【国家标准】 相变锅炉

ICS27.060.30
CCS J 98
中华人民共和国国家标准
GB/T21434—2022
21434—2008
代替GB/T
相变锅炉
Phase change boilers
2022-03-09发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2022-10-01实施
规范性引用文件
术语和定义
参数系列
型号编制
性能、材料、设计与制造
检验和试验
涂装、包装、铭牌、标志和随机文件系统设计与安装.
运行操作与维护
质量责任
GB/T21434—2022
GB/T21434—2022
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T21434一2008《相变锅炉》。与GB/T21434一2008动外，主要技术变化如下：
一更改了范围（见第1章，2008年版的第1章）；一删除了部分术语和定义（见2008年版的第3章）；一更改了参数系列内容（见第4章，2008年版的第4章）；一更改了型号编制方法（见第5章，2008版的第5章）；相比，除结构调整和编辑性改
一一更改了性能、材料、设计与制造要求（见第6章，2008年版的第6章）；一删除了有压相变、有机无机介质相变的相关内容（见2008年版的第6章、第7章的相关内容）；一更改了检验与试验（见第7章，2008年版的第7章）；增加了电气绝缘电阻和耐电压试验（见7.4）；一删除了检验与试验规则（见2008年版的7.8）；更改了涂装、包装、铭牌、标志和随机文件（见第8章，2008年版的第8章）；—一增加了系统设计（见9.1）；一一删除了配套供货范围（见2008年版的第9章）；一更改了安装和运行维护（见9.2、第10章，2008年版的附录B)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。本文件起草单位：上海工业锅炉研究所有限公司、浙江力聚热水机有限公司、杭州市特种设备检测研究院、北京富士特锅炉有限公司、国家工业锅炉质量监督检验中心（广东）、江苏双良锅炉有限公司、方快锅炉有限公司、福建省锅炉压力容器检验研究院、松下制冷（大连）有限公司、浙江地中海新能源设备有限公司、浙江特富滨特热能科技股份有限公司、浙江上能锅炉有限公司、张家港威孚热能股份有限公司、青岛法罗力暖通温控技术设备制造有限公司、博瑞特热能设备股份有限公司。本文件主要起草人：王善武、赵荣新、熊伟东、江志铭、刘忠赫、汪新球、姜连菊、刘明军、邓立斌、孙长新、陈电方、黄正、唐海荣、叶勉、喻孟全、戴国栋、王建平、赵冀哲、朱宇龙、郭辉。本文件2008年首次发布为GB/T21434一2008，本次为第一次修订。Ⅲ
1范围
目变锅炉
21434—2022
1.1本文件规定了相变锅炉的参数系列，型号编制，性能、材料、设计与制造，检验与试验，涂装、包装、铭牌、标志和随机文件，系统设计与安装，运行操作与维护，质量责任等方面的基本要求。1.2本文件适用于以油、气为燃料或以电能为输入能源，以水为锅内介质和输出工质，且额定工作压力小于0.1MPa的相变锅炉（包括真空相变锅炉和微压相变锅炉）。1.3其他燃料的相变锅炉可参照执行。规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T150
GB/T151
（所有部分）压力容器
热交换器
爆破片安全装置
第1部分：基本要求
爆破片安全装置第2部分：应用、选择与安装爆破片安全装置第3部分：分类及安装尺寸GB/T713
GB/T1527
GB2894
锅炉和压力容器用钢板
铜及铜合金拉制管
工业锅炉水质
安全标志及其使用导则
电工名词术语锅炉
低中压锅炉用无缝钢管
声环境质量标准
GB3096
碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带GB4053（所有部分）固定式钢梯及平台安全要求GB/T
GB13271
输送流体用无缝钢管
工业锅炉热工性能试验规程
