期相比降低9kwh/m2. （3）通過相變換熱改造，供水溫度和水力工況明顯改善，供熱質量大幅度提高。熱用戶室內溫度平均升高2。 2.總耗煤、耗電統計對比。和平小區三臺14MW熱水鍋爐進行相變換熱改造運行一個采暖期后（4月1日4月20日為預計耗量），供熱耗能情況統計數據表明。 （1）改造前20052006年度采暖期總耗煤18814噸，相變換熱改造后的20062007年度采暖期總耗煤16500噸，直接計量統計節煤2314噸，節煤率12.3%.節約價值83萬元。 （2）改造前20052006年度采暖期總耗電1570500Kwh；相變換熱改造后的20062007年度采暖期總耗電1171200KWH.節電399300kwh，節電率25.4%.節約價值34萬元。 （3）扣除暖冬天氣影響因素（節煤5.6%），計入供熱質量提高因素，相變換熱改造可比綜合節煤10%，節電20%.直接節能收益95萬元，不足一個采暖期即可回收全部改造投資。 進行相變換熱改造后的和平小區鍋爐房，經過一個采暖期的運行，系統運行安全平穩，水力工況大為改善，供熱質量明顯提高，節能效果極為顯著。該項技術具有很強的實用性和適應性。特別是在鍋爐設備陳舊、出力和效率降低、水處理條件差爐內易結垢和腐蝕、