北京地區醫院鍋爐房低氮節能改造難點及實施效果分析

周霞 李杏 趙亮

摘? ? 要：本文主要介紹了北京地區醫院鍋爐房低氮節能改造的必要性和意義，分析得出該項目改造的難點在于低氮節能技術應用國內可借鑒案例少;保障醫療運行，改造不能停汽;醫院歷史久遠圖紙資料不全;北京地區施工安全環保要求高等。結合醫院鍋爐房改造實際案例，在保障運行不停汽的情況下，通過運用低氮燃燒機結合煙氣回燃技術改造鍋爐后，氮氧化物排放低于30mg/m3，鍋爐房附屬系統及管道整體改造后節能效果顯著。同時本文基于新型低氮節能鍋爐運行要求，提出在鍋爐房改造后的運維提升策略。

關鍵詞 醫院鍋爐房;低氮節能改造;實施效果;運維提升

1? 引言

北京地區近年來由于霧霾天氣頻頻發生，空氣質量已經成為不容忽視的民生問題之一。在社會經濟逐步發展和環保要求不斷提高的背景下，國家及北京市政府也將節能減排工作提升到了十分重要的地位，北京地區各行各業都在不斷深入開展節能減排工作。根據北京市要求，北京地區新建鍋爐排放物中氮氧化物不得超過30mg/m3。而醫院鍋爐房是北京市較早進行鍋爐煤改氣工程的重點對象，煤改氣后的醫院燃氣鍋爐多數已運行十余年。由于醫院鍋爐生產、生活、試驗等用汽、用熱的穩定需求和高負荷、高強度、連續運行的特殊性，大部分燃氣鍋爐已到或接近使用年限，面臨著配件老化、控制系統落后、效率下降、故障頻發、帶病運行的狀態，排放不達標、耗能嚴重且嚴重威脅著醫院的正常醫療秩序。因此，北京地區醫院的鍋爐及鍋爐房系統節能減排降污任務較重，低氮節能改造已成為刻不容緩的緊迫任務。

本文結合北京地區首批實施鍋爐房低氮節能改造的醫院項目，從改造難點分析、設備技術選型、項目組織實施、實施效果分析及改造后運維提升策略等方面系統作以闡述。

2? 既有醫院鍋爐房低氮節能改造項目難點

2.1? 鍋爐低氮節能技術應用國內借鑒案例少

截至2017年我國一直未有大范圍應用低氮燃燒技術，因此國內圍繞鍋爐低氮節能改造的實施效果的研究也很少，可借鑒的案例較少。選擇出適用的低氮節能減排技術與產品，成為改造成功的關鍵因素。

2.2? 需保障醫療平穩運行，鍋爐改造過程不能停汽

既有醫療建筑院區面積有限，大多僅有唯一鍋爐房，生產蒸汽一般用于醫療器械及布草消毒、特殊區域加濕及應急板換生活熱水等，由于醫療工作的連續性，和醫院生產、生活用汽的特殊性，要保證在蒸汽不間斷供應的同時完成全部改造任務，在原鍋爐房內拆舊置新，現場施工難度較大。

2.3? 醫院歷史久遠，既有鍋爐房圖紙資料不全，改造實施困難大

由于既有醫療機構鍋爐房大多建設于建院伊始，特別是歷史久遠的醫院，其鍋爐房往往歷經多次改造，機房內、地面下管線復雜、眾多，歷史圖紙資料不全，改造施工稍有不慎可能會直接影響現有鍋爐系統運行、蒸汽供應。在圖紙資料不全的情況下，改造實施難度較大。

2.4? 北京地區施工環境復雜，施工安全環保任務重

北京地區施工環保措施要求嚴格，既有醫院周邊往往建筑物密集，有些緊鄰居民區，改造過程中保證安全生產、降低噪聲和揚塵是控制重點，施工生產防護任務較重。同時如遇重度霧霾天氣、大型黨或國家活動，工期易造成影響，這些因素對改造施工作業組織要求非常高。

3? 低氮節能減排技術

3.1? 鍋爐低氮排放技術

氮氧化物形成機理：當甲烷燃燒所釋放的熱量足以將周圍氮氣、氧氣以及反應生成的水蒸氣和二氧化碳加熱至7000攝氏度以上便會形成氮氧化物，那么火焰環境溫度（爐膛介質溫度）、爐膛溫度場的均勻性、火焰尖峰溫度、爐膛綜合換熱系數、甲烷空氣比例、實際高溫區溫度即是決定氮氧化物含量高低的條件。