锅炉大气污染物排放标准
GB/T16508.1
无损检测氢泄漏检测方法
锅壳锅炉
第1部分：总则
GB/T16508.3
GB/T16508.4
锅壳锅炉第3部分：设计与强度计算锅壳锅炉第4部分：制造、检验与验收锅炉钢结构设计规范
锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管GB/T
21434—2022
GB50041
锅炉用液体和气体燃料燃烧器技术条件锅炉房设计标准
JB/T3375
锅炉用材料入广验收规则
JB/T7985小型锅炉和常压热水锅炉技术条件JB/T
10393电加热锅炉技术条件
47034工业锅炉技术条件
3术语和定义
锅炉涂装和包装通用技术条件
GB/T2900.48界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
相变锅炉phase change boilers在锅炉本体内没有不凝结气体或不凝结气体的分压力（绝对压力）接近于零的状态下，锅内介质通过不断蒸发、冷凝的气液两相循环，连续将热量传递给换热管内工质（如：水）的锅炉。3.2
锅内介质mediuminsideboilers
充装在相变锅炉本体内，吸收燃烧（或电加热)产生的热量并将热量传递给换热管内工质（如：水)的物质。
注：如采用水作为锅内介质，也称热媒水(mediumwaterinsideboilers)。3.3
Jratedworkingpressure(gauge)额定工作压力
锅内介质额定蒸汽压力（表压）ratedvaporpressure(gauge)ofmediuminsideboilers相变锅炉正常工作时，锅内介质（热媒水)蒸汽空间允许达到的最高工作压力。3.4
真空相变锅炉vacuumphasechangeboilers锅内介质额定蒸汽压力低于当地大气压（表压小于0MPa）的相变锅炉。3.5
微压相变锅炉micropressurephasechangeboilers锅内介质额定蒸汽压力大于当地大气压且小于0.1MPa（表压小于0.1MPa）的相变锅炉。3.6
换热管heat exchanging tubes
吸收相变锅炉锅内介质（热媒水)蒸汽的冷凝热，并将热量传递给管内工质（如：水)的管束。3.7
真空漏率vacuum leakrate
相变锅炉在一定的负压条件下，外部空气(或氢气)漏入封闭锅内的速度。注：单位为帕立方米每秒(Pa·m3/s)。4参数系列
4.1锅炉的额定热功率应按表1选用，表中未列参数由供需双方协商确定。2
真空相变
微压相变
真空相变
微压相变
注：“△”表示优先选用。
表1锅炉额定热功率
额定热功率
额定热功率
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4.2锅炉出水温度应在35℃～110℃选取；进/回水温度应在25℃～70℃选取，如50℃/40℃、
85℃/60℃、105℃/60℃；也可由供需双方协商确定。4.3锅炉换热管程的额定出水压力分为1.0MPa、1.6MPa、2.0MPa,也可由供需双方协商确定。5
型号编制
锅炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线“_”相连，如图1所示，分别表示以下内容。第一部分表示相变锅炉种类及燃料种类，用汉语拼音的第一个字母表示。ZK表示真空相变，a）
WY表示微压相变；Y表示燃料用油（含轻油、重油），Q表示气体燃料（含液化石油气、天然气、人工煤气等），D表示电加热，Q/Y表示油气两用。b）
第二部分表示额定输出功率及输出工质用途。输出功率用阿拉伯数字表示，单位为MW；输出工质用途用汉语拼音的第一个字母表示，N表示输出工质用于采暖，W表示输出工质用于卫生热水，多个字母表示多路工质输出。第三部分表示锅炉本体型式或燃烧方式，由锅炉制造单位自行定义，也可省略。4 /A-XX LAL
锅炉本体型式或燃烧方式代号（可省略）输出工质用途代号
额定输出功率(MW)
燃料种类代号
