淺談克雷登鍋爐獨特優勢與核心競爭力

2013-11-16 05:12:30黃堅

中國新技術新產品 2013年17期

黃堅

（克雷登熱能設備（浙江）有限公司，浙江杭州 310018）

鍋爐作為高耗能特種設備，在節能環保的各項政策不斷出臺，各種監督管理規程標準也陸續頒布執行的情況下，使得鍋爐制造行業直面挑戰和機遇，也就是說鍋爐不但要安全，還要節能環保。克雷登鍋爐也叫克雷登蒸汽發生器，是一種盤管式直流水管鍋爐，在美國有80年的歷史，引進中國也已近30年了，在國內已有600余臺在用，其安全節能優勢雖有一些闡述，但之前沒有很好地內部挖掘，外界也沒有大面地被推廣和認同，隨著能源壓力加大，政策執行力的加強，克雷登鍋爐也迎來大好機遇，并籍此打造核心競爭力。

1 克雷登鍋爐優勢分析

如圖1所示，直流全盤管、底燃式結構、逆流換熱，加上其精妙的汽水系統構建，使得安全、節能成為可能。

1.1 汽水側的安全性。

由于盤管式受熱面為全鋼管對接焊接，所以無論從強度理論、結構應力、受熱面的可靠冷卻、還是鍋爐本身的水容量、以及即使爆管的泄壓方式看均較鍋殼/筒（或者汽/水包）有顯著優勢，《中國鍋爐壓力容器安全》2004年第4期載文《對克雷登鍋爐安全與節能的分析》對此已作過細致分析，不過該文著重于說明其設計和結構，即產品本身固有的安全性，沒有進一步分析其使用的安全性。事實上一些低參數水管鍋爐，或者貫流式、直流式水管鍋爐在使用過程中不斷有爆管、腐蝕、結垢等情況出現，而克雷登鍋爐系統又極好地解決了這一問題。其單管直流，使得水側入口流速不小于1.6m/s，全管程隨著吸熱和蒸發，體積流速不斷增加，高速紊流使傳熱得以強化和均勻的同時，也讓水中的極少殘氧和鈣鎂等各種離子不會在管內吸附停留，加上鍋爐運行有過量給水，其溶解作用，使水側不會產生氧腐蝕，也不會生成水垢，同樣使得克雷登鍋爐對水質的要求甚至可低于國家相關水質標準。其在國內國外6萬余臺一直安全運行，無爆管無氧腐蝕的事實也充分證明了其水側的安全性。

1.2 燃燒側安全性分析

其底燃式結構，且沒有回轉煙道，對燃油和燃氣型來說，由于形成的可燃氣體多數比空氣輕，加上立式上行煙氣流動方向與煙囪的自生通風能力結合，使得在任何燃燒故障或自動控制故障的情況也不會在爐膛內積聚可燃氣體；又由于克雷登鍋爐爐膛有著高的熱負荷，較小的爐膛容積，極少的使用耐火保溫材料，只在燃燒室的底部（底部的吸熱少，放熱快）有少量布置，這就使得爐膛的蓄熱少，再加上爐膛是密排螺旋管，沒有漏風，所以其引爆可燃氣的條件也較其他形式的鍋爐小。其煙氣側同樣有著較高安全性，不會出現爆燃爆膛事故。

1.3 節能與環保優勢。

圖1 克雷登鍋爐結構簡圖

表1

表2

燃油燃氣的工業鍋爐目前只有克雷登鍋爐采用其專利技術的底部室燃方式，形成中心回流心形火焰，加快燃燒速度，燃料充分燃燼，火焰平均溫度高，爐膛火焰充滿度好，這樣較其他結構形式鍋爐有著高輻射傳熱，能保持高的燃燒效率。

對流受熱面采取的是錯列布置、橫向沖刷、逆流換熱（如圖2所示），有較高的煙氣流速（一般在12～25m/s），較高的傳熱系數（K值不低于70W/（m2·℃），這就使得克雷登鍋爐不同于其他結構形式的鍋爐，其可以方便地布置受熱面，以很少的鋼材取得多的吸熱量，在不加煙道省煤器的情況下，鍋爐本體出口排煙溫度就能低于140℃（排煙熱損失q2低約3%），而其他鍋爐僅本體出口煙溫則在220℃以上。

由于克雷登鍋爐體積小、表面積?。s為鍋殼鍋爐的1/3～1/5）、水容量?。s為鍋殼鍋爐的1/5～1/10），加上其有低溫（90℃）水冷壁外套，因而散熱損失q5很小。

