金永哲

摘要：锅炉水循环是指锅炉中的水和汽、水混合物在锅炉蒸发受热面的闭合回路中有规律的、连续的循环流动，又叫锅内水循环。水循环的作用是带走火焰，使炉膛内大量的热被吸收，在受热面另一侧加热水以致产生蒸汽。因此，水循环是热交换的必要条件。另外水循环可防止结垢。锅炉水循环又可分为自然循环和强制循环两种。依靠锅内水和汽、水混合物的密度差所造成的水循环称自然循环；依靠水泵机械力的作用迫使水和汽、水混合物进行的水循环称为强制循环。锅内水循环工况的正常与否，在很大程度上决定了锅炉运行的安全可靠性。如果锅内水循环工况不良，就会使锅炉局部受热面上的金属管壁由于过热而降低温度，当管壁承受不了管内压力作用时，就有破裂的危险。可见锅内水循环对锅炉设备的安全运行具有重要的意义。

关键词：热水锅炉水循环

我市某单位一台SZW2.8—0.7/95/70—11型锅炉经过两个采暖期的运行，左侧一根水冷壁管约1m高处迎火面爆管，左、右、后水冷壁管有不同程度的堵管、涨粗、变形。用户只更换了爆管的水冷壁管，又经过一个采暖期的运行，2根后拱管上部迎火面爆管，1根最左侧后墙管上部迎火面开裂，爆管破口的形状相仿，破口处直径稍有胀粗，内壁干净，但上部结垢厚度达5mm之多，外表有氧化皮，边缘不太尖锐，厚度约0.4mm，开裂管的裂口长约70mm，宽约0.5mm，裂口方向基本沿管子的轴向，外表氧化严重，裂口上部约400mm的范围内管径明显胀粗，最粗处管径胀粗约10mm，内壁有厚度为3mm的坚硬水垢，左侧2根水冷壁管和右侧7根水冷壁管的顶棚管弯曲变形40～60mm，右侧变形的3根水冷壁管外表有明显的过热、过烧痕迹，用检验锤敲击声音沉闷，直径胀粗2—3mm，对流管束尚无明显损坏，少数管外表稍有过热氧化产生的灰白色。

该炉的结构为双锅筒纵置式往复炉排水管锅炉，采用偏置式炉膛的三回程烟气流动方式。其水循环流程是：回水由位于上锅筒后端的进水分配管底部开空引入左侧水室后，分三个循环；1、前下降管一前下集箱一前水冷壁管一上锅筒的前上集箱；2、前、后下降管一右下集箱一右水冷壁管；3、右对流管束一下锅筒，此循环又分三条支路，一是流入右侧对流管束，二是经两根水平短接管一左下集箱一左水冷壁管，三是经下锅筒的后下集箱一后拱管和后墙管一上锅筒的后上集箱。以上所有循环最终都汇入上锅筒右侧水室，并由出水汇集管上部的两排短接管汇集后从上锅筒后端离开锅炉。上、下锅简直径为中800×12mm，进水分配管和出水汇集管直径均为φ133×5mm，水冷壁管和对流管束直径均为φ51×5mm，右水冷壁管前、后两根下降管直径均为φ133×5mm，前水冷壁管的下降管直径为φ108×5mm，集箱直径为φ159×6mm。

经调查，该锅炉正常点火启炉升温至出水温度(80—90℃)的时间用时较长，需25小时左右，通常出水温度为80℃，回水50℃，工作压力0.45MPa。因此，可排除事故原因与操作运行有关。

经开炉检验，认为该锅炉在配水结构上有很多不当之处。首先，进水分配管前部末端用盲板封死，此处与前下降管管口水平相距约200mm，后部也没有对后下降管管口专门开孔，仅在进水管底部开有三排孔，与左侧对流管束相对应，但距离较远，相距200mm以上。其次，进出水管仅用高度为350mm的隔板隔开，隔板顶部基本与进出水管管口顶部齐平。因此，回水进入上锅筒左水室后，有三种流向，一是流入前后三根下降管：二是流入左侧对流管束；三是越过隔板直接流入出水管形成短路，因这一流向水阻力小，因此，部分回水未经循环加热就直接进入出水管。导致出水温度低，即使反复加热也不能达到要求，造成损失，浪费能源。回水中有多少是流入前、后三根下降管和左对流管束的都难以计算，相应的受热面中的水的流速也是难以计算的。回水进入下锅筒后，由于下锅筒内没有任何隔板，很容易直接经右侧对流管束又回到上锅筒右侧水室，因此，下锅筒回水中又有多少是流向左、右下集箱的也是难以计算的。总之，这样的配水结构不能保证给水冷壁管提供可靠供水，致使因水冷壁管中水流速过低而产生冷沸腾，最终导致堵管、胀粗、弯曲、变形、过热、过烧甚至开裂或爆管。

为确保水冷壁管的可靠供水及正常运行，要求使用、维修单位对该陆的水循环系统做如下几项改进。①改进进水分配管开孔结构，在进水分配管前、后两端引出接管直接插入前、后三根下降管管口，以确保对前、后水冷壁管的可靠供水。②改进进、出水管间隔板结构，增加一块水平隔板，尽量减少进、出水之间的短路，迫使回水经左对流管束流向下锅筒。③在下锅筒左下降与右上升对流管束之间增加一块长、宽适当的稍微向右倾斜的垂直隔板，以避免下降回水直接流入上升的右对流管束，迫使部分下降回水流向左下和后下集箱，确保左水冷壁管、后拱管、后墙管的可靠供水。

由于各种水管式热水锅炉的配水结构均不同，对于强制循环锅炉的锅筒内不能完全按预定流向流动时，就会同时存在强制和自然循环两种循环方式，这种情况是很难建立起一个普遍适用的供水动力计算数学模型的，简单的按强制循环或自然循环做水动力计算是不适当的。在该炉型中，既不能把总回水量按左侧对流管束和前、后三根下降管的流通面积分配后做强制循环的水动力计算，也不能按自然循环对水冷壁管系统做水动力计算。另外，在同时存在强制循环和自然循环的水系统中。自然循环所具有的自补偿特性极不明显，即热负荷越高，受热面管子中水的流速并不随之增加，因而不能确保受热面管子的可靠冷却而导致过冷沸腾。这种现象在管子内水流速设计不当时应特别引起注意，设计中一定要避免配水流向不清的结构。使锅炉的结构更加合理。

事故留下的思考：①对锅炉设计应有必要的质量监督，以防设计缺陷影响运行安全。②对锅炉这种强制管理的设备在安装质量监督方面应加强监督。③运行人员应加强对膨胀的监督。运行人员往往对锅炉膨胀指示器的作用重视不够，启动过程中操作人员很少注意锅炉的膨胀情况，也不做膨胀记录，殊不知锅炉膨胀指示器不仅反映了锅炉受热面膨胀是否受阻，而且还反映了锅炉各受熟面的水循环情况。膨胀情况是指导锅炉安全运行的重要依据。④做好设备的全过程管理工作，严格按照规程办事是防止同类事故发生的最根本办法。