摘要：针对供热热水锅炉房突然停电导致的热水锅炉汽化问题，结合工程实例，提出热水锅炉防汽化系统。对防汽化系统的工作流程进行分析，探讨保安电源的设计，对防汽化系统的运行效果进行介绍。

    关键字：热水锅炉；  锅水汽化；  防汽化系统；  保安电源

Anti-evaporation System for Hot-water Boiler and Design of Emergency Power Supply

    Abstract: To address the evaporation of water in hot4water boiler caused by sudden power outage in heating hot-water boiler room．the anti-evaporation system for hot-water boiler is presented with an engineering example．The working process of the anti-evaporation system is analyzed, the design of emergency power supply is discussed，and the operation effect of the anti-evaporation system is introduced．

    Key words: hot-water boiler；evaporation of water in hot-water boiler；anti-evaporation system：emergency power supply

1 热水锅炉汽化原因

1.1 工程概况

    青岛经济技术开发区A区热源为该开发区的主要热源之一，供热对象为开发区核心区域，该热源目前共有3台116 MW和1台168 MW循环流化床热水锅炉。目前该热源面临的最大问题是由于锅炉房突然停电导致热水锅炉汽化，每个供暖期至少出现两次全面停电，这对锅炉房设备及人员安全造成极大危害。为有效防止突然停电造成热水锅炉汽化，拟增设防汽化系统。

    热水锅炉出口水温距沸腾温度要有20℃的裕量，即热水出口压力不应小于最高出水温度加20℃相对应的饱和压力。热水锅炉的水容积比较小，在运行中突然停电将导致正常流动的锅水遭到破坏，使炉内压力降低，锅水的饱和温度相应下降，实际温度裕量减小，易引起局部锅水汽化。加之炉膛的高温炉火继续加热锅水，导致锅水急剧升温，一旦锅水温度超过工作压力下的饱和温度，便产生汽化。

2 热水锅炉防汽化系统

    热水锅炉防汽化系统(见图l)需设置一套柴油发电机(保安电源)及变频调速补水泵，用于防止突然停电时的热水锅炉汽化。当锅炉房突然停电时，立即采取压火措施，以降低炉温。可进行排汽操作，排汽过程须缓慢进行，防止锅炉因快速失压再次剧烈汽化，只有在锅炉压力急剧升高的情况下才采取泄压措施。立即启动柴油发电机为补水泵、热源循环泵供电，由补水泵向锅炉紧急补水，防止再次汽化。启动热源循环泵抽取一级管网回水向炉内补水，以降低锅水温度和锅炉压力。待锅炉房电力恢复后，逐步启动设备，恢复正常的锅炉水循环。

3 保安电源的设计

    为了保证防汽化系统正常工作，防止突然停电造成的热水锅炉汽化，防汽化系统必须配备保安电源。保安电源的选择决定着防汽化系统的可靠性，保安电源的选择是多样的，一般首选可快速启动的柴油发电机。由于保安电源供电对象均为需安全运行的重要设备，一般需要全部投入，而柴油发电机低负荷运行的稳定性较差，因此以柴油发电机作为保安电源时，一般采用单母线接线。

3.1 柴油发电机的优缺点

    柴油发电机作为一个独立的供电设备，受电力系统等因素干扰的机会很小，而且具备快速启动等优点，这是将其作为保安电源的主要原因。在实际应用中，柴油发电机也暴露出一些问题。如果缺少正常的维护保养及巡检制度，在寒冷的冬季，若柴油发电机的冷却液和燃料发生冻结或蓄电池出现问题都将导致柴油发电机不能快速启动。除了加强柴油发电机的检修和维护外，还应将柴油发电机定期启动试验列为日常工作之一。这样，才能保证防汽化系统的正常、快速启动运行。

3.2 柴油发电机容量选择

    对于柴油发电机容量的选择，目前国家尚无统一的标准，有的项目简单地按所有一类负荷设备的容量总和选取，有的则根据投资者的意愿选择。若容量选择过大，易造成造价过高。若容量选择过小，则在事故工况下无法满足电力需求。根据经验，通常柴油发电机的容量按一类负荷设备总容量的15％～20％选取。