相变锅炉种类代号
图1型号编制格式
示例1：
燃料种类为气体，额定输出功率4.2MW，输出工质一路，用于采暖的真空相变锅炉，其型号为：ZKQ-4.2N
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示例2：
燃料种类为油，额定输出功率1.4MW，输出工质两路，号为：
一路用于采暖，bzxz.net
ZKY-1.4NW
示例3：
一路用于卫生热水的真空相变锅炉，其型输入能源为电，额定输出功率2.8MW，输出工质两路，均用于采暖的微压相变锅炉，其型号为：WYD-2.8NN
示例4：
燃料种类为气、油两用，额定输出功率7.0MW，输出工质一路，用于采暖的微压相变锅炉，其型号为：WYQ/Y-7.0N
6性能、材料、设计与制造
性能要求
锅炉制造单位应保证锅炉额定工况下的额定热功率。锅炉应满足用户所在地海拨高度、使用条件、燃料和锅炉房的配套设施要求锅炉烟气出口处排烟温度宜符合下列要求：真空相变锅炉不大于160℃；
微压相变锅炉不大于170℃；
带尾部受热面的锅炉排烟温度不大于回水温度+30℃。：燃油或燃气相变锅炉的过量空气系数应根据锅炉和燃烧器的结构特点、锅炉热效率及燃烧安全6.1.4
性、环保要求等进行匹配优选和设计。6.1.5锅炉在额定工况下的热效率应符合NB/T47034的要求。的要求。
6.1.6锅炉大气污染物的排放应符合GB132716.1.7锅炉应有良好的保温措施。锅炉在额定负荷下运行，环境温度25℃时，其外表面及操作时可能接触的部位温度应低于50℃，其他所有裸露部位温度应低于65℃。6.1.8电加热相变锅炉输入功率调节应符合JB/T10393的相关规定。燃油、燃气相变锅炉，当额定输入功率不小于2.8MW时，应在20%～100%的范围内可调节；当额定输入功率小于2.8MW时，可采用二段式调节，宜采用比例调节方式。6.1.9锅炉噪声不应大于85dB（A）。当绝对压力小于25Pa时，相变锅炉真空漏率应小于2.03×10-6Pa-m3/s。6.1.10
6.2材料要求
锅炉用材料应按表2选用。
表2锅炉用材料
材料分类
碳素钢
材料牌号
Q245R、Q345R
材料标准
GB/T3274
GB/T713
锅炉本体壳体、炉胆、管板（封头）等，换热管箱、管板等
锅炉本体壳体、炉胆、管板（封头）等，换热管箱、管板等
材料分类
碳素钢
合金钢
表2锅炉用材料（续）
材料牌号
10、20
06Cr19Ni10(S30408)、
022Cr17Ni12Mo2(S31603)、
06Cr17Ni12Mo2(S31608)
材料标准
GB/T 8163、GB/T 3087
GB/T24593
GB/T1527
6.2.2锅炉用材料应根据锅炉制造单位技术负责人批准的检验项目按JB/T厂检验且合格。钢材和焊接材料应有质量证明书。6.3设计要求
6.3.1基本要求
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受热面管
换热管
换热管
3375的相关规定进行入
6.3.1.1锅炉设计应从生命周期的角度出发，充分考虑制造、运输、安装、使用、回收、处理全过程，按本文件相关规定使锅炉满足安全、节能和环保的要求6.3.1.2锅炉设计应保证受热面得到可靠冷却。6.3.1.3锅炉锅壳、换热管程等应保证在运行时能按设计预定的方向自由膨胀。6.3.1.4锅炉最低安全液位应至少高于最高火界75mm。6.3.1.5
锅炉应便于运输安装、操作检修。锅炉本体宜整装出厂。
锅炉的结构设计还应符合GB/T16508.3、JB/T10393结构设计
的有关规定。
真空相变锅炉承受外压部件的强度计算压力应按0.1MPa取值。微压相变锅炉强度计算压力应按0.2MPa取值。锅炉本体受压元件的强度计算应根据结构布置形式按GB/T16508.3的规定进行。
