克雷登蒸汽發(fā)生器與傳統(tǒng)臥式火管鍋爐系統(tǒng)節(jié)能效果淺析

李忠義

（微電子工業(yè)區(qū)總公司 天津 300385）

克雷登蒸汽發(fā)生器與傳統(tǒng)臥式火管鍋爐系統(tǒng)節(jié)能效果淺析

李忠義

（微電子工業(yè)區(qū)總公司 天津 300385）

新一代的克雷登蒸汽發(fā)生器用其獨(dú)特的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式、專業(yè)的節(jié)能理念，在鍋爐房實(shí)踐運(yùn)行當(dāng)中能為用戶取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，給企業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)的完成和成本的減少帶來(lái)了有效的控制方式。

克雷登蒸汽發(fā)生器；傳統(tǒng)臥式火管鍋爐；節(jié)能效果淺析

克雷登強(qiáng)制循環(huán)直流蒸汽發(fā)生器是美國(guó)國(guó)家榮譽(yù)產(chǎn)品，具有以下特點(diǎn)：安全、環(huán)保、節(jié)能、體積小、高質(zhì)量蒸汽、快速產(chǎn)汽、PLC邏輯控制程序編程系統(tǒng)、無(wú)需大修，維修量小、使用壽命無(wú)限制的高科技產(chǎn)品。

1 產(chǎn)品安全、節(jié)能等特點(diǎn)

1.1 克雷登蒸汽發(fā)生器安全性高，無(wú)爆炸隱患

蒸汽發(fā)生器本身包含的水容量很少，一般約為其蒸發(fā)量的16%，加之其結(jié)構(gòu)型式為立式盤(pán)管型式，一根直通管通到底，因而即便出現(xiàn)裂縫也只是盤(pán)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(fā)量。加之其結(jié)構(gòu)為三或四回程，每個(gè)回程都有許多管子，如果出現(xiàn)裂縫就相當(dāng)于產(chǎn)生一定當(dāng)量TNT炸藥的爆炸效果。

安全這一點(diǎn)可能和設(shè)備運(yùn)行成本無(wú)關(guān)，但卻是我們不得不考慮的最重要因素。其帶來(lái)的社會(huì)效益可折算成隱形的經(jīng)濟(jì)效率。尤其是對(duì)于設(shè)備安全性要求更高的企業(yè)。

1.2 克雷登蒸汽（熱水）發(fā)生器結(jié)構(gòu)緊湊

其面積只有火管鍋爐的1/4～1/3。這樣不但節(jié)省了大量空間，同時(shí)又節(jié)約了基建投資費(fèi)用。

1.3 克雷登蒸汽發(fā)生器蒸汽品質(zhì)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(shè)備。而克雷登蒸汽發(fā)生器輸出蒸汽的干度可達(dá)99.5%。高品質(zhì)的蒸汽不僅僅是克雷登技術(shù)和品質(zhì)的體現(xiàn)，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(yùn)行費(fèi)用。尤其是對(duì)工藝要求蒸汽的干度越高越好的企業(yè)如：煙草、研發(fā)中心(我公司就是使用克雷登蒸汽發(fā)生器為日本的羅姆公司研發(fā)中心提供高品質(zhì)蒸汽)等。

1.4 克雷登蒸汽發(fā)生器操作簡(jiǎn)單、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)

克雷登蒸汽發(fā)生器自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單方便；維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低、無(wú)需大修，可為廠區(qū)減少很多運(yùn)行費(fèi)用；使用年限長(zhǎng)，克雷登蒸汽發(fā)生器所有的部件都是可替換的，不像傳統(tǒng)的火管鍋爐在使用一定年限后其火管只能報(bào)廢不能替換從而影響使用壽命；且克雷登蒸汽發(fā)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(wú)法做到的。

1.5 克雷登蒸汽發(fā)生器排煙溫度低、散熱損失少，高效節(jié)能

克雷登蒸汽（熱水）發(fā)生器的排煙溫度隨著負(fù)荷變化而改變。當(dāng)負(fù)荷從100%降至20%時(shí)，其排煙溫度也從170℃降至96℃。而傳統(tǒng)火管鍋爐的排煙溫度始終會(huì)高于鍋筒內(nèi)的飽和蒸汽溫度，即200℃以上。

如果蒸汽發(fā)生器配套余熱回收裝置，可以進(jìn)一步的利用排放掉的煙氣廢熱，使得系統(tǒng)熱效率高達(dá)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(lái)的潛熱和顯熱，可以將20℃的軟化水加熱到55℃，提高系統(tǒng)的進(jìn)水溫度，間接的減少加熱蒸汽量，從而達(dá)到燃料降耗的目的。

1.6 克雷登蒸汽發(fā)生器具有排污量小

只有傳統(tǒng)火管鍋爐的1/11；表面積比傳統(tǒng)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(shù)優(yōu)勢(shì)，從而有效地減少能耗、降低運(yùn)行成本。

1.7 克雷登蒸汽發(fā)生器具備真正的無(wú)級(jí)變速

克雷登節(jié)能型高效低污染蒸汽發(fā)生器，集多年的經(jīng)驗(yàn)，打破中國(guó)傳統(tǒng)概念采用模塊式集成運(yùn)行。能夠高效、快速的產(chǎn)蒸汽，是節(jié)能、降低運(yùn)行成本之關(guān)鍵。在冷爐狀態(tài)下啟動(dòng)鍋爐出蒸汽只需3－5分鐘，自動(dòng)平衡、自動(dòng)停爐，并且蒸汽量根據(jù)用汽量自動(dòng)調(diào)節(jié)，以取得最佳運(yùn)行狀況及最小運(yùn)行成本，可完全避免大馬拉小車的能源浪費(fèi)情況,優(yōu)化了傳統(tǒng)的取暖及供汽概念。對(duì)于我區(qū)電子行業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，鍋爐的運(yùn)行也是處在不斷的負(fù)荷調(diào)節(jié)變化之中，針對(duì)較大的負(fù)荷波動(dòng)，真正的無(wú)級(jí)調(diào)速就顯得非常重要。

