真空热水锅炉的原理

　　简介真空锅炉的全称叫做真空相变锅炉，注意两个名词，一个是真空，一个是相变。真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水，通过燃烧或其它方式加热热媒水，再由热媒水蒸发、冷凝至换热器上，再由换热器来加热需要加热的水。中国台真空锅炉是由浙江力聚公司生产的,又名真空热水机,在国内应用*为广泛.

　　2基本信息

　　真空热水锅炉的基本原理诞生于1972年苏黎士理工大学。1975年日本TAKUMA公司据此原理开发出了真空热水锅炉，并获发明**，后来逐步在全世界得到推广，此技术得到韩国企业的研制与发展，相继出现韩国TAKUMA，

　　国内在80年代后期就有一些厂家研制真空热水锅炉，但由于技术方面的问题，主要是无法解决锅炉在密封的真空状态下水和铁发生电化学反应生成不相溶气体导致真空度不断下降的问题，一直未得到推广。90年代韩国的生产企业相对进入中国市场，后期约在2003年国内的锅炉厂家开始生产真空锅炉。

　　工作原理

真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水。通过燃烧或其它方式加热热媒水，热媒水被加热产生蒸汽，蒸汽通过冷凝换热加热换热器管子里的水，实现热水的供应。

　　真空锅炉热量转换示意：

　　油、天然气、煤气、电 --> 燃烧(电转换热)-->热媒水-->沸腾后的蒸汽冷凝换热-->换热器-->热传导-->水

　　真空锅炉的工作原理：利用水在低压情况下沸点低的特性，快速加热封密的炉体内填装的热媒水，使热媒水沸腾蒸发出高温水蒸汽，水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水，达到供应热水的目的 。

　　标准海平面大气压：1.013×105Pa=101.3KPa ，此时水的沸点为100℃;海拔越高，大气压越低，沸点也降低：

　　青藏高原：平均海拔4000m，大气压为62KPa，此时水的沸点为87 ℃;

　　珠穆朗玛峰：海拔高达8848m，大气压33KPa，沸点71 ℃;

　　真空锅炉通过抽真空，形成一个几乎没有空气的低压环境，然后利用水在低压下(低于大气压)低温沸腾产

　　生蒸汽，通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理工作的。

　　水的沸点与真空度对应表：

真空度(Kpa)	0	-31	-54	-70	-81	-89	-94	-97	-99	-101
水沸点(℃)	100	90	80	70	60	50	40	30	20	0

　　真空锅炉正常工作温度低于90℃，真空度低于-30Kpa。

　　真空锅炉内的热媒水是经过脱氧、除垢等其它处理的高纯水，在出厂前一次充注完成，使用时在机组内部封闭循环(汽化→凝结→汽化)，不增加，不减少，在机组使用寿命内不需要补充或更换。

　　因此，真空锅炉炉体内部永远不会结垢、腐蚀，正常使用寿命可达20年以上，远远超出普通热水锅炉10年左右的使用寿命。

　　结构

　　真空锅炉真空热水锅炉的下半部结构与普通锅炉一样，由燃烧室与传热管组成;其下半部装有热媒介，上部为真空室，其中插入了U型热交换器。由于锅炉整体是在负压状态下，故*对安*。炉内的热媒介，在锅炉运行的全过程中，不进、不出、不增、不减，只封闭在锅炉的真空室内，在锅炉的传热管与热交换器之间传递热量。炉内的热媒介是完*脱氧的纯净水，无腐蚀，无水垢，使锅炉寿命长达20多年。综上所述，具有如此性能的锅炉，其自然的发展趋势就是替代传统的锅筒式与锅壳式锅炉;在日本的替代率高达85%以上，韩国也已达43%以上。

　　优势

　　1.真空锅炉不存在膨胀、爆炸、破裂的危险，安*。2.一机多用，可以一台锅炉同时提供取暖水、生活热水、泳池加热等。3.设计寿命在20年以上，可以放在地下室以及楼顶，国家有关部门不限制。4.*效、低成本。5.无结垢、腐蚀等现象。6.要比普通锅炉体积小。可以进行模块化并联设置，更有效的合理运行锅炉。无需额定热量时可只开其中任意一台。7.高度的自动化，楼宇自控连接，无人化管理。即使有人看守，看守人员也无需有操作证。简单培训即可。8.真空锅炉正在慢慢被大家所接受，主要用于民用，如酒店、住宅、办公楼、洗浴中心、学校、商场等地方。