承受外压的锅炉壳体应作稳定性校核，当稳定性校核有困难时可采用试验方法校核。锅炉壳体和炉胆的壁厚应满足如下要求：真空相变锅炉壳体，最小壁厚不应小于4mm；微压相变锅炉壳体，最小壁厚不应小于6mm；炉胆，最小壁厚不应小于6mm，最大壁厚不宜超过22mm。锅炉管板与壳体（筒体）焊接宜采用全焊透对接接头或插入式全焊透T型坡口接头；也可采用单面满角焊缝的角接接头或T型接头（其焊缝的厚度不应小于所连接的较薄板厚度的70%）［见图2a)、图2b)、图2c)]，或采用双面焊的满角焊缝（见图2d)]。但不应采用搭接角焊缝［见图2el]。GB/T
21434—2022
标引序号说明：
th——管板公称厚度；
tm—t，或th 中的较小者：
t、一一壳体(简体)公称厚度。
注：al +az=2tm，
最小为
其中a1不小于0.5az且不大于2a2。图2焊接结构型式
最小为，
6.3.2.7锅炉可不设置人孔、手孔等检查孔，但应设置一个直径不小于80mm的可观察锅筒内部和换热管外部的窥视孔，必要时可拆除检查锅炉内部腐蚀、结垢情况。若锅炉采用带法兰的U型换热管组，其连接管座孔也可满足检验要求。6.3.2.8锅炉应合理设置若干个看火孔。其结构应具备足够的强度，且有可靠密封和防止高温的措施。6.3.2.9锅炉炉胆或烟管、拉撑管端部伸出管板焊缝的长度，受火焰或600℃以上烟气冲刷的一端，不应大于1.5mm；受600℃以下烟气冲刷的一端，不应大于5mm。6.3.2.10锅炉对流或辐射受热面采用鳍片管或螺旋翅片管时，鳍顶或翅顶温度不应超过材料的抗氧化温度，鳍片或翅片与管子的温差应力不应超过管子工作温度下的许用应力。6.3.2.11换热管程的强度计算压力应取工质额定出口压力的1.05倍再加上0.2MPa6.3.2.12换热管程的压降不宜超过0.1MPa，最大不超过0.2MPa。6.3.2.13换热管程内工质的流速不应低于克服工质中杂质析出沉淀的最小流速，在管程压降许可的情况下，流速宜在1.5m/s～2.2m/s范围内选取。6.3.2.14换热管程的传热面积应根据最小负荷时锅炉热媒水温度不低于烟气露点温度、最大负荷时能满足额定功率输出的要求设计。6.3.2.15换热管程应满足如下规定：a)
采用相当于集箱的汇管结构时，汇管截面积不应小于各汇入换热管截面积之和；换热管180°弯头的流通面积，不应小于直管段流通截面积的90%；b)
换热管较长时，应采用厚度不小于6mm的板支撑，支撑板的数量和支撑位置应根据换热管重量和充许度确定，支撑板与换热管之间不宜焊接：GB/T21434—2022
d）换热管一般采用直管，也可采用U型管或蛇形盘管；换热管宜采用强化换热管，如螺纹管。6.3.2.16换热管管板与管箱、壳体的焊接连接结构应符合GB/T150（所有部分）或GB/T151的规定。6.3.2.17锅炉应在最高处设置排气装置，最低处设置热媒水排放装置。6.3.2.18锅炉尾部受热面结构设计应符合GB/T16508.1或GB/T151的规定。6.3.2.19锅炉炉膛、尾部受热面、烟箱等易积存冷凝水的部位，应设置可靠的疏水装置，同时应采取有效措施防止烟气泄漏。
6.3.2.20锅炉应设置必要的热工性能检测测点，工质进出口管路上应设置温度测点和压力测点；燃油气锅炉烟道上还应设置必要的温度测点、压力测点和烟气污染物浓度测点。6.3.2.21锅炉的吊耳、拖拉钩等受力构件的设计计算应符合GB/T16508.1的规定。6.3.2.22钢架、平台和扶梯等设计应符合GB/T22395和GB4053（所有部分）的相关规定。6.3.3燃烧器
6.3.3.1燃烧器应与锅炉额定出力、炉膛尺寸及烟风系统相匹配且适合锅炉负荷变化、使用环境等要求。燃烧器的最大输出热功率宜不小于锅炉额定热功率的1.2倍，通风压头宜不小于锅炉计算烟气阻力的1.2倍。设计海拨超过1000m的相变锅炉，应按高原环境条件核算风机的风量和风压。6.3.3.2燃烧器应符合GB/T36699、NB/T47034的相关规定。6.3.4安全保护装置