3.3 柴油发电机房的通风设计

    柴油发电机房的通风设计是机房设计中的重点。柴油发电机散热器的排风应由热风管道有组织地进行外排，不宜将热量直接散失在机房内。热风管道与柴油发电机散热器的连接处采用软接头，热风管道应平直，排风口尽量靠近且正对散热器，将热量排至室外。机房内要有足够的新风补充，新风一般为自然进风方式，进风口与排风口宜分别设在机房两端，以免形成气流短路，影响散热效果。

3.4 柴油发电机的噪声控制^[1-2]

    ①噪声来源

    柴油发电机由柴油机、发电机组成，噪声一般为90～110 dB。柴油机噪声来源为各运转部件的摩擦、冲击产生的机械噪声、风扇噪声、燃烧噪声、进气噪声、排气噪声等。发电机噪声来源为电磁噪声、机械噪声、风扇噪声等。

    ②降低噪声的方法

    降低噪声的方法很多，目前的主要方法为：采用隔声罩及高性能的排气消声器；采取减振措施，降低振动，以削弱噪声的传播与再生噪声的产生。降低噪声处理后，柴油发电机组的噪声一般能降低20～30 dB。

    ③隔声罩的设计

    隔声罩是低噪声柴油发电机的主要部件，它主要用于降低柴油机的机械噪声、风扇噪声、进气噪声及发电机的电磁噪声、机械噪声、风扇噪声。

隔声罩根据声学原理设计，为降低成本和缩小外形尺寸，隔声罩通常设计成单层结构。外壳采用钢板或铝板，板内铺贴多孔吸声材料，隔声与吸声同时起作用，使降噪效果更好。

    由于柴油机正常运行时需要不断地吸入新鲜空气及通风散热，因此隔声罩的设计不仅要考虑降低噪声，还要考虑通风散热，这两者是相互矛盾的。若要提高降低噪声效果，隔声罩开口就要小一些，但开口过小，易影响空气流通及散热效果。开口过大，噪声又易外泄。因此，在隔声罩设计时要综合考虑这两个方面。

    ④排气消声器的设计

    柴油机排气消声器通常设计成微穿孔板阻抗复合式，它在低、中、高频都具有较高的消声量，能够承受高温和气流的冲击，阻力低，再生噪声小，消声量可达20 dB以上。

    排气消声器的膨胀比与消声量关系较大，在设计时应合理选择。在一定范围内，膨胀比越大，消声效果越好，但不宜过大，否则膨胀室截面过大，使中、高频声波在消声器内不以平面波形式传播，而呈束状波通过，导致消声量显著下降。穿孔板的孔径宜控制在0．5～1．0 mm，穿孔率宜控制在1％～3％，厚度宜控制在0．5～1．0 mm。

3．5 柴油发电机房接地

    柴油发电机房应有3种类型接地：工作接地：发电机中性点接地。保护接地：电气设备正常不带电的金属外壳接地。防静电接地：燃油系统的设备及管道接地。各类型接地与建筑物的其他接地共用接地装置。

3.6 柴油发电机应具备的功能

    手动和自动启、停功能。故障报警和自动保护功能。电压、频率、电流、功率、功率因数显示。转速、油压、水温、燃油位、运行时间、启动次数等显示。优化的快捷键盘操作方式，多种报警方式(LED、LCD、声光报警)。用户可编程功能，包括输入、输出通道可自定义(如可自定义预热、保护、机组运行或怠速输出)、多个运行参数和定时器可设定。传感器通道可自由设定，报警方式可灵活选择。

4 运行效果

    该热源的热水锅炉防汽化系统自2010年底开始建设，于2011年4月11日完成竣工验收，具备试运行条件。4月12日，根据试运方案，进行防汽化系统的试运行。分别进行了手动控制、自动控制启动，在两种启动方式下，柴油发电机均能顺利启动，在较短的时间内热水锅炉形成了正常循环，保证了热水锅炉运行安全。经试运行检验，防汽化系统反应迅速、及时、运转稳定，达到了预期的目的和效果，为停电事故情况下热水锅炉的安全运行提供了有力保障。

参考文献：

[1] 苏石川．现代柴油发电机的应用与管理[M]．北京：化学工业出版社，2005：22-23．

[2] 袁任光，林由娟．柴油发电机选用与安装维修[M]．北京：机械工业出版社，2009：15-17．

本文作者：费家俊  杨良仲

作者单位：中国市政工程华北设计研究总院