據此，鍋爐介質溫度根據使用條件為額定狀態、火焰尖峰溫度和甲烷空氣比例由過氧系數決定，爐膛換熱系數由爐膛幾何尺寸和火焰貼合度決定;燃燒器降低氮氧化物排放的方法主要有加強火焰貼合度、加強爐膛溫度均勻度、降低實際高溫區溫度三種。

3.2? 控制氮氧化物生成的技術手段

3.2.1? 氮氧化物控制措施

氮氧化物的排放控制技術主要有燃燒前的處理、燃燒技術的改進、燃燒后處理三種方向。燃燒前的處理即通過脫氮技術，減少燃料中的含氮量，該技術至今尚未開發完全。而燃燒技術的改進中常見的有低氧燃燒、分段燃燒以及注入蒸汽或水噴淋燃燒等。

3.2.2? 降氮技術的比較分析

根據控制氮氧化物生成的方式，市面上所研發的幾種主要降氮技術包括了分級燃燒、貧燃預混、低氮燃燒器+煙氣再循環。下表將這幾種技術的優點和發展趨勢及排放值進行了比較。

綜合以上分析，分級燃燒難以實現《鍋爐大氣污染物排放標準》中所涉及的新規定要求，且北京市發改委聯合相關部門警示不提倡采用全預混技術。因此，在本文案例項目中，改造技術上優先選擇采用低氮燃燒機結合煙氣回燃技術。

4? 既有醫院鍋爐房改造案例實施

4.1? 設備概況

北京市某醫院鍋爐房原有2臺德國勞斯燃氣蒸汽鍋爐，一用一備保證醫院24小時不間斷供汽，已使用18年，其中一臺于改造前已多次出現各類運行故障。兩臺鍋爐均沒有頂部排污，排煙溫度平均高于160℃，氮氧化物排放量為200毫克左右，從使用年限、能效、污染排放等方面均已達到必須改造的程度。

4.2? 改造實施措施

4.2.1? 改造組織保障

醫院成立鍋爐房改造專門工作組，主管院領導、院長助理分別作為組長、副組長，總指揮項目實施，由后勤、基建、審計、財務等多部門人員組成項目組，各自負責項目相關歸口工作，完成項目前期論證、立項、招標等工作，實行全過程審計、監理。歷經數月的施工完成了2臺4噸燃氣鍋爐更新及鍋爐房的整體改造工作。

4.2.2? 改造設備選型

經過對降氮及節能技術進行反復優選，鍋爐設備通過公開招標采購江蘇雙良一體式蒸汽冷凝鍋爐，鍋爐的排煙溫度由原高于130℃降低至改造后的不到70℃，將鍋爐效率直接提高了5%左右。鍋爐燃燒器選用了德國歐科EK EVO7.4500G 低氮燃燒器+FGR技術，以確保鍋爐氮氧化物的排放值低于30mg/m3。

蒸汽鍋爐連續排污安裝采用了進口自動排污電磁閥，可自動檢測爐水電導率，根據設定好的電導率限值自動啟停、關斷閥門。并且系統中加裝了連續排污膨脹器，排出的污水經過連續排污膨脹器進行汽水分離，水汽直接進入軟水箱，分離后的污水經自動電磁閥控制，到一定量時直接通過地埋排污管進入室外污水管井，解決了傳統蒸汽鍋爐上部連續排污不間斷排放浪費熱量、消耗能源、不好控制的弊病。

4.2.3? 施工措施組織得當，克服改造難點。

為保障醫院平穩運行，解決改造不停汽的難點，在工程實際實施過程中通過設置搭建臨時防火墻將原有兩臺舊鍋爐隔開，然后拆一裝一，待第一臺新鍋爐運行正常后，開始布局整體鍋爐房工藝系統，拆二裝二，最后完成整體鍋爐房系統。

施工組織安排上，由于在施工過程中霧霾天氣限產、兩會召開等多種不可控因素干擾，項目組及時調整工期，最終全部工程順利完成，并相應通過了低氮排放檢測驗收和整體工程驗收，并獲得了相關行業主管部門的認可。