一般火管鍋爐雖也號(hào)稱是無(wú)級(jí)調(diào)速，但其實(shí)并非是真正意義上的無(wú)級(jí)調(diào)速。它們都必須滿足一個(gè)最低水位線，否則設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)。因此它們調(diào)速的范圍也只能是在最低水位線與滿負(fù)荷之間作調(diào)整（范圍極其有限）。同時(shí)，傳統(tǒng)火管鍋爐水容量大，不能快速產(chǎn)蒸汽，冷態(tài)啟動(dòng)到產(chǎn)蒸汽需要20～40min，并且傳統(tǒng)火管鍋爐對(duì)負(fù)荷變化的敏感性、追蹤性及壓力的穩(wěn)定性均有所欠缺。

克雷登蒸汽發(fā)生器由于無(wú)大的存水，因此對(duì)負(fù)荷變化的敏感性高，它所配的給水泵采用變頻電機(jī)按蒸汽負(fù)荷而自動(dòng)變速來(lái)改進(jìn)進(jìn)水量。其蒸汽負(fù)荷可以在20%～100%之間的任意點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。當(dāng)蒸汽需求量發(fā)生變化時(shí)，它能在最短時(shí)間立即快速作出反應(yīng)、對(duì)負(fù)荷進(jìn)行跟蹤。它配置的電腦能根據(jù)負(fù)荷變化迅速地自動(dòng)調(diào)節(jié)水、燃料和空氣量，使蒸汽發(fā)生器保持在最高效率下運(yùn)行。電腦控制使克雷登蒸汽發(fā)生器的蒸汽壓力比傳統(tǒng)的火管鍋爐要穩(wěn)定的多?？死椎钦羝l(fā)生器的負(fù)荷由50%追蹤到100%只需38秒。電子行業(yè)實(shí)際負(fù)荷變化大又需經(jīng)常性停爐，因此克雷登的機(jī)動(dòng)靈活及節(jié)能的特點(diǎn)相比與傳統(tǒng)火管鍋爐的反應(yīng)速度慢、調(diào)節(jié)精準(zhǔn)度欠缺，其優(yōu)勢(shì)是無(wú)可比擬的。

2 經(jīng)濟(jì)節(jié)能效果分析

2.1 熱效率

鍋爐熱效率直接影響燃料運(yùn)行費(fèi)用，是降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)火管鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，決定了其熱效率，要根據(jù)運(yùn)行全過(guò)程分析其排煙散熱、運(yùn)行散熱、停爐散熱、排污散熱等各項(xiàng)熱損失，來(lái)判斷其全運(yùn)行過(guò)程熱效率的高低；而鍋爐100%負(fù)荷測(cè)試點(diǎn)熱效率反映不出負(fù)荷波動(dòng)、鍋爐啟停、排污對(duì)鍋爐熱效率的影響。

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

2.2 鍋爐內(nèi)外部對(duì)流及輻射熱損失

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

2.3 年啟動(dòng)熱損失

鍋爐間歇停爐，爐內(nèi)的高溫飽和水必然要散失熱量。

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

克雷登蒸汽發(fā)生器啟、停迅速，無(wú)需熱備用；火管鍋爐熱備用的熱損失會(huì)造成較大的燃料浪費(fèi)。

2.4 排污熱損失及水垢、煙垢的控制

克雷登蒸汽發(fā)生器盤(pán)管進(jìn)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?cè)芙夤绦挝餄舛冗_(dá)42500ppm。因而排污量小、節(jié)省能源。而火管鍋爐爐水允許的總?cè)芙夤绦挝锖繛?500ppm，此即為排污水總?cè)芙夤绦挝镒罡邼舛?。因而排污量大、浪費(fèi)能源。

傳統(tǒng)火管鍋爐的經(jīng)濟(jì)排污率約為蒸發(fā)量的5%，克雷登蒸汽發(fā)生器的高濃度排污方式使其排污率僅為蒸發(fā)量的0.5%。可見(jiàn)，克雷登蒸汽發(fā)生器的排污率約為傳統(tǒng)火管鍋爐排污率的10%，性能極為優(yōu)越。

克雷登蒸汽發(fā)生器采用強(qiáng)制循環(huán)方式供水，一根盤(pán)管通到底，盤(pán)管內(nèi)水流速度較高，不易結(jié)水垢。可根據(jù)給水壓力是否升高，即可判斷出是否結(jié)水垢。而火管鍋爐采用自然循環(huán)，水流速度較低，爐內(nèi)管子較多，易結(jié)水垢。

克雷登蒸汽發(fā)生器可根據(jù)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(fā)生器設(shè)備配有蒸汽吹灰及淋洗裝置用以清除煙垢。操作簡(jiǎn)單。同時(shí)可以不停爐吹灰。

而火管鍋爐僅僅看排煙溫度升高，是無(wú)法準(zhǔn)確地判斷出是水垢還是煙垢的影響。同時(shí)火管鍋爐復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得煙垢難以清除。清除煙垢勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，并且必須停爐。

3 結(jié)語(yǔ)

上述分析內(nèi)容都表明，我公司使用的美國(guó)克雷登蒸汽發(fā)生器技術(shù)可節(jié)約優(yōu)質(zhì)的能源，實(shí)現(xiàn)能源的有效、最大化利用率，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，是一個(gè)值得信賴的節(jié)能品牌。

李忠義，男，天津，學(xué)歷本科，研究方向熱能利用。