供暖水质与散热器应用.docx

供暖水质与散热器应用供暖与供热方式简述我国是供暖大国按我国现行政策集中供热为城镇最主要的供热方式而建筑物采暖的最主要方式仍为热媒为热水的散热器供暖由于城市集中供热的出现集中供热的外网和建筑物内的供暖系统逐步分为两个技术范畴所以就建筑物内采暖系统而言由于热源的不同出现一户一炉一楼一炉一区一炉及城市集中供热的供暖系统等四种情况其供热方式可归结为锅炉直供和换热器供热两类供热方式前者热媒水通过锅炉及散热器实现循环后者是换热后的二次热媒水通过散热器与换热器实现循环而不与锅炉直接相通换热器的热源侧与锅炉实现一次热媒水循环或由蒸汽加热由于锅炉和换热器对热媒水质的要求不同所以处于以上两种供热方式下的散热器分别承受着不同水质的热媒锅炉直供的供暖系统水质按锅炉水质控制换热器供热的供暖系统水质按换热器控制按密闭式循环冷却水水质采用至于那些水质特别恶劣的水如一些地下水某些工业废水等因其腐蚀性太强而不应作为供暖系统的热媒用水我国现行标准中有关供暖水质的内容除个别地方法规外我国目前尚无明确的采暖系统热媒的水质要求现将现行标准中有关供暖水质的内容简述于后工业锅炉水质标准本标准中除了悬浮物总硬度含油量指标之外从略与供暖直接相关的水质要求为炉外化学处理时给水溶解氧锅水为并规定额定功率的承压锅炉和常压热水锅炉应尽量除氧额定功率的承压热水锅炉应除氧射频式物理场水处理设备技术条件密闭式循环水空调供暖应符合如下水质要求酸碱度总硬度以计总碱度以计铁细菌个含铁同时要求当系统中含量分别大于或时特别是系统材质为不锈钢铜合金时应采取措施控制其含量处理后的水质对缓蚀型型设备碳钢的年腐蚀速率应小于不锈钢铜合金的年腐蚀速率应小于工业循环冷却水处理设计规范换热设备的冷却水侧管壁的腐蚀率当工艺无要求时宜符合下列规定碳钢管壁的腐蚀率宜小于铜铜合金和不锈钢管壁的腐蚀率宜小于对敞开式循环冷却水的水质要求如下悬浮物板式换热器甲基橙碱度碳钢换热设备不锈钢热热设备游离氧在回水总管处密闭式循环系统的水质标准应根据生产工艺条件确定城市热力网设计规范规定了以热电厂和区域锅炉房为热源的热水热力网补给水水质应符合悬浮物总硬度溶解氧如为开式热网其补水水质除符合以上要求外还应符合生活饮用水卫生标准的规定按以上四个标准的条文结合供暖系统热源情况的不同大致可划分为锅炉直供的供暖系统水质可按和控制换热器供热的供暖系统水质可按和控制两者差别为中有除氧要求中没有除氧要求对钢制散热器而言只能按要求的水质控制方能控制氧腐蚀问题铜铝及铸铁散热器并不强调除氧但除氧会更有利于减少腐蚀钢制及铜管散热器的均匀腐蚀分析散热器在热水介质中的腐蚀有均匀腐蚀和局部穿孔腐蚀两种形态对钢制散热器而言工程中出现问题最严重的是局部穿孔腐蚀这与材料制造及水的含氧量等多种因素有关本文先重点探讨钢铜散热器的均匀腐蚀问题后面的分析引用了暖通空调年第期发表的集中供暖主管道腐蚀速率测定及防腐蚀方法的研究成果及北京科技大学的相关试验数据钢制散热器的均匀腐蚀分析图为上述文献中提供的钢管在不同值的热水介质中的相对腐蚀速率曲线图可以反映其腐蚀速率的变化上述结果是运行情况的水质检测水温为工作压力为硬度热网补水碱度为补水未除氧如果我们把图作为钢在水中均匀腐蚀速率变化的趋势分析图而按所述在密闭循环水质条件下的年腐蚀率在时为可以看出这一数值应当是针对而言因为时的腐蚀速率约为时的两倍以上分析图可得出以下的认识在符合的水质中这也正是钢的钝化区钢的年腐蚀率最低应视