散热器片爆裂原因探析

　　【摘要】95℃/70℃热水采暖系统，采用间歇直接供热时，当停炉、停泵后，由于炉膛高温，容易使炉水汽化，炉中的蒸汽进入采暖系统，形成“水击”，使散热器片爆裂，造成人身伤害及不可估量的经济损失。提出应对措施，杜绝散热器片爆裂事故的发生，减少经济损失。
　　【关键词】间歇直接供热，炉水汽化，散热器片爆裂。
　　一、 由散热器片爆裂引发的思考
　　每年冬季，采暖运行中频繁发生散热器片爆裂事故，住户内“水漫金山”，人身受到伤害，经济蒙受损失，影响正常供暖。（注：本文不包括散热器冻裂事故。）
　　据报道，事故多发生在住宅内，爆裂的散热器片大部分为铸铁长翼大60散热器片，柱型较少。根据调查，以前住宅中约70%安装了铸铁长翼大60散热器片。
　　从设计角度看，现在七层住宅，其建筑高度小于20米，采暖热水循环水泵扬程为三十几米，小于0.4MPa。可以满足铸铁长翼大60散热器片的工况要求。
　　根据水泵性能曲线，我们可以知道当水泵的出水量不变时，其扬程也不变，不存在水泵增压问题；而铸铁长翼大60散热器片其工作压力为0.4MPa，均在厂内进行0.6MPa（即1.5倍工作压力）水压试验合格后出厂，应该说不存在散热器质量问题。况且在热水采暖系统中设计了膨胀水箱、全自动膨胀稳压设备或补水变频泵定压等措施，同时还设计了安全阀、电磁阀等泄压装置，可谓是又安全又保险啊！
　　既不存在水泵增压，也不涉及散热器质量问题，那么是什么原因导致散热器片爆裂的呢？
　　二、 事故调查
　　从事故调查中得知：
　　1.散热器片爆裂多半是发生在间歇供热的早晨或晚上的供热开始时段。
　　2.这些都是直接供热的1T～6T小型锅炉，一天供两遍热，停供后锅炉用散煤压火，甚至个别锅炉房司炉工将门锁上，形成无人管理状态。
　　3.发生事故时，居室内采暖系统发出哐！哐！强烈水击声，采暖管剧烈抖动，同时闻到烧焦的气味。
　　4.在调查中发现，有的在一栋楼内上下楼层的散热器均发生爆裂，甚至有的采暖管接头被爆开。
　　5.我在本单位也曾目睹过类似事故的惨状：室内水汽弥漫，铸铁长翼大60散热器片被炸掉了一面，家具、电器设备、棉被都泡在水中……据司炉工反映，这次事故当天锅炉压火的煤又燃烧过。
　　三、 散热器爆裂原因
　　根据调查情况及切身体验，从系统中强烈的水击声及闻到烧焦的气味来判断，足以认定热水采暖锅炉产汽是造成散热器片爆裂的罪魁祸首。
　　在工厂蒸汽系统中常因发生“水击”现象（俗称水锤现象），把阀门击碎、把蒸汽管线抻断。
　　在热水采暖系统中发生“水击”现象，是因为锅炉内产生蒸汽，随着循环水泵的启动，水泵的推力将锅炉中的蒸汽打进采暖系统造成“水锤”、“气锤”现象。即采暖系统中呈现出：水→水泵→水→蒸汽→水的状态，也就是说循环水泵抽系统回水打进锅炉内，是回水依靠0.3MPa以上水泵扬程将锅炉内蒸汽强行送入采暖系统，形成蒸汽推着水而发生强烈的“水锤”现象。
　　除“水锤”外，还有0.3MPa以上压力（水泵给力）的蒸汽进入采暖系统，也可称为“气锤”吧，那么蒸汽的压力远远超过了低压蒸汽采暖系统允许压力值（0.03～0.07MPa）的好多倍，“气锤”的破坏力就不言而喻了。
　　我们以热水采暖系统中，与铸铁长翼大60散热器连接的DN25焊接钢管受到的水锤作用为例，根据流体力学“水锤”公式进行计算：
　　水锤波传播速度公式：
　　C=C0/[1+εd/(Eδ)]0.5（1）
　　水锤的压强增量公式：
　　ΔP=ρCV0，（2）
　　以管内流速为0.7m/s，算得DN25焊接钢管在水锤的作用下受到的水锤的压强增量为0.98MPa，此压力值是铸铁长翼大60散热器工作压力的两倍之多。超过其试验压力0.38MPa。而在发生事故时，管道内水的流速将远远大于0.7m/s，那么实际的水锤的压强增量将远远大于0.98MPa。在热水采暖系统中，散热器片的承压相对来说最低，所以散热器片首先遭到破坏。这时会有人提出疑问，既然系统中设置了那么多安全设施，那怎么还会发生散热器片爆裂事故呢？笔者认为，系统中设计的膨胀水箱或稳压罐，在系统正常循环中起到容纳膨胀水，释放压力的作用，这种设备是设在循环水泵的吸入管段上，对于锅炉之出口供热管段上由蒸汽造成的水锤已经把散热器片击碎了，压力即被泄掉，这时，膨胀水箱或稳压罐就发挥不了作用了。