6.3.4.1锅炉锅筒（锅壳）上应至少设置一个能够准确显示锅内热媒水液位的液位指示装置，不宜采用玻璃管式液位计。液位指示装置应可靠密封，不应泄漏。6.3.4.2应设置可靠的热媒水超温、超压联锁保护装置，并与燃烧控制系统联锁。6.3.4.3应设置低液位报警联锁保护装置，并与燃烧控制系统联锁。6.3.4.4应设置点火程序控制、熄火报警和联锁保护、燃油温度或燃气压力超限报警和联锁保护、燃烧位式或比例式自动调节等装置。6.3.4.5当锅炉一旦出现超温、超压时，应至少有一个联锁机构能通过机械动作切断燃烧器或电加热电源并报警。其切断电源的开关或接触器信号应独立于控制系统的程控器以外。待查明原因排除故障后，方能人工复位重新启动。
6.3.4.6应设置压力安全保护装置（如：爆破片安全装置或重力式泄压装置），不应采用电磁阀、气动阀、液压阀或水封等装置。锅炉不宜采用温度溶栓塞作为唯一的压力保护装置。6.3.4.7采用爆破片安全装置作为相变锅炉压力安全保护装置时，爆破片安全装置的选用、爆破片及其夹持装置的结构应符合GB567.1、GB567.2、GB567.3的规定。6.3.4.8压力安全保护装置应符合下列要求。621
a）真空相变锅炉的压力保护装置爆破压力取0.05MPa；当真空相变锅炉工作压力高于0.05MPa时，防爆膜片应自动破裂并切断燃烧控制装置电源及报警b）微压相变锅炉的压力保护装置爆破压力取0.11MPa；当微压相变锅炉工作压力高于0.11MPa时，防爆膜片应自动破裂并切断燃烧控制装置电源及报警。6.3.4.9压力安全保护装置的规格和数量应根据锅炉额定热功率（或锅内热媒水当量蒸发量）计算确定，且应保证燃烧装置以最大出力运行时，锅炉工作压力不应超过强度计算压力；但每台锅炉应至少安装一个压力安全保护装置
6.3.4.10压力安全保护装置排放通道最小截面积（A。）：GB/T21434—2022
真空相变锅炉按公式（1)计算：式中：
Aa≥4.2×10-Q
A4一一压力安全保护装置排放通道的最小截面积，单位为平方米(m2)：Q—锅炉额定热功率，单位为兆瓦(MW)。微压相变锅炉按公式（2）计算：A。≥2.5×10-6Q
式中：
A4一—压力安全保护装置排放通道的最小截面积，单位为平方米(m2);Q—锅炉额定热功率，单位为兆瓦(MW)。.(1)
6.3.4.11压力安全保护装置的进口应直接与锅内热媒水蒸气空间相连，排放口不应对准人员通行区域。
锅炉应至少安装1只与锅内热媒水蒸气空间直接相连的（真空）压力表，精度等级不应低于1.6.3.4.124
5级，表盘直径不应小于100mm，（真空）压力表及其管路附件应确保可靠密封；真空相变锅炉的真空压力表量程宜在一0.1MPa～0.2MPa范围，微压相变锅炉的压力表量程宜在一0.1MPa～0.4MPa范围。（真空)压力表也可用数显真空计代替，精度等级及量程范围与压力表相同。6.4制造要求
6.4.1基本要求
锅炉制造过程中的下料、卷制或压制、管子成形、胀接、焊接等应符合GB/T16508.4要求。
6.4.1.2电加热相变锅炉的制造同时应符合JB/T10393的规定。主要零部件制造与装配
的相关
6.4.2.1锅炉锅筒（锅壳）、炉胆、管板（封头）、管子等的制造与装配应符合GB/T16508.4、JB/T7985的相关规定。
换热管程的换热管、管板与管箱的制造与装配应符合GB/T151的相关规定。6.4.2.3锅炉尾部受热面的制造与装配应符合GB/T16508.4或GB/T151的相关规定。6.4.2.4锅炉烟箱应按设计图样制造与装配，并符合下列规定。烟箱长度、宽度、深度的尺寸偏差：当长度、宽度、深度不大于1m时，其尺寸偏差不应大于a）
5mm;当长度、宽度、深度大于1m时，其尺寸偏差不应大于7mm。b）
烟箱壁板平直段的平面度在任意长度内不应大于全长的0.4%。烟箱门板与烟箱框之间的间隙不应大于2mm。d)
烟箱装配时：
烟箱的水平或垂直中心线与锅壳对应的水平或垂直中心线的平行度：当烟箱的水平或垂1）
直中心线实际长度不大于1.5m时，不应大于3mm；当烟箱的水平或垂直中心线实际长度大于1.5m时，不应大于4mm；
烟箱中心线相对锅壳中心线或基准线的位移不应大于5mm2）
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