热水锅炉洗浴系统集中供热水在企业职工浴池的应用

王俊鹏，李芳

（1.内蒙古科技大学，内蒙古包头014010；2.中国北方稀土（集团）高科技股份有限公司，内蒙古包头014010）

1 常压燃气热水炉的选型

天然气常压热水锅炉现大致分为冷凝、非冷凝两大类。其中冷凝热水锅炉根据其特殊的结构形式，大多选用铸铝、不锈钢、硅镁合金等耐腐蚀金属，主要特点是节能、排放烟气温度低、氮氧化合物排放低。非冷凝热水锅炉材质主要分为钢制、铸铁两种，因为铸铁材质的锅炉耐腐蚀性、热传导性都要优于钢制，导致其寿命、热效率要远远大于钢制热水锅炉。

此次厂内浴池系统集中供热水配套热水锅炉的选择，在环保方面，非冷凝锅炉氮氧化合物排放指标也能满足国家、地区锅炉排烟要求。经济性方面，冷凝相较于非冷凝节能效果更好。冷凝锅炉较非冷凝铸铁锅炉使用寿命更短，设备投资更高。所以从环保性、经济性综合考量铸铁常压锅炉是最佳选择。

2 企业浴池运行情况

分公司内部，拥有在职员工1400人，其中800人为长白班员工，集中在下午 16：00～17：00进行洗澡，其余 600人为倒班人员，分两批次于晚上 20：00～20：30 和早上 8：00～8：30 进行洗澡，设计喷头数量由峰值洗浴人数，按照标准人数与喷头数量3：1的原则，浴池共计按照267个喷头。洗浴期间，浴池供应恒温40℃热水，单个喷头热水用水参考最大定额6L/min。持续供应1个小时，设计热水峰值时用水量为96m3，热水水箱容积设计为120m3。采用热水锅炉机组与换热器联合使用的热水系统。

2.1 常压热水锅炉系统的设计

热水锅炉选型，参考峰值用水量进行计算，峰值用水量96m3，用水温度40℃，给水温度15℃。加热所需热量计算Q1：

Q1=cm△T=4.2×103J/(Kg·K)×96×103Kg×（[40+273）-（15+273）]K=1.008×1010J=1.008×107KJ

本系统采用热水锅炉热水自循环系统，锅炉产出热水作为换热器热源进入换热器，换热深井水。换热后返回锅炉重新加热。常规热水锅炉出水温度95℃，换热返回水温75℃。一般0.7MW热水锅炉在返回75℃水的情况下，每小时可以产生20吨95℃热水，0.7MW每小时可以产出的热量Q2：

分公司计划每天的锅炉启动时间为1.5h，所以通过Q1/Q2比对，分公司计划采购一台2.8MW常压热水锅炉，产出热水通过换热的形式加热淋浴水，锅炉内部给水采取自循环模式，通过换热器换热后返回锅炉，淋浴水水箱设置容积120m3，有效容积100m3。

2.2 淋浴水换热系统的设计

热负荷计算公式：

折合 2.41×106Kcal

板式换热器面积计算公式A=Q/K·△tm

（一般水水换热K取20002000Kcal/㎡·℃）

由于计算所需换热面积过大，不利于换热器的选型。同时，锅炉水循环系统属于自循环系统，热量散失较低。故系统采用循环加热模式，产出热水与水箱冷淋浴水之间进行反复换热，以淋浴水温度控制换热循环水泵。淋浴水加热至设定温度后，循环水泵停机。为了将换热时间控制在1.5h左右，最终通过计算选取3台M8H-MFDD-1.16型板式换热器，有效换热面积14.7m2。系统选择两用一备运行模式运行。

2.3 水循环系统设计

洗浴系统为了降低锅炉软化水费用投入，采用锅炉水自循环模式，锅炉产出热水仅作为换热器热源用于换热。换热后，返回锅炉，继续进行加热。如此反复进行循环。而淋浴系统采用单独给水管路供给，直接注入锅炉120m3水箱，再通过换热循环水泵打至换热器进行加热。加热后返回水箱。温度达到预设温度后，联锁锅炉、换热循环水泵停机。

2.4 淋浴水定温供给系统设计

浴池锅炉司炉人员在每日8：30将水箱补水电动调节阀打开，水箱设就地磁翻板液位计一台，差压液位计一台。其中差压液位计反馈液位4～20mA电流信号，控制电动调节阀关闭，当注入给水达到设定液位后，自动反馈关闭信号，关闭给水调节阀，停止补水。

水箱补水完成后，每日12：30开启锅炉，同时一并开启淋浴系统换热器循环水泵，进行水箱淋浴水加热，加热时间一般控制在1.5h左右，水箱同时设置温度传感器，当温度达到预设40℃时，联锁关闭锅炉与换热器循环水泵,完成水箱加热[1]。

厂内安排洗浴时间为16：00，可提前5min开启淋浴水循环水泵，将淋浴水管路中低温水循环至水箱，淋浴水循环管路设计为环状模式供给，管路末端设置压力传感器，反馈信号给淋浴水循环水泵，用以调节淋浴水循环水泵频率，以达到恒定供水压力的作用。

3 系统经济性分析

分公司所采用的淋浴水供给系统，在夏季环境温度高时，产出恒温淋浴水，在水箱中可以放置超过24h不需要重复加热，但是由于高温水易滋生细菌，所以不建议存放时间过长。在冬季时，则放置时间不建议超过12h，经过分公司长期使用经验，12h水箱温降一般在1～3℃，在洗浴人员数量较少时，可以根据需要，为水箱补水。以免造成过多的热量散失。系统设备设施投入费用明细如下：

主体设备 天然气锅炉能源类型环保指数安全性燃料价格日均耗燃料年燃料费（万元）一次性投入费用（万元）设备维护费天然气环保安全1.9元/N m 3 5 3 0 m 3 3 7 6 0较低

4 施工安装设计要点

常压燃气热水锅炉由于体积小，锅炉本体可在锅炉公司进行组装工作，整体运输至现场后，再进行锅炉炉皮及附属设备设施的安装工作，为了便于日后维护检修工作，水泵一般选择一用一备模式。为了保证淋浴水供给恒温供给，水箱设置三组温度传感系统，安装在水箱自下至上1m、1.5m以及2m高度，温度反馈为三者平均值，以确保淋浴水温度可靠性。

从实践效果来看，与燃煤锅炉、用电加热方式相比较，燃气锅炉可以在有效控制污染物排放的同时，最大程度降低系统的运行费用投入，不仅能很快收回投资成本，从长远角度看，也为企业带来不小的经济效益。