1 問題的提出

      中國在采暖用熱水鍋爐設計方面有兩次“大突破”，一次是八十年代提倡自然循環可用性，后得到大規模推廣；另一次是九十年代的常壓鍋爐，后也獲大量推廣。筆者認為，如果對二者做非常有條件的認可也許可行，但兩次“大突破”都被幾乎無條件地贊賞和認可則是有問題的，需要重新討論。

      2 常壓鍋爐運行安全問題分析

      以常壓鍋爐而論，我們要問：為什么國家標準局即使對于95/70這種出水溫度僅為95℃的鍋爐也規定其額定壓力為0.4MPa(小于0.7MW)和0.7MPa(大于0.7MW)?為什么“熱水鍋爐安全技術監察規程第127條規定“鋼制熱水鍋爐的出口壓力不應低于額定出口熱水溫度加20℃相應的飽和壓力”?額定壓力為設計壓力，而“安規”說的是運行壓力，總之要有壓力，而提倡常壓與上述規定不能說沒有矛盾。
      提倡常壓鍋爐的人無非認為無壓力則不必擔心安全(無高壓爆破)問題，可基本取消強度問題，可用薄材料及相對較次材料從而節約材料成本。但筆者認為，一般地說，搞常壓鍋爐僅提高了力學安全(降低強度要求)，但降低了熱學安全——更容易發生飽和沸騰尤其是表面沸騰，且更易在熱壁上結硬垢和爆管。
      現以?φ51×3爐膛水冷壁管為例，爐膛管熱負荷強度約為60000kcal/m2，現計算各種水管流速下的內換熱系數、管壁對水之溫差、管內壁溫度及該溫度下的飽和溫度，計算結果如表1。



      之所以取壁溫為95+Δt是從安全角度出發而取額定出口水溫為底溫。
      從表1可見，壁溫和管內水流速關系很大。快裝熱水鍋爐若采取純自然對流循環，則管內(上升管)流速很難達到0.2m/s(計算許多鍋爐的上升管水流速多為0.1m/s以下)，這時若要求不發生表面沸騰，則要求水壓為0.44MPa，而表壓要求0.4MPa，假定采用前蘇聯標準0.6m/s的上升管流速的強制循環，則水壓有0.1MPa就可以防止表面沸騰。
      設計壓力即使為0.7MPa，但運行中的實際壓力取決于系統流阻。小型熱水鍋爐所對應的熱力系統的流阻常使鍋爐運行壓力為0.4至0.5MPa(表壓則為0.3至0.4MPa)，若上升管流速確能保證0.2m/s以上，則有可能防止表面沸騰。另外，運行中常表現為進出水為低溫差70℃～80℃或65℃～85℃，這時會有更低的密度差，從而有更小的升力和更小的自然循環流速，使表面沸騰更易于發生。
      有人可能認為：若水不含鹽堿則發生表面沸騰也不可怕。問題是：(1)中國含鈣鎂鹽的水的地區相當寬廣，且越來越多地用地下水，井越開越深，含鹽濃度越來越高；(2)所用軟化水皆為陽離子交換式，以鈉代鈣已不徹底，且由于使用小型熱水鍋爐用戶的運行工人訓練較差，經常不以食鹽水恢復水處理設備的工作能力，也不經常對水垢進行機械清除和酸、堿清除。以上兩條原因使常壓和自然循環鍋爐實際使用壽命縮短了許多倍。
      還應考慮的另一個因素是：現在，常壓鍋爐變成誰都可搞，勞動部門基本管不著，許多完全不懂鍋爐設計、制作及安裝、運行的單位都可搞，變成“雨后春筍”，實際上會形成事故更加頻繁得多的局面。
      在常壓鍋爐設計制造中，用材方面并非節約很多，管子一樣是?φ51×3之類，至于鍋筒及封頭或管板之類，設計中有個不小于6mm的規定。6mm和8mm或10mm相比能節省多少?與日后頻繁地爆管及結垢后的整體燒毀相比，經濟上并不一定合算。

      3 結論

      筆者認為對常壓和自然循環采暖熱水鍋爐應有條件地提倡，例如：①家庭用電加熱鍋爐和燒油(汽)鍋爐，功率在5×104kcal/h以下；②不管何種熱水鍋爐，都應經過認真的具體計算，且使用的循環方式在工作壓力下不會發生飽和沸騰及表面沸騰。
      總之，為安全計，熱水鍋爐既要有循環流速又要有壓力，必須以不發生飽和沸騰及表面沸騰為設計中的必要條件。關于小型熱水鍋爐自然循環的不完全性，可參見“工業鍋爐通訊”1999年第4期拙著“論小型熱水鍋爐自然循環的工程不可行性”一文；關于小型熱水鍋爐以回水引射問題，則可參見“工業鍋爐”1997年第3期上拙著“引射泵及其在小型熱水鍋爐水循環布局中的作用”一文。