克雷登蒸汽發生器與傳統臥式火管鍋爐系統節能效果淺析

李忠義

（微電子工業區總公司 天津 300385）

克雷登蒸汽發生器與傳統臥式火管鍋爐系統節能效果淺析

李忠義

（微電子工業區總公司 天津 300385）

新一代的克雷登蒸汽發生器用其獨特的系統結構設計型式、專業的節能理念，在鍋爐房實踐運行當中能為用戶取得了巨大的經濟效益和社會效益，給企業的生產任務的完成和成本的減少帶來了有效的控制方式。

克雷登蒸汽發生器；傳統臥式火管鍋爐；節能效果淺析

克雷登強制循環直流蒸汽發生器是美國國家榮譽產品，具有以下特點：安全、環保、節能、體積小、高質量蒸汽、快速產汽、PLC邏輯控制程序編程系統、無需大修，維修量小、使用壽命無限制的高科技產品。

1 產品安全、節能等特點

1.1 克雷登蒸汽發生器安全性高，無爆炸隱患

蒸汽發生器本身包含的水容量很少，一般約為其蒸發量的16%，加之其結構型式為立式盤管型式，一根直通管通到底，因而即便出現裂縫也只是盤管裂管；

而臥式火管鍋爐本體包含的水容量很大，一般略大于其蒸發量。加之其結構為三或四回程，每個回程都有許多管子，如果出現裂縫就相當于產生一定當量TNT炸藥的爆炸效果。

安全這一點可能和設備運行成本無關，但卻是我們不得不考慮的最重要因素。其帶來的社會效益可折算成隱形的經濟效率。尤其是對于設備安全性要求更高的企業。

1.2 克雷登蒸汽（熱水）發生器結構緊湊

其面積只有火管鍋爐的1/4～1/3。這樣不但節省了大量空間，同時又節約了基建投資費用。

1.3 克雷登蒸汽發生器蒸汽品質高

一般火管鍋爐輸出蒸汽含濕量為2～4%，如果要提高蒸汽干度需要增加二次分離設備。而克雷登蒸汽發生器輸出蒸汽的干度可達99.5%。高品質的蒸汽不僅僅是克雷登技術和品質的體現，由于蒸汽濕度減少，能有效遏止冷凝水的積聚，提高熱效率，減少資源的損耗，從而減少運行費用。尤其是對工藝要求蒸汽的干度越高越好的企業如：煙草、研發中心(我公司就是使用克雷登蒸汽發生器為日本的羅姆公司研發中心提供高品質蒸汽)等。

1.4 克雷登蒸汽發生器操作簡單、維護保養費用低、使用壽命長

克雷登蒸汽發生器自動化程度高、操作簡單方便；維護保養費用低、無需大修，可為廠區減少很多運行費用；使用年限長，克雷登蒸汽發生器所有的部件都是可替換的，不像傳統的火管鍋爐在使用一定年限后其火管只能報廢不能替換從而影響使用壽命；且克雷登蒸汽發生器的主要部件如燃燒器、汽水分離器、水泵等都可使用30年以上，這是任何火管鍋爐廠家都無法做到的。

1.5 克雷登蒸汽發生器排煙溫度低、散熱損失少，高效節能

克雷登蒸汽（熱水）發生器的排煙溫度隨著負荷變化而改變。當負荷從100%降至20%時，其排煙溫度也從170℃降至96℃。而傳統火管鍋爐的排煙溫度始終會高于鍋筒內的飽和蒸汽溫度，即200℃以上。

如果蒸汽發生器配套余熱回收裝置，可以進一步的利用排放掉的煙氣廢熱，使得系統熱效率高達98%，排煙溫度降低至55℃。冷凝式余熱回收裝置可利用煙氣冷凝釋放出來的潛熱和顯熱，可以將20℃的軟化水加熱到55℃，提高系統的進水溫度，間接的減少加熱蒸汽量，從而達到燃料降耗的目的。

1.6 克雷登蒸汽發生器具有排污量小

只有傳統火管鍋爐的1/11；表面積比傳統火管鍋爐小2/3(意味著散熱損失少2/3)；煙垢水垢的控制能有效的判斷和清除等技術優勢，從而有效地減少能耗、降低運行成本。

1.7 克雷登蒸汽發生器具備真正的無級變速

克雷登節能型高效低污染蒸汽發生器，集多年的經驗，打破中國傳統概念采用模塊式集成運行。能夠高效、快速的產蒸汽，是節能、降低運行成本之關鍵。在冷爐狀態下啟動鍋爐出蒸汽只需3－5分鐘，自動平衡、自動停爐，并且蒸汽量根據用汽量自動調節，以取得最佳運行狀況及最小運行成本，可完全避免大馬拉小車的能源浪費情況,優化了傳統的取暖及供汽概念。對于我區電子行業在實際生產過程當中，鍋爐的運行也是處在不斷的負荷調節變化之中，針對較大的負荷波動，真正的無級調速就顯得非常重要。

一般火管鍋爐雖也號稱是無級調速，但其實并非是真正意義上的無級調速。它們都必須滿足一個最低水位線，否則設備無法啟動。因此它們調速的范圍也只能是在最低水位線與滿負荷之間作調整（范圍極其有限）。同時，傳統火管鍋爐水容量大，不能快速產蒸汽，冷態啟動到產蒸汽需要20～40min，并且傳統火管鍋爐對負荷變化的敏感性、追蹤性及壓力的穩定性均有所欠缺。