　　3分类真空锅炉主要是按燃料来分类的，它可以分为电加热真空锅炉、燃油真空锅炉、燃气蒸汽锅炉、燃*真空锅炉等。

　　电加热

　　1、电热真空热水锅炉具有耐腐蚀、不结垢、寿命长等优点。

真空热水锅炉[1]2、由于电热真空热水锅炉内部是大气密闭的整体，因而在运行时，中间介质水中的氧析出，排出电热真空热水锅炉外，真空热水锅炉内长期不会发生氧化腐蚀。

　　3、电热真空热水锅炉只需一次性加入小量的热媒水，运行时不增不减，因此电热真空热水锅炉内部不发生结垢。增加了锅炉使用的寿命，是一般锅炉寿命1.5~2倍。

　　4、电热真空热水锅炉换热器部分采用不锈钢管制造，耐腐蚀，设计使用寿命超过15年以上。

　　5、电热真空热水锅炉质量、价格合理、售后服务完善，深受用户好评。

　　燃油/气

　　1、真空热水机组始*在负压状态下运行，永无膨胀爆炸的危 险， 具有常压和有压锅炉所无法比拟的安*性。

　　2、内置式不锈钢换热器，换热效率高，水质清洁。

　　3、烟管内置拢流片，增加了换热效果，使结构更加紧凑。

　　4、进口燃烧器，*效燃烧，噪音、废气排放极低，达到国家一类地区要求。

　　5、整体采用方形结构，整体喷涂，外形紧凑美观。

　　6、烟管内设有螺旋扰流片，强化了传热，提高了锅炉效率，降低了运行成本。

　　7、间接式加热：本体负压，系统承压。

　　8、大炉胆技术：有效增加了机组辐射受热面积，降低了NOX排 放量。

　　9、炉水采用高纯水，确*炉体内部永不结垢、腐蚀。10. 锅炉与换热器的一体化设计，节省空间，大大减少占地面积。

　　11、采用锅壳式全湿背三回程结构，动态加热，换热充分。

　　12、锅炉在负压状态下低温运行，安*。

　　13、全自动控制系统，无须专人值守。

　　14、进口燃烧器，*效燃烧，噪音、废气排放极低。

　　15、的脉冲水位检测电路结构，性能。

　　16、进、出水温度显示功能更加方便地掌握锅炉及系统的运行状 况。

　　17、采用**级离心玻璃棉多层保温，热损失少。

　　4小结

　　由于真空锅炉具有不需要接受特种设备检验等优势，*近几年发展较快，但是真空锅炉生产厂家，有意夸大机组的优点，对于其不足之处，没有人仔细分析过。笔者从事锅炉制造多年，具有丰富的生产、制造、调试经验，经过分析对比后，列出主要的优缺点供大家参考。

　　真空热水机组和常压热水炉的比较

真空热水锅炉系统	常压间接换热热水锅炉系统	说明
炉体为密封的真空容器， 热损失取决于外保温	炉体为开放容器，热媒水直接与大气接触，主要热损失取决于外保温	常压锅炉通过一大气连通细管，有热量和水量损失，但是属于水的表面蒸发，量少
炉体内汽水凝结换热，理论热效率高。但需要设*立蒸汽空间。	炉腔内水-水热交换器热效率低 设计的换热面积。	真空炉如果密闭炉腔存在不凝性气体，换热系数会急剧下降，换热面积需要放大设计余量，同时需要*立蒸汽空间，机组体积比常压热水炉略小。
沸腾以后才开始输出热量，炉腔内热媒水量少，热容也小	炉腔内水温上升即开始输出热量，锅炉体积大，热媒水量大，热容大，温度稳定	真空锅炉一停止沸腾，马上几乎没有热量输出，如果燃烧器开机时间长，压力会升高，自动停炉，不能保持沸腾。因此出水温度波动大，燃烧器或电启停频繁。
炉体真空状态下工作，不是压力容器。正常工作无安*问题	炉体保持满水，大气压下工作，没有压力问题	真空锅炉密闭炉体不能有承压状态，否则危险。
炉内部为真空，与大气压完*隔绝，机组配置的抽气泵不断排出机组内的气氛，无内部腐蚀可能。	炉体内热媒水与大气由小管连通，理论上有氧气窜入腐蚀可能性。实际未发现造成损害。	实际使用，真空锅炉从1970年代日本开始有使用。国内生产制作不需要资质，无强制监检，生产历史较短。而常压锅炉更加普遍。炉体寿命两者类似，真空锅炉的真空泵及控制系统的寿命有待考证。
无需补充热媒水，内部一般不结垢	有补水，理论上有结垢可能性。实际基本不补水。
锅炉无需补水，不必设置补水系统，	锅炉需设置一套水处理设备、补水泵、补水箱
锅炉管侧可承压，可直接供采暖或者生活热水	锅炉管侧可承压，可直接供采暖或者生活热水
系统简单、操作方便，真空度，有工作量。	系统简单、操作方便、维修管理工作量小
一次性设备投资与常压间接锅炉类似

