熱水鍋爐洗浴系統(tǒng)集中供熱水在企業(yè)職工浴池的應(yīng)用

王俊鵬　李芳

【摘 要】熱水鍋爐洗浴系統(tǒng)根據(jù)天然氣常壓熱水鍋爐及企業(yè)職工浴池的運(yùn)行模式，通過自控系統(tǒng)調(diào)節(jié)，選取換熱式恒溫恒壓供水。論文實(shí)例分析了熱水鍋爐在企業(yè)中運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)效益及發(fā)展前景。

【Abstract】According to the operation mode of natural gas pressure hot water boiler and enterprise staff bath， the hot water boiler bath system through the automatic control system adjustment， chooses the heat exchange type constant temperature and constant pressure water supply. The economic benefit and development prospect of the hot water boiler in the enterprise are analyzed by an example.

【關(guān)鍵詞】常壓熱水鍋爐 ；恒溫； 恒壓； 分段供應(yīng)

【Keywords】constant pressure hot water boiler； constant temperature； constant pressure； subsection supply

【中圖分類號(hào)】TK229.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）03-0162-02

1 常壓燃?xì)鉄崴疇t的選型

天然氣常壓熱水鍋爐現(xiàn)大致分為冷凝、非冷凝兩大類。其中冷凝熱水鍋爐根據(jù)其特殊的結(jié)構(gòu)形式，大多選用鑄鋁、不銹鋼、硅鎂合金等耐腐蝕金屬，主要特點(diǎn)是節(jié)能、排放煙氣溫度低、氮氧化合物排放低。非冷凝熱水鍋爐材質(zhì)主要分為鋼制、鑄鐵兩種，因?yàn)殍T鐵材質(zhì)的鍋爐耐腐蝕性、熱傳導(dǎo)性都要優(yōu)于鋼制，導(dǎo)致其壽命、熱效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼制熱水鍋爐。

此次廠內(nèi)浴池系統(tǒng)集中供熱水配套熱水鍋爐的選擇，在環(huán)保方面，非冷凝鍋爐氮氧化合物排放指標(biāo)也能滿足國(guó)家、地區(qū)鍋爐排煙要求。經(jīng)濟(jì)性方面，冷凝相較于非冷凝節(jié)能效果更好。冷凝鍋爐較非冷凝鑄鐵鍋爐使用壽命更短，設(shè)備投資更高。所以從環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性綜合考量鑄鐵常壓鍋爐是最佳選擇。

2 企業(yè)浴池運(yùn)行情況

分公司內(nèi)部，擁有在職員工1400人，其中800人為長(zhǎng)白班員工，集中在下午16：00～17：00進(jìn)行洗澡，其余600人為倒班人員，分兩批次于晚上20：00～20：30和早上8：00～8：30進(jìn)行洗澡，設(shè)計(jì)噴頭數(shù)量由峰值洗浴人數(shù)，按照標(biāo)準(zhǔn)人數(shù)與噴頭數(shù)量3：1的原則，浴池共計(jì)按照267個(gè)噴頭。洗浴期間，浴池供應(yīng)恒溫40℃熱水，單個(gè)噴頭熱水用水參考最大定額6L/min。持續(xù)供應(yīng)1個(gè)小時(shí)，設(shè)計(jì)熱水峰值時(shí)用水量為96m3，熱水水箱容積設(shè)計(jì)為120m3。采用熱水鍋爐機(jī)組與換熱器聯(lián)合使用的熱水系統(tǒng)。

2.1 常壓熱水鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

熱水鍋爐選型，參考峰值用水量進(jìn)行計(jì)算，峰值用水量96m3，用水溫度40℃，給水溫度15℃。加熱所需熱量計(jì)算Q1：

Q1=cm△T=4.2×103J/（Kg·K）×96×103Kg×[（40+273）-（15+273）]K=1.008×1010J=1.008×107KJ

本系統(tǒng)采用熱水鍋爐熱水自循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐產(chǎn)出熱水作為換熱器熱源進(jìn)入換熱器，換熱深井水。換熱后返回鍋爐重新加熱。常規(guī)熱水鍋爐出水溫度95℃，換熱返回水溫75℃。一般0.7MW熱水鍋爐在返回75℃水的情況下，每小時(shí)可以產(chǎn)生20噸95℃熱水，0.7MW每小時(shí)可以產(chǎn)出的熱量Q2：

Q2=cm△T=4.2×103J/（Kg·K）×20×103Kg×[（95+273）-（75+273）]K=1.68×109J=1.68×106KJ

分公司計(jì)劃每天的鍋爐啟動(dòng)時(shí)間為1.5h，所以通過Q1/Q2比對(duì)，分公司計(jì)劃采購(gòu)一臺(tái)2.8MW常壓熱水鍋爐，產(chǎn)出熱水通過換熱的形式加熱淋浴水，鍋爐內(nèi)部給水采取自循環(huán)模式，通過換熱器換熱后返回鍋爐，淋浴水水箱設(shè)置容積120m3，有效容積100m3。

