如何提高真空热水锅炉的传热

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　　摘要：文章对真空热水锅炉的组成结构和原理进行了介绍，并对提高其传热效率的途径进行了深入的分析，以供参考。
　　关键词：真空热水锅炉 传热
　　前言：真空热水锅炉的基本原理诞生于1972年苏黎士理工大学。1975年日本TAKUMA（田熊）公司据此原理开发出了真空热水锅炉，并获发明专利，后来逐步在全世界得到推广，但以亚洲国家为主。在日本、韩国有TAKUMA、庆东等知名真空锅炉生产企业。国内在80年代后期就有一些厂家研制真空热水锅炉，但由于技术方面的问题，主要是无法解决锅炉在密封的真空状态下水和铁发生电化学反应生成不相溶气体导致真空度不断下降的问题，一直未得到推广。90年代后期国内开始有锅炉厂家生产真空锅炉。
　　 理论上，真空热水锅炉机组利用热媒水蒸发和冷凝来传送热量，热能损失小，热效率高，避免了机体结垢和氧腐蚀，延长机组使用寿命，并保证了锅炉的传热效率。但在实际应用中，如何真正发挥其优势，更好提高其传热效率还有待于进一步深入研究。
　　1.真空热水锅炉的优点
　　1.1 水质要求较低
　　 真空热水锅炉系统水水质要求相反不如传统锅炉严格。真空热水锅炉采用耐腐蚀的不锈钢换热器，水质要求低。
　　1.2 节能
　　 ①辐射热损失：炉体为密封的真空容器，本身具备很好的保温性能，辐射热损失小。②热交换效率：炉体内汽-水热交换器的热效率是水-水热交换器热效率的10倍。③热惰性与低负荷性能：锅炉体积小，热媒水量少，热容也小，因此热惰性小，对负荷变化反应灵敏。锅炉开启后，5～8分钟即有热水。
　　1.3 不会爆炸
　　 真空热水锅炉永远不会爆炸。炉体真空状态下工作，不是压力容器；炉体密封一定的热媒水，在任何状态下都不会空烧；机体配有多重自我保护装置（防过热、防冻结、防水位不足、防压力过高、防震、防燃气燃油供应不足等等。1.4 节约占地面积
　　 真空热水锅炉采用高负荷燃烧方式，燃烧室长度缩短，结构紧凑，机体体积明显变小，产品易于搬运安装。多台可以并排安装，占地面积小；锅炉辅机设备减少使辅机占地面积减少，从而总体节约锅炉房的占地面积。真空热水锅炉房比传统锅炉房节约占地面积30-50%。
　　1.5 运行费用较低
　　 真空热水锅炉的总体运行费用也较低，其原因如下：真空热水锅炉辅机减少，使用电量、维护费用等运行费用直接减少；真空热水锅炉换热器内置，锅炉本体不结垢，热效率不衰减；真空热水锅炉内置换热器，直接加热系统循环水，锅炉内体积小，热媒水量少，热容也小，因此热惰性小，部分负荷运行效率高，而锅炉70%的运行时间都是在50%～75%负荷下运行。因此真空热水锅炉使用时，大大减少运行费用。
　　2.真空热水锅炉的组成结构原理
　　 真空热水锅炉炉体分上下两部分，其中下半部分结构类似于三回程湿背式锅壳蒸汽锅炉，即炉胆和烟道组成的受热面；而上半部分为真空室（负压蒸汽室），其空间内装设有管式汽-水热交换器，用来加热流过换热器中的循环水。
　　 运行原理：真空热水锅炉运行时，在真空负压下炉体内的热媒水吸收燃料燃烧释放的热能，沸腾汽化为低温蒸汽，低温蒸汽上升遇到不锈钢换热器中的系统循环水，加热循环水送给用户用于采暖或卫生热水。水蒸气自身被冷却凝结成水滴下落到热媒水面后再一次被加热，从而完成了整个循环过程。热媒水不断地在封闭的机体内进行着“沸腾→蒸发→冷凝→热媒水”的循环，因此无需补充冷凝水，也无空烧的危险。真空热水锅炉利用的汽水凝结换热，在所有换热工况中，汽水凝结换热传热系数是最高的。
　　3.提高锅炉传热效率的途径
　　3.1 保持良好的真空度
　　真空度是指处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。当真空锅炉内部产生不凝性气体时，压力会随之上升，也就是所说的真空度破坏。真空锅炉内部产生的不凝性气体对换热效率的影响是很严重的。当不凝性气体体积含量达到0.2%的时候,热效率降低20～30%，出水温度提高不上去，降低锅炉出力，所以真空锅炉运行时，必须把不凝性气体抽出去。
　　（1）真空度破坏的原因
　　 真空热水锅炉在出厂的时候，锅炉内部为真空状态，但是真空锅炉在运行过程当中，真空度会被破坏，原因如下：①炉体泄露：焊缝、密封部位、钢材的质量缺陷。②不凝性气体的产生（无法预防）：热媒水和炉体（钢板）会发生化学反应，释放出一种不凝性气体（H2），不凝性气体将直接影响真空锅炉的真空度。但化学反应同时在钢板表面同时形成一种保护膜（氢氧化铁），阻碍该化学反应，按照经验此化学反应将在锅炉运行2-3年内停止。
　　防止真空度破坏的方法
　　 对于炉体泄露，那么生成过程的检测就很重要，真空锅炉在生产过程中采用 “氦质谱检漏氦质谱检漏”检验，主要有零部件检漏（溶解栓）、半成品检漏（炉体焊接部位）和整机检漏三种。检测精度高（氦分子级别），检测彻底，完全可以预防。另外，在真空锅炉在运行的过程中，必须把不凝性气体抽出去也就是所说的抽真空。
　　3.2 优化锅炉设计
　　真空热水锅炉机组是利用热媒水蒸发和冷凝来传送热量，热能损失小，热效率高，避免了机体结垢和氧腐蚀，延长机组使用寿命。而在热工计算和结构设计方面，如果能够采用最新的计算机辅助设计和计算，对机组采暖进行数学模拟，优化设计及变工况计算，就会使得机组具有良好的工艺性，并且获得最佳运行参数，从另一方面也可以更好的保证锅炉的传热水平，使得机组热效率的提高。
　　
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