克雷登蒸汽發生器由于無大的存水，因此對負荷變化的敏感性高，它所配的給水泵采用變頻電機按蒸汽負荷而自動變速來改進進水量。其蒸汽負荷可以在20%～100%之間的任意點實現無級調節。當蒸汽需求量發生變化時，它能在最短時間立即快速作出反應、對負荷進行跟蹤。它配置的電腦能根據負荷變化迅速地自動調節水、燃料和空氣量，使蒸汽發生器保持在最高效率下運行。電腦控制使克雷登蒸汽發生器的蒸汽壓力比傳統的火管鍋爐要穩定的多。克雷登蒸汽發生器的負荷由50%追蹤到100%只需38秒。電子行業實際負荷變化大又需經常性停爐，因此克雷登的機動靈活及節能的特點相比與傳統火管鍋爐的反應速度慢、調節精準度欠缺，其優勢是無可比擬的。

2 經濟節能效果分析

2.1 熱效率

鍋爐熱效率直接影響燃料運行費用，是降低長期運行成本的關鍵。

傳統火管鍋爐的運行特點，決定了其熱效率，要根據運行全過程分析其排煙散熱、運行散熱、停爐散熱、排污散熱等各項熱損失，來判斷其全運行過程熱效率的高低；而鍋爐100%負荷測試點熱效率反映不出負荷波動、鍋爐啟停、排污對鍋爐熱效率的影響。

克雷登蒸汽發生器采用逆流換熱原理，鍋爐出口煙氣被來自除氧水箱的約95℃給水冷卻。排煙溫度隨負荷率由100%降至20%而從170℃降至96℃。而傳統火管鍋爐出口煙氣被鍋筒內的飽和水冷卻（溫度由鍋爐工作壓力而定），排煙溫度總會高于鍋筒內的飽和水溫度，即200℃以上。隨著鍋爐負荷率的變化，克雷登蒸汽發生器排煙溫度比傳統火管鍋爐低10～120℃；鍋爐排煙溫度每降低23℃，熱效率會提高1%，可見，克雷登蒸汽發生器在實際運行過程當中可提高熱效率約0.4～5.2%。

2.2 鍋爐內外部對流及輻射熱損失

克雷登蒸汽發生器的表面積只有同容量傳統火管鍋爐的1/3，克雷登蒸汽發生器的水容積只有同容量傳統火管鍋爐的1/15～1/20。因而，滿負荷運行時，克雷登蒸汽發生器運行散熱損失約為0.5%，而傳統火管鍋爐約為1.5%，兩者相差1%。這種差別隨負荷率降低至20%運行時增加至5%。

2.3 年啟動熱損失

鍋爐間歇停爐，爐內的高溫飽和水必然要散失熱量。

克雷登蒸汽發生器水容積比傳統火管鍋爐小很多，只有同容量傳統火管鍋爐的1/15～1/20，停爐散熱損失比傳統火管鍋爐自然要小很多。節約的燃料與鍋爐間斷供汽的間隔及次數有關，一般可節省2～20%的燃料。

克雷登蒸汽發生器啟、停迅速，無需熱備用；火管鍋爐熱備用的熱損失會造成較大的燃料浪費。

2.4 排污熱損失及水垢、煙垢的控制

克雷登蒸汽發生器盤管進口爐水允許溶解固形物含量為8500ppm，濃縮倍率為5，排污水中總溶解固形物濃度達42500ppm。因而排污量小、節省能源。而火管鍋爐爐水允許的總溶解固形物含量為3500ppm，此即為排污水總溶解固形物最高濃度。因而排污量大、浪費能源。

傳統火管鍋爐的經濟排污率約為蒸發量的5%，克雷登蒸汽發生器的高濃度排污方式使其排污率僅為蒸發量的0.5%。可見，克雷登蒸汽發生器的排污率約為傳統火管鍋爐排污率的10%，性能極為優越。

克雷登蒸汽發生器采用強制循環方式供水，一根盤管通到底，盤管內水流速度較高，不易結水垢。可根據給水壓力是否升高，即可判斷出是否結水垢。而火管鍋爐采用自然循環，水流速度較低，爐內管子較多，易結水垢。

克雷登蒸汽發生器可根據排煙溫度升高及給水壓力是否升高，可以判斷出是否有煙垢。蒸汽發生器設備配有蒸汽吹灰及淋洗裝置用以清除煙垢。操作簡單。同時可以不停爐吹灰。

而火管鍋爐僅僅看排煙溫度升高，是無法準確地判斷出是水垢還是煙垢的影響。同時火管鍋爐復雜的結構使得煙垢難以清除。清除煙垢勞動強度大，費工費時，并且必須停爐。

3 結語

上述分析內容都表明，我公司使用的美國克雷登蒸汽發生器技術可節約優質的能源，實現能源的有效、最大化利用率，具有可觀的經濟效益以及社會效益，是一個值得信賴的節能品牌。

李忠義，男，天津，學歷本科，研究方向熱能利用。