5? 項目改造實施效果分析

5.1? 改造后排污指標達標

按照2017年4月新出臺的高污染燃料禁燃區內鍋爐大氣污染物排放濃度限值要求，改造前2#鍋爐的二氧化硫、氮氧化物濃度已經超標。

改造后2#鍋爐排放口廢氣濃度檢測結果顯示，二氧化硫和氮氧化物濃度均明顯低于2017年排放濃度限值要求。排污指標改造后改善顯著。

5.2? 改造后節能效果顯著

通過新鍋爐安裝運行前后，對比日常運行中能源消耗量可以看出：鍋爐每日的軟化水用量從改造前的40余噸減少至不到20噸，天然氣的消耗量平均每月節省約1.5萬立方米，在保障正常供氣的前提下為醫院平均每個月節省5萬元燃氣經費。

5.3? 鍋爐房自動化水平提高

鍋爐房控制系統采用全套先進的“蒸汽鍋爐供熱管理系統”，該系統融合了計算機技術、傳感技術、數據通信技術、測控技術和可靠性理論的新型高科技熱網監測系統。可實時監控蒸汽系統管網供熱的全過程，清晰地反映各站點實時運行情況;詳細記錄管線站點的運行參數;集中顯示溫度、壓力、瞬時流量、累積流量等參數值（記錄間隔<2秒）。對出現的不正常情況（壓力及溫度不穩定，管漏等）能及時發現并做出相應的處理。

6? 鍋爐房改造后的運維提升策略

6.1? 規范司爐運行工作，制定巡檢制度

為更好地規范化、經濟性運行低氮鍋爐，在新鍋爐投入使用后，鍋爐房重新制定了運行規范?！端緺t工安全管理制度》對司爐工持證上崗、每日設備巡檢內容及常規工作規范作出了明確規定，使鍋爐得以正常運行并延長使用壽命，防止事故發生。同時制訂和執行了《鍋爐房設備巡檢制度表》，可參考表4。

司爐人員依照《司爐工巡回檢查制度》，肩負起自身職責，加強了對關鍵部位的巡視力度。除每日定時將各項巡檢內容記錄在冊外，鍋爐房設備維修記錄及來訪人員情況也詳細記錄在專用登記冊內，將運行安全、消防及交接班制度張貼上墻，使鍋爐房運行制度化、規范化。

6.2? 做好應急演練工作，完善應急預案

為應對突發事件，醫院后勤處制定了《鍋爐房安全消防制度》及《突發事件應急預案》，定期組織安全演練活動，避免因突發事件導致鍋爐無法正常運行時造成的人員慌亂的情況，為鍋爐房的安全運行保駕護航。

6.3? 依據規范標準，做好設備維保

在設備維保方面，根據規定，對鍋爐每一年進行一次外檢及水質監測，鍋爐內檢每兩年檢驗一次。而運行鍋爐配備的安全閥、壓力表，按照國家技術監督局根據計量檢定規程所確定的標準，每六個月拆卸送檢一次，并更換上年檢后的安全閥、壓力表，使在用鍋爐設備的安全性得以保證。

6.4? 加強人員培訓，不斷提高專業技術水平

定期組織培訓活動，提高司爐人員運維管理能力，學習掌握新型鍋爐常見故障及處理方法，掌握高效節能的運行操控技術，調試完善設備運行狀態。

綜上所述，醫院鍋爐多位于既有醫療建筑內，承擔著不間斷保障醫療供汽、供熱任務。進行低氮節能改造過程需要盡量減少對醫療秩序的影響，醫療生產與改造并行，即在不影響正常醫療工作秩序的前提下，精心設計、科學選型、周密考慮、安全文明施工，多部門各盡其職，有序、高效推進改造工程，最終達到醫院鍋爐安全、節能、環保運行的目的。

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[4] 王樹軍.集中供熱協調優化控制系統研究[J].房地產導刊，2015（21）.

通訊作者：

周霞（1975—）北京建筑大學經濟與管理工程學院教授、副院長，研究方向：城市經濟與管理、建筑經濟與管理、區域不動產統籌利用。

作者簡介：

李杏（1983—）女;民族：漢;學歷：碩士;職稱：管理助理研究員;研究方向：醫院后勤管理、設備運維。

趙亮（1993—）男;民族：漢;學歷：學士;職稱：助理工程師;研究方向：醫院后勤管理、設備運維管理。