汽泡式热水自然循环供热系统

一、汽泡式热水自然循环供热系统的特点和工作原理

汽泡式热水自然循环供热系统简单、可靠，与普通热水自然循环供热系统相比，其循环压头大，前者近十倍于后者；可以向比热水炉标高略低的用户供热，完全不必将热水炉设在地下室之中；要求系统严密，没有滴漏现象，从而不需经常补水，不需软水处理。典型的汽泡式热水自然循环供热系统如图１所示。首先将系统充水，热水炉点火升压后，在热水炉上部即形成一个蒸汽空间，通过排污将水位调整到适当位置，并保证热水炉出口立管３的下端浸没在液面以下。由于热重力的作用，炉水沿热水炉出口立管３上升时，随着位置的升高，静压下降，饱和的炉水便发生自汽化现象，产生少量的蒸汽，变成汽水混合物，在流经上行热水干管４时，借助于散热作用，使那些少量的蒸汽冷凝成水，当工质进入热用户立管５时，已完全是热水了。由于热用户立管５中热水的重度大于立管３中汽水混合物的重度，从而产生压差，就形成了系统中热介质的循环。因此，汽泡式热水自然循环供热系统的循环动力来自热水与汽水混合物的重度差。

图１所示系统是用采暖建筑物室内部分的上行热水干管４的散热来冷凝自汽化蒸汽的，热水炉出口立管３的高度不能超过上行热水干管４。由于受上行热水干管４的散热能力和高度的限制，不能产生和冷凝太多的蒸汽，因此仅适用于循环水量不大、上行热水干管４较高的情况。这种自然冷凝的方法限制了供热能力和循环压头的提高，为解决这一问题，可采用回水冷凝法。图２所示是一个最简明的例子，在上行热水干管增设了一个回水冷凝套管8，用回水将汽化的蒸汽冷凝。立管高度可按需要适当提高；在回水冷凝套管8之后的上行热水干管可以引下来与回水干管布置在一起。这样不但提高了冷凝蒸汽的能力，又回收了蒸汽的热量，提高了热效率和供热能力，而且使得热网的敷设更加方便。

二、应用汽泡式热水自然循环供热系统的注意事项

１、运行压力

热水炉锅筒上部的蒸汽空间起着膨胀水箱的作用，蒸汽空间的压力起着定压的作用，蒸汽空间只有保持足够的压力，才能保证系统的最高点能够充水，否则热水就无法循环供热。

２、回水的部位

热水炉的运行是依据锅筒内的蒸汽压力来调整燃烧的，而锅筒的蒸汽压力是由锅筒内的蒸汽量所决定的，只有锅筒内存在的蒸汽量发生变化，才能引起蒸汽压力的变化。锅筒内蒸汽量的减少主要是靠与炉水的换热冷凝。如果回水由热水炉的底部进入热水炉，锅筒中的水温将发生分层现象，锅筒底部水温低，液面处水温高；当用户热负荷突然增加时，回水不能及时冷凝锅筒中的蒸汽，压力的变化将滞后，但待压力一旦变化时，其速度是非常快的，热水炉便会发生突然掉压现象，从而无法正常运行；这种错误的方法如图３所示。正确的做法是将回水引至液面处，并通过孔管扩散，使回水与炉水均匀混合，那么就避免了上述情况的发生，才能保证供热系统的平稳运行。

３、系统连接

根据汽泡式热水自然循环供热系统的工作原理，如果注意到自然冷凝法是靠上行热水干管的散热来处理自汽化蒸汽的问题时，就不会发生如图４的错误。在图４中热水沿着热水炉的出口立管上升后，所产生的自汽化蒸汽还没有冷凝便被引流向下。这样在管顶将形成汽塞，系统就不能形成供热的循环。

还有如图５所示，是一种无出口立管的系统。由于冷、热源中心高差很小，因此所能得到的循环压头是极微小的。

而图６所示系统，虽然有出口立管，但是高度很小，产生的汽化蒸汽也极少；虽然一般不会造成汽塞，但是所能得到的循环压头同样也是极微小的。

以上两种形式在实际应用中虽然有成功的例子，但应注意它存在起动困难的情况。这是由于存在着Ａ段立管（如图５、图６中所示）的原故，在Ａ段立管中热水向下流动或冷水向上流动都存在一个反循环的重位压头。在启动时，由于管路系统中水的温度很低，这个反循环压头是正常运行时的好几倍。同时用户侧的供水立管和回水立管中还都是冷水，尚不能产生循环重位压头，常常造成系统不能自行循环启动的情况，必须经过放水，将管线预热后，微弱的循环才能开始。由于放水必然造成燃料的浪费、系统的腐蚀，同时热水炉在运行中大量补水是非常困难的，因此这种情况应于避免。

４、热水炉的补水

热水炉的补水方式一般是使用手动正负压罐，如图７所示，其补水能力很小。正负压罐的操作顺序是：

１）关闭阀１、２，开启阀３、４；　２）向漏斗中加水；

３）关闭阀３、４，开启阀１、２；　４）待水落入炉中后，重复以上操作，直至水加足为止。

在设计正负压罐时，应尽量采取一些措施，如将装有阀１的蒸汽管设计得比装有阀２的下水管口径大１～２号、蒸汽管进入正负压罐后应配为孔管、装有阀２的下水管应插入液面下等，来改善其换热和流动的过程。这样可以使正负压罐在加水时顺利一些，提高其加水速度。

(完)