2.2 淋浴水換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

熱負(fù)荷計(jì)算公式：

Q=cm△t=4.2×103J/（Kg·K）×96×103Kg×[（40+273）-（15+273）]K=1.008×1010J=1.008×107KJ

折合2.41×106Kcal

板式換熱器面積計(jì)算公式A=Q/K·△tm

（一般水水換熱K取20002000Kcal/㎡·℃）

A=Q/K·△tm=2.41×106Kcal/2000Kcal/m2·℃·11.82℃= 101.95㎡

由于計(jì)算所需換熱面積過大，不利于換熱器的選型。同時(shí)，鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)屬于自循環(huán)系統(tǒng)，熱量散失較低。故系統(tǒng)采用循環(huán)加熱模式，產(chǎn)出熱水與水箱冷淋浴水之間進(jìn)行反復(fù)換熱，以淋浴水溫度控制換熱循環(huán)水泵。淋浴水加熱至設(shè)定溫度后，循環(huán)水泵停機(jī)。為了將換熱時(shí)間控制在1.5h左右，最終通過計(jì)算選取3臺(tái)M8H-MFDD-1.16型板式換熱器，有效換熱面積14.7m2。系統(tǒng)選擇兩用一備運(yùn)行模式運(yùn)行。

2.3 水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

洗浴系統(tǒng)為了降低鍋爐軟化水費(fèi)用投入，采用鍋爐水自循環(huán)模式，鍋爐產(chǎn)出熱水僅作為換熱器熱源用于換熱。換熱后，返回鍋爐，繼續(xù)進(jìn)行加熱。如此反復(fù)進(jìn)行循環(huán)。而淋浴系統(tǒng)采用單獨(dú)給水管路供給，直接注入鍋爐120m3水箱，再通過換熱循環(huán)水泵打至換熱器進(jìn)行加熱。加熱后返回水箱。溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，聯(lián)鎖鍋爐、換熱循環(huán)水泵停機(jī)。

2.4 淋浴水定溫供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

浴池鍋爐司爐人員在每日8：30將水箱補(bǔ)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥打開，水箱設(shè)就地磁翻板液位計(jì)一臺(tái)，差壓液位計(jì)一臺(tái)。其中差壓液位計(jì)反饋液位4～20mA電流信號(hào)，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，當(dāng)注入給水達(dá)到設(shè)定液位后，自動(dòng)反饋關(guān)閉信號(hào)，關(guān)閉給水調(diào)節(jié)閥，停止補(bǔ)水。

水箱補(bǔ)水完成后，每日12：30開啟鍋爐，同時(shí)一并開啟淋浴系統(tǒng)換熱器循環(huán)水泵，進(jìn)行水箱淋浴水加熱，加熱時(shí)間一般控制在1.5h左右，水箱同時(shí)設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)40℃時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉鍋爐與換熱器循環(huán)水泵，完成水箱加熱[1]。

廠內(nèi)安排洗浴時(shí)間為16：00，可提前5min開啟淋浴水循環(huán)水泵，將淋浴水管路中低溫水循環(huán)至水箱，淋浴水循環(huán)管路設(shè)計(jì)為環(huán)狀模式供給，管路末端設(shè)置壓力傳感器，反饋信號(hào)給淋浴水循環(huán)水泵，用以調(diào)節(jié)淋浴水循環(huán)水泵頻率，以達(dá)到恒定供水壓力的作用。

3 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

分公司所采用的淋浴水供給系統(tǒng)，在夏季環(huán)境溫度高時(shí)，產(chǎn)出恒溫淋浴水，在水箱中可以放置超過24h不需要重復(fù)加熱，但是由于高溫水易滋生細(xì)菌，所以不建議存放時(shí)間過長(zhǎng)。在冬季時(shí)，則放置時(shí)間不建議超過12h，經(jīng)過分公司長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)，12h水箱溫降一般在1～3℃，在洗浴人員數(shù)量較少時(shí)，可以根據(jù)需要，為水箱補(bǔ)水。以免造成過多的熱量散失。系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施投入費(fèi)用明細(xì)如下：

4 施工安裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

常壓燃?xì)鉄崴仩t由于體積小，鍋爐本體可在鍋爐公司進(jìn)行組裝工作，整體運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，再進(jìn)行鍋爐爐皮及附屬設(shè)備設(shè)施的安裝工作，為了便于日后維護(hù)檢修工作，水泵一般選擇一用一備模式。為了保證淋浴水供給恒溫供給，水箱設(shè)置三組溫度傳感系統(tǒng)，安裝在水箱自下至上1m、1.5m以及2m高度，溫度反饋為三者平均值，以確保淋浴水溫度可靠性。

從實(shí)踐效果來看，與燃煤鍋爐、用電加熱方式相比較，燃?xì)忮仩t可以在有效控制污染物排放的同時(shí)，最大程度降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用投入，不僅能很快收回投資成本，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，也為企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】朱紅衛(wèi). 高校公共浴室太陽能生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)住宅設(shè)施， 2011（7）：25-30.