为钢制散热器的适用区在的区域钢的年腐蚀率变比较大随着值的减小而升高时的年腐蚀率约为时的四倍此时如执行工业循环冷却水相应标准或则无除氧的要求这样的水质对钢制散热器而言只能视为可用区要慎重的区别情况对待显然薄壁钢制散热器不适用于这一区域厚壁上下钢管散热器尚可使用按年腐蚀率考虑尚能达到与采暖系统所用钢管等寿命的基本要求我国散热器行业十一五发展规划已明确提出散热器应努力实现十五年使用寿命的要求但是如果执行标准其在的范围内都要求除氧这就满足了钢制散热器包括薄壁及厚壁的使用条件而成为钢制散热器的适用区问题是是用于换热器供热系统的水质要求而在此系统中极难实施除氧很难保证的要求这就限制了钢制散热器的使用范围迫使一些生产厂家采用各种内防腐措施这又面对着如何才能做到全效防护的工艺技术问题对钢制散热器而言比较关键的问题是控制水的溶解氧含量及保持较高的值两大问题按相关资料介绍钢的钝化区为北欧国家供暖水质的而为德国工程师协会认为的极端下限而从我国的调查情况看来很大部分的供暖系统是在的状态下运行又加水的含氧量未予控制这对钢制散热器是很不利的水的溶解氧控制问题是极为严重的问题我国相关标准中要求的尽管这已比北欧国家的标准低了很多但目前在供暖系统中能达到的不多有的高达所以需要采取补水除氧系统密闭控制值及满水养护等措施铜管散热器均匀腐蚀分析铜管散热器的年腐蚀速本文所指的铜管散热器包括现有的容水部件均为铜管的各式散热器如铜铝复合柱翼型铜管铝片对流型铜管柱型铜管卫浴专用型散热器等等由于铜在水中的抗腐能力较强所以这些散热器也有很好的耐用性图是前述文献提供的铜合金在热水中其腐蚀与水的值的关系图它反映了铜在水中腐蚀速率的变化趋势从图可以看出铜在热水中腐蚀速率随水的值的变化大致为下凹形抛物线其最低点出现在附近其后在两翼都会升高由于图未给出铜在水中的年腐蚀率数值和时的腐蚀速率值特由北京科技大学对水温不除氧时钢及铜的年腐蚀率进行了试验本项试验按正常要求应作天以上但由于时间的限制本次只作了天其测试结果为初始阶段的腐蚀情况会高于天测试的数值测试结果为钢管的年腐蚀率为紫铜管为黄铜管为钢的腐蚀率高达紫铜的倍但如果供暖水质是按锅炉要求的则不仅是钢制散热器的适用条件也会是铜质散热器更为有利的使用条件可更好的延长钢铜散热器使用寿命按中所述在密闭式供暖循环水质条件下铜的年腐蚀率不高于结合图所示的铜的年腐蚀率变化趋势铜在的水质中会有很长的耐蚀年限铜管散热器的使用寿命散热器采用的铜管为挤压轧制拉伸紫铜管不能用上引法生产的紫铜管更不能用黄铜管散热器的使用年限等于壁厚计算中的腐蚀余量除以年腐蚀率也就是在有效使用期内尽管因均匀腐蚀会使管壁减薄但所余壁厚仍能保证散热器的承压能力保证安全可靠的使用对于紫铜管工作压力时承压所需的壁厚数值按强度计算为在此基础上加上铜管的壁厚偏差铜管标准规定机械胀管时壁厚减薄量约为实测值为壁厚的上下该项值总和为也就是说只要保证这一壁厚就可保证散热器在压力的条件下安全使用我国现在推广生产的铜铝复合柱翼型散热器其立柱铜管的最小壁厚定为减去上述的承压所需壁厚尚余这就是计算公式中的附加余量数值根据北科大试验所得数据时的年腐蚀率为两者相除约等于年这就说明现有的铜铝复合柱翼型散热器在高碱度水质且未除氧的条件下仍可有年的安全使用寿命参照图在的中碱度水质条件下如果年腐蚀率按分析可有年的耐蚀年限在此条件下留有充分的余地也可保证散热器的使用寿命年以上不同材质的散热器对供暖水质的适应性分析我国目前的散热器年需量约亿