鍋爐經濟運行研究

張月燦

（浙江大學醫學院附屬第二醫院，浙江 杭州 310009）

在中國經濟高速發展的背景下，中國對能源的使用，也到了前所未有的高度，能源短缺在不久的將來將成為不爭的事實，所以節能減排成為當前工作的大事。2010年中國 GDP增長10.3%，能源消耗增加5.9%，相當于32.5億t的標準煤，其中70%以上為鍋爐消耗。全國53萬臺鍋爐，其中60%為蒸汽鍋爐，共消耗5.2億t標準煤，占整個國家能耗的16.8%。而現在我國工業蒸汽系統的平均能效率在 35%～45%之間，西方發達國家比我們高 10%～15%。鍋爐的節能減排就顯得十分重要，也存在巨大的空間。

1 設備概況

某醫院4臺型號為EO－404－1LOP的美國克雷登蒸汽發生器，額定蒸發量為6.259 t/h，額定壓力為115磅（0.8 Mpa），燃料為天然氣，主要用于供應室的滅菌消毒、食堂蒸飯炒菜、全院熱交換器以及冬天的中央空調系統，其中2臺為1998開始使用，開始使用時為燃油鍋爐，為了節能環保，于2001改造成燃氣鍋爐，2003年增設2臺鍋爐，同為燃氣鍋爐，由于醫院的建設和設備老化，天然氣每年的使用量也在不斷增加。

2 鍋爐經濟運行研究

2.1 蒸汽參數

蒸汽參數的高低直接決定了蒸汽在輸送、使用中的效率，大體上說，就是高壓輸送、低壓使用和選擇正確的管道口徑。高壓輸送有鍋爐操作在高壓更容易達到最佳運行狀態、運行效率高、蒸汽管道小、熱損失少、管路系統建造成本低等優點。低壓使用有壓力降低可以提供蒸汽中更大比例的潛熱，減少冷凝水所含熱量，減少二次蒸汽，經過減壓后的蒸汽具有更高的干燥度。

2.2 鍋爐的各項損失

作為燃氣鍋爐，最大的熱損失就是q2排煙損失，約占5%～13%；q3燃料未完全燃燒損失，約占 1%～5%。還有一直被鍋爐使用單位忽視的各類配套設施的使用及檢修。如疏水器的檢修、溫度控制、壓力控制、冷凝水回收等。

2.2.1 排煙損失

影響排煙損失的主要原因是排煙溫度和排煙容積。排煙溫度越高，則排煙熱損失越大，一般每增加 10～15 ℃，會使損失增加1% 。排煙溫度偏高的原因有：受熱面積過小；風量過大，排煙流速過快；運行不當，火焰中心偏離等。

克雷登鍋爐采用的是直排式的立式鍋爐，所以天然氣能否完全燃燒和鍋爐盤管能否正常吸收火焰熱量將直接影響蒸汽的品質。為進一步提高鍋爐工作效率，還要對鍋爐進行酸洗和淋洗，確定是否要進行酸洗和淋洗的方法：在鍋爐滿負荷運行的情況下，記錄下煙氣溫度和進水壓力，如果在相同的蒸汽壓力下，給水壓力比原來提高了30磅，則應該對盤管進行酸洗，對煙溫度比原來提高了 28 ℃，則應該對盤管進行淋洗。正常情況下，鍋爐的排煙溫度在80～250 ℃之間，用這個溫度來加熱鍋爐的進水或者加熱生活用水也是一種減少排煙損失的方法。

2.2.2 燃料未完全燃燒

天然氣能否完全燃燒取決于空氣系數，如何調整空氣系數，克雷登鍋爐有一套火焰檢測系統，此系統是檢測鍋爐火焰是否正常，不能完全代表天然氣是否完全燃燒，看天然氣是否完全燃燒最好的辦法就是在煙囪的直管上開個可以隨時用來測量煙氣的測量口，每月定期對煙氣進行測量，看煙氣中C和CO含量是否超高。然后再對鍋爐空氣系數進行調整。

2.2.3 各類配套設施的使用及檢修

圖1 蒸汽系統

圖1 為一個完整的蒸汽系統，從理論上講，若整套系統把每個步驟都運用好，則能節能 20%～30%，特別是疏水閥定期維護還有冷凝水的回收。對于克雷登的鍋爐來說，由于克雷登是直排爐沒有汽包，所以提供的蒸汽里面肯定含有一定的水分，所以每隔30 m左右安裝一個疏水器就顯得格外重要，經計算，整個醫院有15個疏水器，蒸汽系統的額定壓力為0.8 Mpa，那么與定期對疏水器進行維護相比，如果每年進行一次檢修，要多浪費113 t的蒸汽/每年，相當于浪費了34 000元/a，如果2 a才進行一次檢修，要多浪費250 t的蒸汽/每年，相當于浪費75 000元/a。

冷凝水的回收和鍋爐排污水的回收也是一項經濟實用的節能方式，回收回來的冷凝水經過處理，可以直接給鍋爐使用，也可以收集起來作生活用水，可以給洗衣間使用。鍋爐汽水分離器分離出來的高溫水無需處理就可以直接回收到除氧水箱，不僅可以直接加熱爐水，而且有利于除氧，經過觀察，像克雷登鍋爐，原本鍋爐水要由分汽缸接一路蒸汽出來加熱除氧水箱里的水，但把鍋爐汽水分離器里分離出來的熱水回收除氧水箱后，能把原本只有 10～20 ℃的水加熱到90 ℃左右，經統計，這家醫院鍋爐一年的總蒸發量為19 000 t，比熱容的計算能量Q＝cmt，水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），設定溫差為75℃，那么總共消耗的熱量 Q＝4.2×103×19 000 000×75＝45 985 000 MJ，1 m3的天然氣的發熱量為38 MJ，那么可以接節省天然氣157 500 m3，全年共消耗天然氣1 380 000 m3，外加回收回來的冷凝水的利用，經過計算，該節能技術從理論上可以節能10%～15%。

壓力控制和溫度控制，看似無關緊要的事情，但其好處已在上面介紹過了，如果能很好的運用高壓輸送，低壓使用這個方針，理論節能值也在5%～10%之間。還有閥門及各連接口的跑汽現象，都要及時的進行維修和更換。

2.3 降低輔助電耗

克雷登鍋爐的耗電設備主要由一臺加壓泵、兩臺進水泵和一只風機組成。運行中主要從以下方面來降低給水泵電耗：在保證給水壓力、負荷需要的前提下盡量減少閥門的節流損失；安裝變頻系統通過調節水泵轉速來調節給水量和給水壓力，以提高效率。另外，將送風機的節流調節通過改變風門大小變為變速調節，堵塞風道設備漏風以降低送風機電耗。

3 人工管理和終端設備使用時間安排

醫院蒸汽使用有使用點多、各點使用量小、使用時間分散的特點。另一方面，由于冬季蒸汽使用量較大，所以鍋爐的選型也偏大，且又沒有汽包，所以當蒸汽使用量小時，比如早上、中午、晚上外面一般都只有1～2個點在使用蒸汽，鍋爐就會頻繁的啟動。每次鍋爐啟動、點火前前端天然氣管中天然氣的吹走、前后各18 s的吹掃時間，都會造成大量的能源損失。這時司爐工的人工管理和終端設備使用時間安排就顯得十分重要。在人工管理方面，鍋爐頻繁啟動的時候，盡量采用手動燃燒的方式，這樣可以減少啟動次數；對于時間安排方面，盡量把設備的使用時間放在一起，這樣可以最大可能的減少鍋爐使用時間，進而減少能源浪費。