　　真空锅炉主要特点：制作简单，不需要监检，和常压、微压(<0.1MPa)锅炉相同

　　真空锅炉主要缺点：出水温度不稳定，需增设储水罐(采暖用时为承压)，启停频繁

　　主要说明：真空锅炉不要神秘化，实际是必将*简单的换热容器，一般锅炉的制造、质量的控制等要求远高于真空锅炉。

　　优点

　　(1) 真空负压运行，真正不会爆炸的锅炉，安*性*佳。

　　(2) 锅炉受力钢板高温区、高压区的成功分离，使锅炉使用寿命延长2-3倍，设计使用寿命达到30年。

　　(3) 整体设计科学、合理、紧凑，节约占地面积50-70%。

　　(4) 在锅炉本体内进行热交换，整机效率高达91%以上，启动后2-3分钟内可提供70-80℃热水，大大缩短了预热期和减小能源浪费。

　　(5) 全自动控制，可实行智能化、无人操作或远程网络控制。

　　(6) 内置不锈钢材质换热器，对水质无任何污染。

　　(7) 比照间接式(锅炉+外置换热器+循环水泵+材料+安装费用)供热形式，安装费用节省30-40%以上。

　　(8) 效率高、供热快、换热好，使燃料费用节约20-30%以上。

　　特点

　　压运行安*

　　真空锅炉真空热水锅炉在运行的过程中，炉体的内部压力，始*处于-15CMHG--76CMHG的真空状态下，即使由U型换热器因外界压力产生泄露，或因操作故障在不能超过外界大气压情况下，控制器，水温控制，过热开关，真空压力开关，都将自动切除电源。当压力到0.025MPA时，泄压阀将自动打开，进行排泄压力。由于斯大真空锅炉的控制采用*进技术，水位故障**自动，低声报警，系统能自动切除电源和告知用户，避免因缺水而造成的损失。

　　长寿命

　　真空锅炉由于真空锅炉内部是大气密闭的整体，而在运行时，中间介质水中的氧析出，排出炉外，炉内长期不会发生氧腐蚀，一次性加入小量的热媒水，有限小量的钙镁离子，运行时不增不减，因此锅炉内部不发生结垢，增加了锅炉使用的寿命，是一般锅炉寿命1.5~2倍。换热器部分采用不锈钢管制造，耐腐蚀，设计使用寿命超过15年以上。

　　适用性强

　　真空锅炉由于其它的设计结构形成，可一机多用，同时提供多路及不同温差的热水，满足用户中央空调、采暖、卫生热水、**级泳池、宾馆酒店等热水供应的多种需要，也可为各类工矿企业提供工艺用水。由于保温效果好，采用进口燃烧器，适用于海拔高度小于3000米的地区。对于被加热是通过负压蒸汽，间接接受燃烧器的热量。在标准状态下-76CMHG的真空室内的真空度，是随着真空室内的蒸汽压力的提高而下降的;当热媒介的负压蒸汽温度达94℃时，真空度下降到-15CMHG，这时，真空开关启动，停止燃烧的运行;随着热交换器带走热量，热媒介及其蒸汽温度的降低，负压随之提高，真空开关启动燃烧器如此往复地循环，达到供热水和供暖的目的。炉内真空室真空度*低为-15CMHG，*高为-76CMHG，始*保持负压状态，*对安*，真空室内的热媒介及其中蒸汽温度可提高到94摄氏度，因此供暖及供热水温度可达80摄氏度以上。锅炉本体与真空室不承受任何压力，而换热器可承受压力。因此，从调试到运行全过程不需要检查，不需要持证锅炉工。