片每片标准散热量铁钢铜其他等四类散热器的市场比率约为十一五后有可能逐步调整到的市场比率总产量将达亿片以上随着轻型散热器特别是钢制散热器的扩大会更注重水质的保证从工程使用的安全可靠角度出发应当是多方面采取措施共同创造和提供散热器安全工作的良好条件取其所长合理选用减少损失和浪费保证散热器有一定的使用寿命根据以往的使用经验及本文以上的论述我国现有的各类散热器在不同水质条件下的使用情况及对水质的适应情况分析如下铸铁散热器可适应不除氧的供暖水质其腐蚀较轻钢制散热器情况比较复杂大致有以下几种情况这是钢制散热器的适用区在此条件下各种薄壁及厚壁上下的钢制散热器均可使用或但不除氧的条件下的薄壁钢制散热器就不能适应厚壁钢制散热器尚可使用在的前提下薄壁钢制散热器可用于厚壁钢制散热器可用于铜管散热器包括铜铝复合柱翼型铜管铝片对流型散热器等可以用于不除氧的热水采暖系统但其最佳适用区应为这时的使用寿命最长可达年以上可视为可用区能有年以上的使用寿命对热媒水中的含量必须控制在热媒水有除氧时会改善铜质散热器的工作条件铝制散热器按其材料特性适用于的热水采暖系统高碱度水质时会产生严重的碱性腐蚀此外也要求对热媒水中的进行控制内防腐型的钢制及铝制散热器的耐蚀能力受工艺水平的影响很大适宜的形体和良好的机加工工艺可保证内腔光滑有利于涂料涂装或镀膜的牢固严格的予处理及涂装烘烤工艺更是成败的关键良好而完善的内涂或镀镍防腐可以扩大钢制或铝制散热器对水的值的适应性扩大应用范围但不完善不严格的内涂防腐工艺不能使产品达到完全防护只可能是相对减少了腐蚀这正是目前内涂防腐技术的难点有待于进一步研究改进和提高因此内防腐型钢制或铝制散热器的使用范围和可靠性只能因厂而异不能一概而论目前根据相关单位对形体适宜内防腐工艺严格的主要散热器生产厂的产品使用情况调查统计其内防腐的不保证率按片柱计算约在万分之二以内如果全国各厂都达到这一水平将对我国轻型散热器的发展提供很大的支持对改善供暖水质及散热器工作条件的几点看法推广密闭式供暖系统不采用敞开式高位膨胀水箱以及与大气相通的回水系统避免采用渗氧塑料管道减少漏水及失水率保证系统中水的含氧量处于较低水平主管部门应制定供暖系统安全运行规程及相应的管理规定逐步提高供暖系统的运行管理水平在大中型热网中多数会遇到钢铁铜几种散热器混装的情况应当特别注意研究与制定供暖水质标准前述的工业锅炉水质标准是偏重于锅炉的要求而密闭式循环冷却水标准又不完全符合供暖水质的需要现有的城市热力网设计规范中仅对补充水的水质作了规定而对热网运行水质没有明确要求所以建议根据供暖系统的实际需要制定适合供暖要求的全国及地方水质标准以使散热器的使用和研究有所遵循提高供暖的安全性拒绝使用那些特别恶劣的水作为供暖热媒用水加强除氧防蚀剂等新的水处理技术的研究寻求价廉有效对散热器特别是钢制散热器有利的水质控制新技术使特殊处理的热媒水成为供暖系统专用的工质这样既能减少腐蚀又能减少失水建筑物的采暖系统应尽量采用换热器换热的热水供暖系统把供暖系统与锅炉供热系统隔离采取分而治之的策略集中供热的调峰锅炉最好亦能如此处理由于供暖水质的全面改善还将有一个很长的时间过程所以散热器生产厂应从严格选材开始提高工艺水平和散热器自身的耐蚀能力扩大对水质的适应范围提供适应现实建设需要安全可靠的产品保证散热器的使用寿命不低于年散热器的选用及销售应首先明确和强调对热媒水的要求作到适销对路尽量减少工程建设和使用中因水质不对路而导致的损失提高运行的可靠度