鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究

張月燦

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院，浙江 杭州 310009）

在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)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(jié)能減排成為當(dāng)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(dāng)于32.5億t的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)煤，占整個國家能耗的16.8%。而現(xiàn)在我國工業(yè)蒸汽系統(tǒng)的平均能效率在 35%～45%之間，西方發(fā)達(dá)國家比我們高 10%～15%。鍋爐的節(jié)能減排就顯得十分重要，也存在巨大的空間。

1 設(shè)備概況

某醫(yī)院4臺型號為EO－404－1LOP的美國克雷登蒸汽發(fā)生器，額定蒸發(fā)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(yīng)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(diào)系統(tǒng)，其中2臺為1998開始使用，開始使用時為燃油鍋爐，為了節(jié)能環(huán)保，于2001改造成燃?xì)忮仩t，2003年增設(shè)2臺鍋爐，同為燃?xì)忮仩t，由于醫(yī)院的建設(shè)和設(shè)備老化，天然氣每年的使用量也在不斷增加。

2 鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究

2.1 蒸汽參數(shù)

蒸汽參數(shù)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(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行效率高、蒸汽管道小、熱損失少、管路系統(tǒng)建造成本低等優(yōu)點(diǎn)。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(jīng)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?xì)忮仩t，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(shè)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??；風(fēng)量過大，排煙流速過快；運(yùn)行不當(dāng)，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(zhì)。為進(jìn)一步提高鍋爐工作效率，還要對鍋爐進(jìn)行酸洗和淋洗，確定是否要進(jìn)行酸洗和淋洗的方法：在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，記錄下煙氣溫度和進(jìn)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(yīng)該對盤管進(jìn)行酸洗，對煙溫度比原來提高了 28 ℃，則應(yīng)該對盤管進(jìn)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(jìn)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(shù)，如何調(diào)整空氣系數(shù)，克雷登鍋爐有一套火焰檢測系統(tǒng)，此系統(tǒng)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(jìn)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(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2.2.3 各類配套設(shè)施的使用及檢修

圖1 蒸汽系統(tǒng)

圖1 為一個完整的蒸汽系統(tǒng)，從理論上講，若整套系統(tǒng)把每個步驟都運(yùn)用好，則能節(jié)能 20%～30%，特別是疏水閥定期維護(hù)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(jīng)計算，整個醫(yī)院有15個疏水器，蒸汽系統(tǒng)的額定壓力為0.8 Mpa，那么與定期對疏水器進(jìn)行維護(hù)相比，如果每年進(jìn)行一次檢修，要多浪費(fèi)113 t的蒸汽/每年，相當(dāng)于浪費(fèi)了34 000元/a，如果2 a才進(jìn)行一次檢修，要多浪費(fèi)250 t的蒸汽/每年，相當(dāng)于浪費(fèi)75 000元/a。

冷凝水的回收和鍋爐排污水的回收也是一項經(jīng)濟(jì)實用的節(jié)能方式，回收回來的冷凝水經(jīng)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(jīng)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(jīng)統(tǒng)計，這家醫(yī)院鍋爐一年的總蒸發(fā)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(shè)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(fā)熱量為38 MJ，那么可以接節(jié)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(jīng)過計算，該節(jié)能技術(shù)從理論上可以節(jié)能10%～15%。

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

2.3 降低輔助電耗

克雷登鍋爐的耗電設(shè)備主要由一臺加壓泵、兩臺進(jìn)水泵和一只風(fēng)機(jī)組成。運(yùn)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(fù)荷需要的前提下盡量減少閥門的節(jié)流損失；安裝變頻系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水量和給水壓力，以提高效率。另外，將送風(fēng)機(jī)的節(jié)流調(diào)節(jié)通過改變風(fēng)門大小變?yōu)樽兯僬{(diào)節(jié)，堵塞風(fēng)道設(shè)備漏風(fēng)以降低送風(fēng)機(jī)電耗。

3 人工管理和終端設(shè)備使用時間安排

醫(yī)院蒸汽使用有使用點(diǎn)多、各點(diǎn)使用量小、使用時間分散的特點(diǎn)。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(dāng)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(diǎn)在使用蒸汽，鍋爐就會頻繁的啟動。每次鍋爐啟動、點(diǎn)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(shè)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(shù)；對于時間安排方面，盡量把設(shè)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(jìn)而減少能源浪費(fèi)。