绿象真空热水机组的应用及发展

真空热水机组的应用及发展河北保定太行集团有限责任公司邸亚芹冯丽英闫红霞摘要：本文主要介绍了真空热水机组的结构原理及主要特点、应用范围、系统流程，并与目前常用的几种热水锅炉进行了性能比较，运行安全、恒温、高效，在今后的实际应用中将会越来越广泛。关键词：真空热水机组安全恒温高效节能真空热水机组也叫真空热水锅炉，又称真空相变热水锅炉。是指正常工作时,锅炉内部介质压力低于大气压，通过相变换热方式加热冷水的锅炉。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年代韩国的生产企业相对进入中国市场，后期国内开始有锅炉厂家生产真空锅炉，2005年开始国产化。2002年国家质监局发布真空热水锅炉免检文件后真空热水锅炉的市场得到了迅速发展。2013年河北保定太行集团——绿象真空热水机组陡然崛起，成为恒温真空热水机组技术的开创者。本文就绿象真空热水机组的特点及应用做一简单描述。1、热水锅炉分类热水锅炉又分为：承压热水锅炉，常压热水锅炉，真空热水机组(真空热水锅炉)。1.1承压热水锅炉：承压热水锅炉是在锅筒内装满水，通过炉膛直接燃烧加热形成热水。由于锅炉出水温度较高，一般承压锅炉的进出水温为95℃~70℃。而空调系统的供回水温为50℃~60℃，这样系统就需要另设水—水换热器。这使空调热水系统中必须设有一次水和二次水两个系统，系统比较复杂，机房面积较大。1.2常压热水锅炉：常压热水锅炉也称为大型燃油热水器。是锅炉燃烧加热热煤水，而将换热盘管浸在热媒水中。热媒水升温后通过水—水换热作用原理加热盘管中的空调循环水。由于锅筒内的热媒水与大气相通，至使热媒水不断蒸发，须补充热媒水，使热媒水水质恶化。水—水换热盘管的表面容易结垢，从而降低换热效率。为了提高水—水换热效率，配用了内部循环泵强制热媒水流动，又增加了运行费用。1.3真空热水机组真空热水机组是利用负压状态下汽—水换热（真空凝结换热）而加热换热盘管中的空调循环水。热媒水在一密闭空间，处于蒸发和凝结的循环过程因而不会减少，水质不变较稳定。此外，由于汽—水换热使换热效率较高，而且是负压状态运行，更安全可靠，高效节能。2、真空热水机组的结构及运行原理2.1结构：真空热水机组炉体分上下两部分，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。2.2运行原理：真空热水机组运行时，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。水蒸汽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。真空热水机组就是利用汽水换热效率高和在负压下水的蒸发温度大幅下降，可以用更低的热媒水温度获得较理想的出水温度。结构示意图循环示意图3、真空热水机组特点3.1负压运行、安全可靠3.1.1用户无需国家质检部门年检报批。3.1.2真空热水机组工作于负压状态，其介质流通系统的压力低于大气压，不会发生爆炸事故。是一种无爆炸危险的高效节能加热设备。炉体密封一定的热媒水，在任何状态下都不会空烧。3.1.3真空热水机组设计中采用了点火程序控制、燃气检漏、预吹风防点火爆燃，火焰监测、燃气高、低压力保护、送风压力保护、炉体超压保护、热媒水（蒸汽）超温保护、低液位保护、防爆门等多重安全保护，确保真空热水机组运行的安全可靠。3.2恒温、高效3.2.1出水温度恒定，用户使用更舒适。沸腾蒸发传热加热热媒水冷凝3.2.2真空热水机组采用相变技术，利用液相与气相转变时吸收或放出相变潜热，实现热量交换，在所有换热工况中，汽水蒸发、凝结换热的传导率是最高的。