　　*效节能

　　真空锅炉采用韩国真空热水锅炉技术，锅炉在真空状态下运行，沸点低，汽化潜热(凝结潜热)换热，有效地提高了热效率，换热性能好，本体三回程湿背式设计，有效的提高辐射和对流换热面积，锅炉的热效率高达91%。

　　机型丰富一机多用

　　真空锅炉立式、卧式、燃油、燃气、水管、烟管多种机型可供用户自由选择，热交换器与集箱分离，采暖水、热水的负荷可根据需要切换，满足用户使用中对采暖水和清洁热水的不同要求，确*热水清洁稳定。

　　结构紧凑安装简便

　　真空锅炉模块化设计，性能高换热组件，机组体积小，使产品易于运输、安装，在小空间内，多台机组可并联使用。

　　与众不同的环保功能：

　　真空锅炉采用性能高燃烧器，回焰式结构设计，燃料燃烧充分，名项环保指标达到国家旅游区排放标准。

　　免除了繁杂的报批手续：

　　真空锅炉机组处于真空状态下运行，简化了压力容器的报批、年审等手续，操作无需持证。

　　5注意事项1. 每次运行锅炉之前必需检查锅炉的煤气压力是否正常，一般要求静压在八个千帕左右，只有六个千帕时只能维持小火，这时候如果运行大火可能因压力不足而熄火。同时也要检查生活热媒水及采暖的媒水压力、温度及管道阀门是否开启，严防任一换热支路进出水阀门都关闭，因为热胀冷缩的缘故会使它产生的压力会远远超出其工作范围，引起爆管，造成锅炉报废的重大事故。

　　2. 如果*切正常的话先运行水泵，观察其出水压力和水泵声音，确认工作正常再打开锅炉控制电源，切勿合真空泵电源。在感应屏幕的参数设置项目中预先设定好锅炉媒水温度、出水控制温度及火焰转换温度和控制温差。对于一号锅炉来说还要选择主控对象是生活水还是空调水。一般实际目标温度应低于设定控制出水温度，高于火焰转换温度。火焰转换温差宜设定在1-2度，媒水火焰转换温度宜设定值大些在4-7度之间选择。实际运行中一般要求锅炉在媒水温度高于设定值时停机，当媒水温度低于设定值减去温差时其出水温度实际值也低于出水设定值减去温差。以就是说充分利用锅炉媒水温度设定值和火焰转换温度设定值这两个参数，来达到控制实际出水温度和锅炉大小火以及适当开停时间比例的目的。火焰转换温度一般比实际能够达到的目标温度低1-3度左右。

　　3. 参数设定还要注意煤气的压力，如煤气压力低于六个千帕说明只有小火运行的希望，所以火焰转换温度要尽可能低使其只能运行小火。等*切参数都设定好以后可进入系统状态中点击启动，这时风机应该开始运行，等约2分钟后锅炉正常点火燃烧。如开机后风机不转，而控制柜继电器已工作，说明可能是程控器保险烧坏，可以打开更换相同规格保险，即能恢复正常。在锅炉点火的过程中人要处于安*距离观察整个点火过程是否正常，点火时煤气压力是否下降过快过多。如果是这样说明煤气调压站过滤器堵塞，需要及时修理。如果遇煤气停气后才送气或修理过过滤器，这时在锅炉开机前必需将旁通排气阀打开排气5-10秒，等排尽不纯气体才开机，以防锅炉爆燃，危及设备和人身安*。

　　4. 当两台锅炉选择运行或者同时运行时均需要打开或者关闭相应的电动阀，锅炉房内挨自控箱子依次过去为：1号锅炉热水电动阀、1号锅炉采暖电动阀 2号锅炉热水电动阀、2号锅炉采暖电动阀。我们在运行水泵和锅炉之前要仔细核对反复确认无误方能进行下一步操作，电动阀控制电路已经改完，阀开到位、关到位均有相应指示灯，在操作电动阀开关时我们要把握好时间，如超时未能开、关到位请及时关闭电源，应急时可以用内六角手动开关。请各位同事注意：如果我们需要将电动阀相邻的蝶阀或闸阀关闭时，只能够关闭8只电动阀中，4只能受控电动阀的相邻阀门。以免同一管路中出现一边机械阀门关闭，一边电动阀误操作也关闭的严重事故。如果必需同时关闭同一管路阀门，*须是在征得上级领导同意，且锅炉在常温下进行，而且关闭后*须从锅炉盘管排污阀处泄压。操作*须有二人在场，完工后及时打开阀门并仔细检查核对无误后，设备方可投入运行!!!开关阀的操作*须做书面记录。

