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                      技術文章

                      城市集中供熱熱水采暖系統水中氣體產生問題分析

                      時間:2014-9-23 16:05:49  作者:溪坤  來源:郵件投稿  評論:0
                      內容摘要:本文分析了城市熱網熱水采暖系統水中氣體及其產生原因、成分、對采暖系統的危害,特別提到了氮氣對采暖系統的影響。指出避免氣體產生的注意事項。同時介紹物理脫氣的方法和技術及優缺點,為集中供熱采暖系統“除氣”工作提供了有意義的參考...

                      本文分析了熱水采暖系統水中氣體及其產生原因、成分、對采暖系統的危害,特別提到了氮氣對采暖系統的影響。提出空氣對樹脂管和金屬管地熱采暖系統出現的問題,指出避免氣體產生的注意事項。同時介紹物理脫氣的方法和技術及優缺點,為熱水采暖系統“除氣”工作提供了有意義的參考。

                       

                      因熱水采暖系統水(以下稱暖氣水)中氣體的存在導致采暖系統出現問題,故有關方面進行了暖氣水中氣體的基礎研究,在此進行一下探討。---哈爾濱市市政工程研究院 吳怡青

                       

                      1.暖氣水中氣體的分析
                      1.1  氧氣問題
                      暖氣水中溶解著氣體、分離出來的氣體有腐蝕金屬材料的物質、如熟知的氧是使鐵腐蝕的重要原因。理論上鐵材使用比例較高的暖氣系統的水的氧含量測定值應控制在0.1mg/L以下,而自來水的氧自然濃度是11mg/L,這表明氧是化學性質很活躍的氣體,完全消耗在系統內的金屬腐蝕(氧化)中。因此,在系統設計、施工中應該注意“氧的進入”、“使系統密閉化”。


                      1.2  氮氣問題
                      暖氣水中如果溶入的氣體超過溶解限度將形成氣泡而分離。分離出來的氣體中,主要成分是氮氣。氮氣是惰性氣體,不像氧因化學反應(腐蝕反應)而消耗。據供熱信息網有關資料:大規模采暖系統的暖氣水中殘留氮含量的測定值有達到50mg/L的,而自來水中的自然濃度為25mg/L,這相當于自來水中自然濃度的2倍。這樣高濃度的氮氣,不能全部溶入暖氣水中,一部分以氣泡的形式游離。這些氣泡集中在配管流速較慢的部分而阻礙暖氣水的循環,形成“氣滯”。同時,氣泡腐蝕剝離設備表面的靜態保護膜從而加劇設備如泵葉片等的磨損。


                      1.3  亨利定律的應用
                      氣體在水中的溶解度遵循亨利定律、溶解度因水溫上升、壓力下降而降低。定律解答了散熱器的空氣積存故障為何主要集中在高層。如果高層的壓力最低也保持在0.05 MP以上,則氮氣在70℃時的溶解度是15mg/L。據有關資料:采暖系統頂層水中的理論氮氣(空氣)飽和度一般都在15mg/L以上,即如果氮濃度在15mg/L以下一般不會發生問題。與氮類似,系統中氫和烷以氣泡的游離狀態存在,這些氣體也適合亨利定律。


                      2.氣體是怎么進入密閉系統中的
                      2.1  自來水中溶解著空氣(氮氣+氧氣)
                      暖氣水和補給水都使用自來水。這些水通常處于“空氣飽和”狀態。根據亨利定律,理論上溶存的氧含量約11mg/L、氮含量約25mg/L,且溶解著微量二氧化碳。中國供熱信息網了解到實測值與理論值高度吻合。不言而喻系統的密封性對該值影響最大,因為每補1升水就有共計36mg的氮氣和氧氣等進入系統。密封不好而頻繁補水的話,將無法擺脫空氣的影響。


                      2.2  設備和配管內的殘存空氣溶解在暖氣水中
                      如果系統設備的空氣排出不充分則會殘存空氣,而這些空氣會溶解在高壓的暖氣水中。系統維修后其內部也會殘留空氣,許多故障是由此而引起的。上述溶解著空氣的暖氣水循環到建筑物高層或系統末端及某些壓力較低部位時,水中的氣體因壓力降低而游離出來。這些游離出來的氣體也會成為故障的原因。
                      2.3  空氣通過設備侵入擴散到系統內
                      空氣中的氣體(約氮78%,氧21%)和水中氣體濃度差成為空氣向系統內侵入擴散的推動力。因循環的暖氣水之氧濃度幾乎為零,故想從大氣擴散到配管網的潛在力量增強。雖然鐵、銅等金屬材料的空氣透過性是零,但化學合成品、橡膠、密封材料等非金屬的透氣性高。樹脂管地熱采暖時,透過擴散氧量與以前的銅管或鋼管的配管相比多出一千倍至十萬倍。特別是鋼管和樹脂管混用的地熱采暖系統,鋼管腐蝕問題已經出現。


                      2.4  循環水泵與管網阻力特性不匹配
                      系統中循環水泵流量和揚程過大,管網阻力特性與設備不匹配。由于循環泵流量大,


                      標簽:熱水采暖系統技術 暖氣水中氣體分析 暖氣水中氣體產生的原因分析 熱水采暖系統脫氣問題 暖氣水中的氮脫氣問題 真空脫氣裝置 熱網水系統脫氣問題 集中供熱采暖系統除氣 
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