常压热水锅炉在自然对流下的传导率为300-600Kcal/㎡h，真空热水机组冷凝换热的传导率为10000-30000Kcal/㎡h，约为前者的30-50倍。3.2.3采用中心回燃式燃烧结构，燃烧效率高达99.99%，采用波平炉组合炉胆，螺纹烟管设计，炉膛可以自由浮动，膨胀应力降为0。3.2.4增加烟气热回收器，烟气进一步冷却到100℃以下，热效率高达103%。热媒水经特殊处理，内部没有水垢或烟灰附着，热效率永不衰减，运转成本持久低廉。3.2.5真空热水机组负压运行,启动速度快。真空热水机组的真空度可以做到-0.08MPa，在这种真空度下，当热媒水在60℃时，就可以产生负压蒸气，因此可以在很低的温度下开始热交换，因而启动快，节约能源。3.2.6真空热水机组选用国外名牌利雅路燃烧机，工质出口温度自动控制，供气、供水温度精确，波动小，节省燃料。3.2.7保温性能好，散热损失少，排烟温度符合节能合格指标；漏风少，空气过量系数低，充分显示出真空热水机组的高效、节能和环保的特点。3.3占地少，省空间3.3.1采用高负荷燃烧方式，燃烧室长度缩短，热水机组体积明显变小，产品易于搬运安装。3.3.2锅炉与换热器一体化设计，大大减少占地面积。3.4一机多用，提高系统的综合效率3.4.1真空热水机组内设有多种热交换器，可以用于供应卫生热水和采暖（空调、散热器），并可构成浴室、桑拿、供暖、游泳池或恒温养殖池等多种回路系统。3.4.2安装地点不受限制，可放置在建筑物的地下室、半地下室或第一层以及楼顶，充分满足用户不同场合的需要。3.4.3在真空热水机组系统中，由于换热器内置及多回路的形式出现，使系统的综合效率提高5%左右。3.5高度自动化3.5.1全面采用微电脑控制系统，运行更可靠平稳，根据热媒水温度对燃烧器进行自动控制，调节能源消耗量与负荷变化严格匹配，大大节约用户运行成本，同时又方便了用户的操作管理。并可留远传信号接口，可实现全自动无人值守。3.5.2自动温度控制：真空热水机组以卫生热水（采暖热水）出水温度为最终控制温度，温度可在0~90℃范围内自由设定，PLC控制器能对设定值和热水机组运转时水温进行比较演算，将热水温度控制在最佳状态。系统能实时监测热媒水温度、真空度、排烟温度、换热器温度及燃气阀组密封情况，可对燃烧机、水泵、电动阀进行监控。3.5.3燃烧器控制：能根据真空度、热水温度双重控制燃烧机的启停、大小火转换，自动实现燃烧器安全启动、火焰监测等顺序控制和燃烧器反馈控制，彻底解决了一般真空热水机组控制器只采用温度信号控制燃烧机的方式，避免由于温度传感器滞后而产生真空腔超压运行的隐患；同时由于压力控制没有滞后，控制灵敏度高，因此，比温度控制更加精确，更加节能。3.5.4故障报警功能：如果机组出现超温、超压、燃烧异常等情况，机组报警指示灯亮，蜂鸣器报警，燃烧器自动停止运行。3.5.5自动抽气功能：先进的真空保持方式—全自动真空保持系统机组能根据热媒水温度及压力，自动判断、自动启停真空抽气系统，使机组始终保持高真空状态，确保换热性能，保持高效率。3.5.6防冻控制：系统处于下班状态时，当热媒水温度低于7℃时，控制系统自动启动燃烧器小火暖炉。当热媒水温度超过16℃时，关闭燃烧器小火，退出防冻状态。3.5.7定时控制：系统可在24小时内设置六组定时工作时间段，启动定时功能后，电脑根据当前时间使系统自动进入上班或下班，不同时段可根据用户设置不同的温度范围进行自控。3.5.8故障记忆功能：系统具有自动故障记录功能，可记录1000条历史故障，便于对机组进行维修和保养。3.5.9远程监控功能：控制系统可按用户要求配置标准的485打印接口，能直接和监控系统连接，系统采用ModbuS通信协议。3.5.10自动运行记录功能：自动累计机组运行时间，自动提醒保养内容。