　　5. 锅炉的大小火选择除了温度需求外，还要与负荷大小相匹配，一般在单独空调保温和热水常规升温时用一台锅炉小火已经可以，空调热水同时使用但是空调温度基本符合要求时，一台锅炉大火可以，当二者都*须同时大幅升温时要两台锅炉大火运行。等媒水温度接近设定值时可转小火。匹配运行不但可以达到使用需求节约能源，而且可以避免小拉大温度起不来，或大拉小造成锅炉频繁启停或超压报警的故障，如果锅炉在运行中出现故障报警时可分两大类，如超压报警而真空表压力已经恢复正常时只需要查看故障，再消音即可。如压力还是较高一般是因为只开了一组换热管引起的，这时只需要短时间同时两组换热都运行即可以降下来。这时可以调整成小火再开机运行。如程控器亮红灯，一般是燃烧故障引起的，可以手动按下红灯按钮复位，再从新启动，如还是报警说明锅炉已有硬性故障，需要及时报告上级联系厂家维修。

　　6. 锅炉温度设定：采暖温度应根据天气变化在38-45度之间调整，生活热媒水温度应保持在65度以内，热交换罐上的温度在48-54度以内为宜，切不可过低，也不可过高既浪费能源又容易烫伤小孩引发事故!!!在夏天可以降至45-50度以内。[2]

　　6检漏说明可采用正压肥皂水检漏法。

　　*先擦净被检漏部位(如丝头、法兰等)，并找一块直径在80mm左右厚3-4mm的木板或钢板置于防爆片与刀片间，预防锅炉正压时防爆片鼓起被刀片刺破。让燃烧器工作，关掉抽真空装置与高真空隔膜阀，使锅内压力升至0.05MPa，关闭燃烧器，保压，在可能存在泄露的部位用刷子涂抹肥皂液体，仔细查看，如有泄漏点将会产生气泡。注意，锅内压力不得超过0.1MPa!需检查部位：防爆阀、高真空隔膜阀(有软管接头)、炉体排污管座、视镜装置、自动抽真空装置、压力控制器装置、炉体上水位、水温探头等安装接口。如发现泄露位置需打开高真空隔膜阀放汽，重新安装泄漏点。安装完成后再次用正压肥皂水检漏法检查，确认无漏点后，打开高真空隔膜阀放汽后关闭，并将防爆片与刀片间的板拿出，关闭循环泵，再使抽真空装置运行半个小时抽至真空状态即可。

7真空锅炉的免监检说明 真空锅炉为什么能免监检?根据《热水锅炉安*技术监察规程》规定，常规的承压热水锅炉是需要安装登记，并需要经过质量监督检验部门报批、年检后才能投入使用。

　　为什么真空热水锅炉就不用监检呢?这得先从真空热水锅炉的原理开始说起。

　　我们通常说的真空，是指一种不存在物质的空间状态。但在真空技术的应用中，一般说的都是工业真空。所谓工业真空，是指空间内的大气压力小于1个标准大气压，就叫作工业真空。真空锅炉的真空就属于工业真空的范围，也就是说，真空锅炉在运行的时候，其炉体内部封闭的环境内的压力是小于大气压的环境。而锅炉的爆炸，是由于空间内的介质膨胀，高于大气压力，并超过了炉体能承受的压力范围，才会发生的。就象是吹气球，如果气球里吹进去的气太多，超过了气球的承受压力，气球就会爆炸。而对于负压运行的真空锅炉而言，由于内部压力是小于大气压力的，在炉内真空度能得到保持的情况下，是不可能出现爆炸的。

　　所以从锅炉原理上而言，真空锅炉是一种安*的锅炉。真空锅炉可以放置在楼顶、地下室、也不用单独建造*立的锅炉房，使用户在规划和建设供热系统时得到了很大的方便，投资也节省了。

　　对于真空热水锅炉，国家也出台了相关的法律文件明确规定真空锅炉是可以免登记、免年检的。