选用热水锅炉除比较受热面积、出力、效率、自动控制、可靠性、安全性等特点和参数以外,热水锅炉还要考虑一个重要的问题“高温区因过冷沸腾造成管孔、管头裂纹”的难题。目前国内、外流行的WNS卧式锅壳式热水锅炉其水循环系自然循环。即由水的温差产生重度差形成自然循环流动压头,由于冷热水的温差小,产生的流动压头低,水流速低,不足已及时破坏汽泡的产生,使锅炉局部受热面温度飞升形成温差应力,锅炉局部受热面长期在温差应力的作用下将产生裂纹。通常锅炉在用了几个采暖期以后,甚至更短的时间,在二回程进口端的管头和管板的管孔产生裂纹,这是过冷沸腾传热恶化的现象。即,二回程进口烟管管端和回燃室前管板所处的温度场一般在1000℃以上,此时在烟管外壁和管板内壁水侧产生汽泡---出现沸腾现象,此时炉内水温低于饱和温度,这种沸腾称为 “过冷沸腾”。一但壁面沸腾,很容易结垢,导至壁温升高。另随着温度升高汽泡越来越多,当汽泡形成的速度超过汽泡脱离的速度或汽泡受管束的阻档不能及时脱离受热面,以致汽泡连成一片成,汽泡将水与受热面隔开,致使二回程进口管的管头壁面和管板壁面温度“飞升”,当汽泡破裂时热水又对这些受热面进行“冷却”,这样一热一冷产生温差应力,长期在这种温差应力的作用下致使高温区管端和管孔产生裂纹。这就是过冷沸腾对卧式锅壳式热水锅炉产生的危害(如图一、图二所示)。为了解决过冷沸腾对卧式锅壳式热水锅炉产生的危害,国内外制造厂都采取了一些防范措施。
⑴如(图三)在锅内加隔板将系统的回水从锅炉后上部进入,意使系统回水对局部高温区的汽泡产生扰动,破坏汽泡的形成,由于回水的动力有限加上烟管管束的阻挡,其扰动的效果甚微。
⑵江苏、浙江生产的热水锅炉如(图四)所示,在回燃室前管板覆盖一层约50mm厚的耐火混凝土隔热层,混凝土长期在高温火焰下何时脱落?如何知道?知道又怎么办?给用户带来很多的麻烦,且影响锅炉的正常供暖。
天鹿WNS系列锅炉如(图五)所示,将二回程高温区管束拿掉一些,将回水管伸入管区对着高温区管板进行冲刷及时消除高温管束区汽泡的产生,从源头上消除了高温区管头和管孔裂纹事故的产生(天鹿专利)。