根據計算，常用低壓鍋爐100%負荷下運行，克雷登鍋爐的熱損失（燃油燃氣可不計q3、q4）少約3～4%，熱損失小也就節約了能源，減少了溫室氣體排放（每噸蒸汽可減少3～4m3），另由于其專利技術的燃燒器，其煙氣中的NOX≤100ppm，最低為8ppm。

1.4 鍋爐實際運行的節能。

圖2 高溫煙氣與工質逆流換熱示意圖

鍋爐實際運行時負荷的不確定性、水質的差異、工況中的啟停爐需要，均對鍋爐能效產生影響。由于克雷登鍋爐有著小而緊湊的爐膛，高的煙氣流速和足夠的熱面，負荷降低時，出口煙溫也會繼續下降，因而仍保持較高的熱效率，而鍋殼鍋爐熱效率會隨著負荷下降而降低。

克雷登鍋爐對水質的要求較其他形式工業鍋爐低，對照工業鍋爐水質GB/T1576-2008標準有如下表所示差距，從表中可看出克雷登鍋爐的水質要求比國家標準要求低，由此帶來其運行時水處理的費用低和排污量少，通常水處理費用是其他鍋爐的85～94%，排污量是其他鍋爐的10%。

由于克雷登鍋爐設有高效汽水分離器，輸出蒸汽干度達99.5%；水容量小，啟動快，啟停頻繁的工況下節能效果明顯。因克雷登鍋爐的結構和系統使其有明顯高于其他鍋爐的實際運行節能效果。

1.5 社會資源層面的節能環保

同參數鍋爐比較克雷登鍋爐耗鋼量少、耐火保溫材料也少、占地面積小，如表2所示。

從鋼耗量看，同容量的三回程鍋爐大約是克雷登鍋爐的3.7倍，克雷登鍋爐節約優質鋼材約2.3噸/蒸噸。如果使用臥式內燃鍋爐中有50%采用克雷登鍋爐將節約鋼材10625噸/年，這10625噸鋼材節約煉鋼的煤約為10625*0.92=9775噸標準煤。

從鍋爐安裝看，同容量鍋爐的占地面積，三回程鍋爐大約是克雷登鍋爐的2.7倍，也就是說同樣規格的鍋爐，同樣容量的鍋爐房，克雷登鍋爐可節省出1.7個鍋爐房，這在建筑高度密集的城市意義尤其重大，因其占地小，可以輕巧地布置在屋頂、地下室，其優越性不言而喻。

如果再從制造、運輸及安裝就位環節的能源消耗看，由于同容量的鍋爐三回程鍋爐重量是克雷登鍋爐的3.7倍，所有這些過程的能耗克雷登鍋爐也將節約近73%。

此外用于制造的設備投入也很少，可以不用剪板機、大的鉆床、厚板的卷板機、刨邊機等；沒有鍋筒也就沒有長而厚的焊縫，因而也不需要大的自動焊接設備，這些設備在運行中的能耗相應節約下來；整臺鍋爐的焊縫都是管對接，是其他鍋爐焊接工作量的1/4～1/8，這樣制造過程能耗非常??；工人的勞動強度也較其他鍋爐低。

2 核心競爭力

克雷登產品優勢不斷開發挖掘，籍產品不可模仿的多重優勢，激活創新意識，培育長效創新能力。從克雷登鍋爐體積小、重量輕進而開發出集成可移動鍋爐房，將整個鍋爐房集成在一個集裝箱內，使得靈活用汽、供熱變得輕而易舉，同時也為特種設備監督檢驗及相關規則制度提出了創新要求，開拓出一種全新應用領域。從節能特性出發著眼于余熱利用，進行了有別于其他鍋爐的開發路徑，創新地將冷凝式余熱節能器與鍋爐本體做成一體；對發動機尾氣低溫余熱轉變成高溫蒸汽實現有效利用，向深度節能領域不斷創新前行。

從克雷登鍋爐全盤管的結構形式、沒有大的汽水容積、鋼管的承壓能力、材料的強度理論出發；從其固有的安全性節能特性出發，可以方便地實現高壓、超高壓、臨界、超臨界、甚至超超臨界參數鍋爐的設計開發。行業內頂級鍋爐廠可以做大容量高參數的電站鍋爐，但小容量高參數的鍋爐卻做不了，也做不好，而這是核心競爭力。

各種參數鍋爐的成功開發又進一步驅使不同應用領域的開發，如響應多工況、多參數、頻繁變負荷的試驗研究領域、油田注氣熱采領域、變革生產工藝的工業應用領域等等。在工業鍋爐及其與電站鍋爐的夾層中，長期保持工業鍋爐優勢，并致力于特種參數鍋爐的創新研發。