當(dāng)今市場上相變鍋爐的種類很多，名稱也很多，但實(shí)質(zhì)原理都是一樣的，例如：真空鍋爐、熱管鍋爐、無垢鍋爐等都是應(yīng)用相變傳熱原理，鍋內(nèi)的熱量是在封閉的空間以液一汽—液相變的形式進(jìn)行變換，因此，統(tǒng)一稱之為封閉相變鍋爐。
    封閉相變鍋爐體系從外觀上看同普通水暖鍋爐沒有什么區(qū)別，運(yùn)行的方式也沒有什么本質(zhì)區(qū)別，但功能原理則有本質(zhì)的不同，普通水暖系統(tǒng)是靠重力和泵的動力帶壓運(yùn)行，而封閉相變鍋爐系統(tǒng)則不用安裝循環(huán)水泵，水循環(huán)系統(tǒng)只是在重力狀態(tài)下運(yùn)行。相變鍋爐系統(tǒng)相變就是從液體變成氣體，再從氣體變成液體的循環(huán)往復(fù)的過程，當(dāng)然這個過程就要經(jīng)加熱、冷凝兩個階段。
    隨著相變鍋爐技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，同時適應(yīng)市場需求，大容量封閉相變換熱熱水鍋爐也應(yīng)運(yùn)而生。本文將結(jié)合相變鍋爐設(shè)計(jì)原理，以HL53-1.25/115/70-AII型相變鍋爐為例，總體闡述大容量封閉相變熱水鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)特性。
1、相變鍋爐工作原理
    封閉相變鍋爐實(shí)質(zhì)上是一個大的熱管構(gòu)造。鍋爐整個受熱面相當(dāng)于熱管的加熱段，鍋爐上部的相變換熱部分就相當(dāng)于熱管的冷凝段，鍋水在封閉的空間內(nèi)以液一汽一液相變的形式進(jìn)行熱能傳遞，鍋水無損失．無須補(bǔ)水，所以鍋爐受熱面不結(jié)垢，這就保證了此種鍋爐在長期運(yùn)行中熱效率穩(wěn)定。相變換熱的優(yōu)點(diǎn)在于：換熱系數(shù)大，換熱強(qiáng)度高，對于一般情況下的管外大空間自然對流換熱的水一水換熱方式，其對流換熱系數(shù)約為200～1000 W／(rri2．K)，而對于封閉相變鍋爐來說其換熱器管外的水蒸汽凝結(jié)換熱的系數(shù)可達(dá)到5000～100000 W/(m2·K)。
    鍋爐相變換熱熱水鍋爐的形式：相變熱水鍋爐是間接加熱的熱水鍋爐，可以分為負(fù)壓相變（真空相變）熱水鍋爐、常壓相變熱水鍋爐和有壓相變熱水鍋爐三種，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    真空相變鍋爐由于是在負(fù)壓下工作的，一般其飽和溫度僅為90℃左右，從而使其出口熱水溫度受到限制，只能達(dá)到80℃左右或更低。且由于相變溫差小，在保持相同換熱量、相同出水溫度的情況下，真空相變鍋爐的換熱面積要比有壓和常壓相變鍋爐的換熱面積大。為維持真空在控制和運(yùn)行上要求都比較高，只有在特定的環(huán)境下才有應(yīng)用價值，不宜大力推廣。
    常壓相變熱水鍋爐是負(fù)壓相變鍋爐向有壓相變鍋爐過渡的中間形式，在結(jié)構(gòu)、控制上相對簡單一些，可以和常規(guī)熱水鍋爐操作相近，但還有兩個缺點(diǎn)：出口水溫不宜過高，相變區(qū)會發(fā)生一定程度的氧腐蝕。
    有壓相變熱水鍋爐不但可以得到比前兩種相變熱水鍋爐更高的出水溫度，而且更大的優(yōu)點(diǎn)是它可以實(shí)現(xiàn)蒸汽汽水兩用。
2、53 MW相變熱水鍋爐概況及性能特點(diǎn)
2.1鍋爐概況
    鍋爐型號為DHL53-1.25/115/70-AII，額定蒸發(fā)量為53MW，屬有壓相變換熱熱水鍋爐，用于供暖。該鍋爐的燃料低位發(fā)熱量為19770 kj/kg，額定蒸汽壓力為1.25 MPa，額定蒸汽溫度為194℃，熱網(wǎng)水進(jìn)口溫度為70℃，出口溫度為115℃，熱網(wǎng)水流量為1007 t/h。鍋爐設(shè)計(jì)效率為80.3%，空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度為20℃，熱風(fēng)溫度為116℃，排煙溫度為167℃，燃料消耗量為12 t/h。
    鍋簡內(nèi)部設(shè)置汽水擋板、水下孔板和冷凝換熱裝置。冷凝換熱裝置由分配集箱、高頻焊螺旋翅片管、匯集集箱等組成。飽和蒸汽上升經(jīng)翅片管冷卻后的冷凝水返回到水空間。熱網(wǎng)回水的另一路由鍋筒一端進(jìn)入分配集箱，經(jīng)并聯(lián)連接的翅片管內(nèi)的工質(zhì)吸收蒸汽的汽化潛熱后使水溫升高，再以匯集集箱從鍋筒的另一端引出。翅片管內(nèi)的工質(zhì)屬單相強(qiáng)制流動。