3.6耐腐蚀、长寿命，给水水质要求低3.6.1真空热水机组内热媒水与大气隔绝，不会发生腐蚀，不会结垢；炉体温度均匀受热，不会受热应力破坏。3.6.2燃烧室内几乎没有由于结露引起的低温腐蚀。低温烟气接触的部位，采用耐硫酸钢材，延长使用寿命。3.6.3整体喷塑箱体，确保设备长年运行而不会腐蚀生锈，能有效延长机架寿命整机寿命20年以上。4、适用范围及系统流程设备适用于：商业场所/写字楼、学校、住宅、小区等采暖系统；宾馆、酒店等采暖及生活热水系统；游泳池加热系统；纺织、印染、漂染、食品、电镀、服装等相关行业在生产过程中使用的工艺热水系统。4.1单供采暖系统需要使用如下设备：●真空热水机组●根据燃料类型需要:天燃气管道接入(燃气型)/储油罐、日用油箱(燃油型)●采暖循环泵●软水器、软水箱●室外管网●户内设备4.2单供热水系统需要使用如下设备：●真空热水机组●根据燃料类型需要:天燃气管道接入(燃气型)/储油罐、日用油箱(燃油型)●热水循环泵●承压热水罐●室外管网●户内设备4.3采暖-热水合用系统需要使用如下设备：●真空热水机组●根据燃料类型需要:天燃气管道接入(燃气型)/储油罐、日用油箱(燃油型)●采暖循环泵●软水器、软水箱●热水循环泵●承压热水罐●室外管网●户内设备4.4游泳池热水系统需要使用如下设备：●真空热水机组●根据燃料类型需要:天燃气管道接入(燃气型)/储油罐、日用油箱(燃油型)●采暖循环泵●软水器、软水箱●热水循环泵●承压热水罐●水处理设备●循环过滤器系统●室外管网●户内设备5、与其他锅炉的对比序号性能真空热水机组承压热水锅炉常压热水锅炉1安全可靠性负压运行，工作压力低于有压与常压锅炉，安全可靠，永无爆炸危险。带压运行，机内压力远大于大气压力，有爆炸膨胀的危险，危险性最大。机内开一个与大气相连的口，机组工作压力为当地大气压。2效率因为炉内工作温度排烟温度较低，降低了排烟热损失，另外，每台机器出厂前都进行保温处理，减少了散热损失，效率高达到103%因温度与压力较高，较少作保温处理，所以散热损失较大，并且排烟温度较高，效率较低，一般不超过90%排烟热损失及散热损失都较大，效率较低，影响锅炉效率。3寿命炉内真空无氧状态，且运行温度较低，大大减少了金属的腐蚀，提高了锅炉的使用寿命。炉内工作温度较高，存在一定的高温腐蚀，降低了锅炉的使用寿命。炉内有氧气存在，对金属的腐蚀有一定程度的加剧作用。4结垢锅炉内的水采用处理过的高纯度水，永不结垢，避免了过烧现象的发生。对水质要求较高，很容易结垢且很难清除。结垢以后对换热效果有很大的影响，严重影响锅炉的效率，并且产生了不安全因素。5清洁度采用不锈钢换热管，使卫生热水更加清洁，可直接供洗浴使用。锅炉出水的卫生难以保证，不能直接供卫生热水用，一般必须增加换热器来使用供卫生热水。6结构紧凑性采用中心回燃式燃烧方式，增加烟气的换热时间，既提高了换热面积，使结构更加紧凑，减少占地面积。占地面积较大，较多采用烟气三回程结构，使炉体宽度更大。7监管政策无需注册、无需年检、无需司炉工上岗证需注册、需年检、需司炉工上岗证6、国家质检总局对热水锅炉的监管政策国家质量监督检验检疫总局2002年5月发文【国质检锅函288号】，对真空锅炉的使用作了明确规定：真空相变锅炉因其介质流通系统的压力低于大气压力，因而不会发生爆炸事故。制造企业应按标准制造真空相变锅炉，并且承担告知用户（含锅炉安装者）安全使用，保证使用时锅炉系统始终处于真空状态的法律责任。真空相变锅炉的安装单位对安装质量符合制造企业的安装要求负责。符合上述要求的真空相变锅炉安装后不必由质量技术监督行政部门锅炉压力容器安全监察机构进行确认，也不必办理使用登记注册手续。7、结束语真空热水机组与传统热水锅炉全部是提供热量的热源供应设备。锅炉的出力（吨位）是单位时间内锅炉能够提供热量的能力，无论传统锅炉和真空锅