膜式壁结构水管真空相变锅炉的节能创新

黄荣捷

（福建省丰泉环保集团有限公司，福州　350007）

膜式壁结构水管真空相变锅炉的节能创新

黄荣捷

（福建省丰泉环保集团有限公司，福州350007）

介绍了一种节能环保设计的膜式壁结构水管真空热水锅炉，其膜式壁真空相变锅炉的热能使用方法采用了烟气横向冲刷，强化了烟气的传热；系统设计一体化集成，方便用户安装和使用，市场前景广阔。

真空相变；锅炉；节能；环保

前言

根据能源发展“十二五”规划，预计我国未来天然气消费将出现高速增长，政策性“节能减排”使清洁能源的利用已被提到重要的议事日程。针对目前ZWNS型火管真空锅炉结构复杂、体积庞大、效率偏低等缺陷，同时响应国家节能减排的政策，国内已研制出一种全新的膜式壁结构水管真空热水锅炉。

真空相变锅炉因具有安全可靠、效率高、免监检等优点，目前已在暖通、空调和锅炉领域倍受青睐。其工作原理为：水在一个大气压（0.1MPa）下，沸点接近100℃；当压力低于0.1MPa时，水的沸点就低于100℃。利用“热媒水”在负压环境下低温沸腾产生蒸汽，通过水凝结间接换热的方式来加热系统循环水，如此循环往复，将热水送至用户。该项目产品的新型结构突破了行业的传统技术，是一项技术革新，对国内特种设备行业的技术进步起到了引领作用。该产品采用全水管膜式壁结构、方形布置、模块化组合、结构紧凑、占地空间小、效率高，排放低。其膜式壁真空相变锅炉的热能使用方法采用了烟气横向冲刷，极大地强化了烟气的传热；系统设计一体化集成方便用户安装和使用，设备放置地点没有特殊要求，经济实用。

1　真空相变锅炉技术特征

1.1产品技术性能特征

（1）额定工况下，能达到100％满负荷运行参数要求；特定条件下，能达到满变负荷30％～110％的运行要求。

（2）额定工况下，额定供热量≤240万大卡的真空相变热水炉总高度＜3米，当客户要求供热量高时，可以多台机组模块化组装。锅炉运行的热效率远高于国家能效标准的目标值。

（3）锅炉采用全焊透结构严格控制泄露，真空度稳定，确保锅炉本体在负压运行状态中。

（4）一机多用。一台机组内部可设置1～3组换热器，可同时满足用户采暖、生活热水等需求。

（5）增大炉膛体积，降低炉膛温度，减少氮氧化物的生成，检测数据表明，排放达到或高于国家环保排放标准一类地区的要求。

（6）场地不受限。可放置在地下室、地面、楼层中间以及楼顶等场所，节约建设用地。

（7）合理布置受热面，尾部强化传热，控制排烟温度在85℃以下，锅炉热效率＞96％。

1.2产品结构性能特征

（1）全水管膜式壁结构，300万大卡以下真空炉采用中心回燃结构，300万大卡以上采用常规三回程结构。局部地方增加“抓钉”扰流子，尾部受热面采用翅片管，强化换热效果。

（2）采用“一体化”集成设计、模块化叠加组合，能满足不同用户、不同安装地点的要求。

（3）方形布置，结构紧凑，体积小，可降低用户投资成本。

（4）系统集成设计，安装便捷，操作、维护方便。

1.3产品系统性能设计特征

（1）炉体在微负压状态下运行，外界压力大于内部，因而没有爆炸危险，安全系数较高。

（2）采用炉体超压保护、热媒水（蒸气）超温保护、循环水超压保护、循环水超温、低温保护等多重安全保护联锁，确保机组运行安全可靠。

（3）采用微电脑PLC可编程控制方式，自动水温控制，自动故障停炉保护，可实现无人值守操作。

（4）热煤水为经过软化、除氧等处理的高纯水，一般情况下不需更换或者补充。

（5）系统整体设计合理、紧凑，占地面积小，节省用户投资。

2　技术成熟度

根据有关标准进行热力计算、烟风阻力计算、强度计算等，局部特殊结构进行了三维动态模拟设计、应力设计与校核等，制造工艺过程采取了一系列相应的保障措施，目前该技术已经逐渐成熟。试制并投放市场运行近一年的情况表明：产品技术成熟可靠，运行安全稳定，各项技术指标均优于预期。第三方检测机构上海市特种设备监督检验技术研究院出具的能效测试报告和机械工业锅炉及环保产品质量监督检测中心出具的环保测试报告也均可证明。

3　总体性能指标

ZR系列真空相变锅炉（商用中内热水器）的总体性能指标见表1；运行热效率（见表2）高于国家标准《锅炉节能技术监督管理规程》（TSGG002-2010）；颗粒物、SO2、NOx排放及烟气黑度优于《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271）规定的一类地区使用要求；设备噪声优于《城市区域环境噪声标准》（GB3096）的规定。

4　产品比较

根据国内同行业反馈的信息，国外生产和使用真空相变锅炉的较少。日本在青岛建立的青岛荏原环境设备有限公司有过此类产品，但其结构与该产品有着本质区别。

表1　总体性能指标表

表2　运行热效率　单位：（％）

目前，国内较早生产并形成市场的产品结构基本都是WNS锅壳式烟火管结构，传热效果差、热效率低。该产品为全水管膜式壁结构，与同类型产品的区别见表3。

表3　不同结构产品的比较

5　结语

新一代全水管膜式壁真空相变锅炉（中央热水机组）对传统产品的结构进行了彻底颠覆；技术上融入了最新的设计理念，膜式壁和拢流子的有机组合，极大强化了传热，有效提高了锅炉运行热效率；系统设计采用一体化集成，模块化组合，用户只需提供水、电、气的接口，便可使用，避免了安装过程的繁琐，降低了设备投入的成本。该产品的研制，蕴藏着巨大、潜在的商业价值，经济效益可观，且产品的技术水平高、烟尘排放低，社会效益显著，市场前景广阔，将给该类型的产品发展创造一种全新的模式。

Energy Saving and Innovation for Water Pipe Vacuum Phase Change Boiler of Membrane Wall Structure

HUANG Rong-jie
（Fujian Fengquan Environmental Protection Group Co.，Ltd，Fuzhou 350007，China）

This paper introduces a new type of membrane wall structure of water pipe vacuum hot water boiler of the energy saving and environmental protection design. The heat energy using method for the membrane type wall vacuum phase change boiler adopts the flue gas transversal washouts，enhancing greatly the heat transfer of flue gas，and the system design integrates. It is convenient to install and use for the consumers.

vacuum phase change；boiler；energy saving；environmental protection

TK229

A

1006-5377（2016）10-0048-03