　　为什么铸铁长翼大60散热器片爆裂的居多呢？一方面是因为以前的住宅中，普遍采用铸铁长翼大60散热器片；另一方面是因为铸铁长翼大60散热器片本身容积大、承压低，并不是产品质量不合格，而是水锤的压力增量值远远超过铸铁长翼大60散热器承受压力极限，所以铸铁长翼大60散热器被水锤击爆。由于柱型散热器片内腔容积小，本身承压高，就好于铸铁长翼大60散热器片。
　　热水锅炉为什么能产生蒸汽呢？热水锅炉产生蒸汽，其主要原因是由于间歇直接供热的锅炉停炉后压火不当，压火后煤层复燃，司炉工没有及时发现。停泵后静止的炉水继续升温，当水温升高超过该锅炉压力下水的汽化温度，水就被汽化了。
　　具体讲，现在七层住宅供暖所用的4T、6T锅炉，其上锅筒的表压在0.17MPa左右，由于采暖系统丢水，这些锅炉压力经常处在0.1MPa左右，甚至还要低些。根据饱和压力与水温对应关系（见表1），锅炉上锅筒压力0.1～0.17MPa，也就是当炉水温度超过120～129℃时，炉水就汽化了。
　　表1饱和压力与水温对应关系
　　　从事暖通专业的同志们知道，为防止热水汽化，110℃/70℃高温水是采用超过0.4MPa以上氮气加压定压的，而现行的95℃/70℃热水采暖系统采用间歇供热方式，炉水就存在汽化的可能性。
　　目前运行的热水采暖锅炉，不具备识别产汽的功能，在锅炉安全阀没动作、压力表升压不明显时，产汽不易被发现，何况一般司炉工头脑中没有锅炉产汽意识，即便发现锅炉压火煤又复燃了，也无法将炉中的蒸汽排出去，所以一些间歇供热锅炉，在早晚供热时很容易发生散热器爆裂事故。
　　现阶段设计中正逐步限制或淘汰铸铁长翼大60散热器片。但是在2000年以前用于楼房中的铸铁长翼大60散热器片还要与建筑共存长达50年之久，尚需保证它的安全使用。
　　现在东北三省除热电厂及大型锅炉集中连续供热外，尚有几万台小型锅炉继续维持间歇供热状态，仍存在事故隐患。笔者深感问题严峻、责任重大，有义务通过媒体告知世人。尤其是负责供热的部门和司炉人员，对此更应引起高度重视。
　　为防止散热器片及其配管、零件不遭破坏，当务之急是针对怎样防止炉水汽化，以及一旦汽化又该如何处置，拿出切实可行的办法。
　　四、 避免散热器片爆裂的措施
　　笔者对怎样防止炉水汽化及汽化后如何处置，提出措施如下：
　　（一）、间歇供热停炉不要急于停泵，水泵继续运转2～3个小时，把炉水温度降下来。
　　（二）、锅炉停炉应关闭鼓、引风机，关闭烟档（关闭引风机蝶阀）。
　　（三）、锅炉压火的煤层应均匀，并将火全部覆盖，侧炉门敞开，降低炉膛温度。
　　（四）、对一天仅供两遍热的，从早八点至晚四点，停炉近八个小时，应经常检查压火情况，发现复燃应及时采取重压处理，保持炉膛低温。
　　（五）、夜间停炉时间较长，应经常检查压火情况，半夜时再开启循环泵进行循环。
　　（六）、在以往设计中，温度计设在分水器（集水器）上及连接除污器的管段上，在运行时显示供回水温度，但在停炉、停泵后就无法显示锅炉中的真实水温。
　　笔者建议应在锅炉总出水干管上增设温度计（0～150℃），宜设压力式温度计，并将表头引至便于观察处（见附图）。根据此温度计可以准确知道锅炉是否产汽。
　　（七）、如果是间歇供暖，应在锅炉总出水干管上增设一根DN40排汽管，并在排汽管上加设两个同径的截止阀（见附图），阀1常开启，阀2常关闭。此管可将炉内蒸汽排出。
　　（八）、在每个班供热前，如发现温度计超过100℃时，应开启排汽阀将汽排尽后再加开泵启炉。
　　（九）、遇到突然停电时，按停炉压火程序操作，必要时进行排汽。
　　（十）、今后设计中尽量采用换热站间接供热方式，即使是间歇供热，老百姓家中的散热器也就不会爆裂了。
　　（十一）、提高司炉工科学司炉水平，增强热水锅炉产汽意识，在防止锅炉产汽及锅炉产汽后应有妥善处理应对能力。
　　按上述内容操作就能确保安全运转，杜绝散热器片爆裂事故的发生，减少经济损失，利国利民。
　　
　　参考文献：
　　
　　[1]供热工程[M].中国建筑工业出版社,1980.9：55,134，146。
　　[2]采暖工程及小型锅炉房设计手册[M].吉林科学技术出版社，1985.11:113，188
　　[3]流体力学泵与风机[M].中国建筑工业出版社，1999.12:149-152。