    該鍋爐采用橫置式層燃橫梁式鏈條爐排，鍋爐為“Ⅱ”型結(jié)構(gòu)，爐膛采用膜式水冷壁，水平煙道和尾部煙道布置省煤器，空氣預(yù)熱器布置于尾部對流煙道后部。鍋爐構(gòu)架為全鋼焊接結(jié)構(gòu)。爐膛及尾部對流煙道均采用輕型爐墻，爐膛前后拱處采用耐火磚或耐火混凝土砌成，其重量分別通過鋼架傳到基礎(chǔ)。鍋爐采用室內(nèi)布置，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為7m。當(dāng)燃用設(shè)計(jì)煤質(zhì)，額定負(fù)荷工況下，鍋爐保證效率≥80%。鍋爐有良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，其最低穩(wěn)燃負(fù)荷為30%額定負(fù)荷。排渣使用碎渣機(jī)向重鏈撈渣水槽排渣。
2.2性能特點(diǎn)
    與傳統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)鍋爐相比其性能特點(diǎn)比較明顯，也是其優(yōu)勢所在。
    (1)工質(zhì)蒸發(fā)段和冷凝換熱段內(nèi)都是相變循環(huán)，由于對于同一流體來講，相變換熱比無相變系數(shù)要大數(shù)十倍。由于換熱效果好，相變鍋爐可比傳統(tǒng)意義上的熱水爐節(jié)省鋼材。
    (2)傳統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)將冷凝液從疏水器排空，根據(jù)理論計(jì)算，冷凝液熱值占總熱量20%左右，而鍋爐熱管體系將冷凝液在接近飽和狀態(tài)下即全部返回鍋爐，又不會因?yàn)榕盼蹞p失熱量，加上前述的高效供熱機(jī)能，因此節(jié)能效果達(dá)30%以上。
    (3)  由于鍋爐采用密閉方式運(yùn)行，一次加水后不用補(bǔ)水，鍋爐內(nèi)水從液體變成氣體，再從氣體變成液體的循環(huán)往復(fù)，不會有給水損失，可以節(jié)約大量的水資源，特別適合缺水地區(qū)和補(bǔ)水困難的單位使用。
    (4)  由于本技術(shù)不用安裝循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵、水處理設(shè)備、補(bǔ)水箱、膨脹水箱、除垢器等設(shè)備，減少了鍋爐房的占地面積，減少了用戶的投資費(fèi)用。
    (5)系統(tǒng)內(nèi)不用補(bǔ)水，可以節(jié)省水費(fèi)，系統(tǒng)運(yùn)行不用循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵，可以節(jié)省大量電費(fèi)，每年不用往系統(tǒng)內(nèi)投藥防腐、防垢，也可節(jié)省不少的開支。
2.3環(huán)保優(yōu)勢
    系統(tǒng)內(nèi)不用補(bǔ)水，可以節(jié)省大量水費(fèi)，系統(tǒng)運(yùn)行采用自然循環(huán)，省去了給水泵，節(jié)省了電費(fèi)，每年不用往系統(tǒng)內(nèi)投藥防腐、防垢，省去加藥系統(tǒng)和相應(yīng)的人員設(shè)置，節(jié)約大量的資金。因系統(tǒng)是封閉相變換熱，從環(huán)境保護(hù)來講，再沒有跑漏和加藥后的廢水排放污染環(huán)境的問題。應(yīng)用相變換熱技術(shù)，可節(jié)省燃料消耗30%，也可以說減少了1/3的煙塵和廢氣排放，對環(huán)境起到了保護(hù)作用。使用本系統(tǒng)初投資省、熱效高、能耗少、不結(jié)垢、不腐蝕、煙塵少、耐低溫且運(yùn)行安全穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用低，可節(jié)省人力物力。
3、結(jié)論
    綜上所述，大容量相變換熱熱水鍋爐不但不結(jié)垢、可以排除常規(guī)直接加熱熱水鍋爐常見的水冷壁管、對流管爆管、管板裂紋漏水等事故隱患，而且具有可不排污、獲得潔凈熱水、鍋爐效率高、可以免除或減輕鍋內(nèi)氧腐蝕、對水質(zhì)要求低而可以免除補(bǔ)給水軟化、除氧設(shè)備投資和減少運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，有壓相變換熱還可以實(shí)現(xiàn)汽水兩用、減少用戶設(shè)備投資、提高設(shè)備利用率，應(yīng)用前景廣闊。