暖通设计|【锅炉】真空锅炉的原理特点及应用

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真空锅炉——原理

真空热水锅炉是利用水在低压下低温沸腾产生蒸汽,通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理工作的,机组内部是密闭的真空腔,燃烧使热媒水在真空腔中沸腾汽化产生负压水蒸汽,蒸汽在换热器管外凝结,将管内冷水加热升温并通至用户,水蒸汽凝结后形成水滴流回热媒水重新被加热汽化,完成整个循环。

真空锅炉热量转换示意:

油、天然气、煤气、电-->燃烧(电转换热)-->热媒水-->沸腾后的蒸汽冷凝换热-->换热器-->热传导-->水

真空锅炉的工作原理:

利用水在低压情况下沸点低的特性,快速加热封密的炉体内填装的热媒水,使热媒水沸腾蒸发出高温水蒸汽,水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水,达到供应热水的目的。

标准海平面大气压:1.013×105Pa=101.3KPa,此时水的沸点为100℃;海拔越高,大气压越低,沸点也降低:

青藏高原:平均海拔4000m,大气压为62KPa,此时水的沸点为87℃;

珠穆朗玛峰:海拔高达8848m,大气压33KPa,沸点71℃;

真空锅炉通过抽真空,形成一个几乎没有空气的低压环境,然后利用水在低压下(低于大气压)低温沸腾产生蒸汽,通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理工作的。

水的沸点与真空度对应表:  

真空锅炉正常工作温度低于90℃,真空度低于-30Kpa。

真空锅炉内的热媒水是经过脱氧、除垢等特殊处理的高纯水,在出厂前一次充注完成,使用时在机组内部封闭循环(汽化→凝结→汽化),不增加,不减少,在机组使用寿命内不需要补充或更换。

因此,真空锅炉炉体内部永远不会结垢、腐蚀,正常使用寿命可达20年以上,远远超出普通热水锅炉10年左右的使用寿命。
真空锅炉——百科

真空热水锅炉源于1972年苏黎世理工大学发明的真空锅炉的基本原理。

真空锅炉的全称叫做真空相变锅炉,注意两个名词,一个是真空,一个是相变。真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境,在机体内填充热媒水,通过燃烧或其它方式加热热媒水,再由热媒水蒸发、冷凝至换热器上,再由换热器来加热需要加热的水。中国第一台真空锅炉是由浙江力聚公司生产的,又名真空热水机,在国内应用最为广泛。

结构

真空锅炉真空热水锅炉的下半部结构与普通锅炉一样,由燃烧室与传热管组成;其下半部装有热媒介,上部为真空室,其中插入了U型热交换器。由于锅炉整体是在负压状态下,故绝对安全。炉内的热媒介,在锅炉运行的全过程中,不进、不出、不增、不减,只封闭在锅炉的真空室内,在锅炉的传热管与热交换器之间传递热量。炉内的热媒介是完全脱氧的纯净水,无腐蚀,无水垢,使锅炉寿命长达20多年。综上所述,具有如此性能的锅炉,其自然的发展趋势就是替代传统的锅筒式与锅壳式锅炉;在日本的替代率高达85%以上,韩国也已达43%以上。

优势

1.真空锅炉不存在膨胀、爆炸、破裂的危险,安全可靠。

2.一机多用,可以一台锅炉同时提供取暖水、生活热水、泳池加热等。

3.设计寿命在20年以上,可以放在地下室以及楼顶,国家有关部门不限制。

4.高效、低成本。

5.无结垢、腐蚀等现象。

6.要比普通锅炉体积小。可以进行模块化并联设置,更有效的合理运行锅炉。无需额定热量时可只开其中任意一台。

7.高度的自动化,楼宇自控连接,无人化管理。即使有人看守,看守人员也无需有操作证。简单培训即可。

8.真空锅炉正在慢慢被大家所接受,主要用于民用,如酒店、住宅、办公楼、洗浴中心、学校、商场等地方。

真空锅炉——特点

真空锅炉主要特点:制作简单,不需要监检,和常压、微压(<0.1MPa)锅炉相同

(1)真空负压运行,真正不会爆炸的锅炉,安全性极佳。

(2)锅炉受力钢板高温区、高压区的成功分离,使锅炉使用寿命延长2-3倍,设计使用寿命达到30年。

(3)整体设计科学、合理、紧凑,节约占地面积50-70%。

(4)在锅炉本体内进行热交换,整机效率高达91%以上,启动后2-3分钟内可提供70-80℃热水,大大缩短了预热期和减小能源浪费。

(5)全自动控制,可实行智能化、无人操作或远程网络控制。

(6)内置不锈钢材质换热器,对水质无任何污染。

(7)比照间接式(锅炉+外置换热器+循环水泵+材料+安装费用)供热形式,安装费用节省30-40%以上。

(8)效率高、供热快、换热好,使燃料费用节约20-30%以上。

真空锅炉主要缺点:出水温度不稳定,需增设储水罐(采暖用时为承压),启停频繁

真空锅炉实际上是最简单的换热容器,一般锅炉的制造、质量的控制等要求远高于真空锅炉。

真空锅炉——应用

供暖

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卫生热水

酒店宾馆卫生热水商业场所卫生热水游泳池卫生热水工厂工艺热水

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