北京地區(qū)醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造難點(diǎn)及實(shí)施效果分析

周霞 李杏 趙亮

摘? ? 要：本文主要介紹了北京地區(qū)醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造的必要性和意義，分析得出該項(xiàng)目改造的難點(diǎn)在于低氮節(jié)能技術(shù)應(yīng)用國(guó)內(nèi)可借鑒案例少;保障醫(yī)療運(yùn)行，改造不能停汽;醫(yī)院歷史久遠(yuǎn)圖紙資料不全;北京地區(qū)施工安全環(huán)保要求高等。結(jié)合醫(yī)院鍋爐房改造實(shí)際案例，在保障運(yùn)行不停汽的情況下，通過運(yùn)用低氮燃燒機(jī)結(jié)合煙氣回燃技術(shù)改造鍋爐后，氮氧化物排放低于30mg/m3，鍋爐房附屬系統(tǒng)及管道整體改造后節(jié)能效果顯著。同時(shí)本文基于新型低氮節(jié)能鍋爐運(yùn)行要求，提出在鍋爐房改造后的運(yùn)維提升策略。

關(guān)鍵詞 醫(yī)院鍋爐房;低氮節(jié)能改造;實(shí)施效果;運(yùn)維提升

1? 引言

北京地區(qū)近年來由于霧霾天氣頻頻發(fā)生，空氣質(zhì)量已經(jīng)成為不容忽視的民生問題之一。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展和環(huán)保要求不斷提高的背景下，國(guó)家及北京市政府也將節(jié)能減排工作提升到了十分重要的地位，北京地區(qū)各行各業(yè)都在不斷深入開展節(jié)能減排工作。根據(jù)北京市要求，北京地區(qū)新建鍋爐排放物中氮氧化物不得超過30mg/m3。而醫(yī)院鍋爐房是北京市較早進(jìn)行鍋爐煤改氣工程的重點(diǎn)對(duì)象，煤改氣后的醫(yī)院燃?xì)忮仩t多數(shù)已運(yùn)行十余年。由于醫(yī)院鍋爐生產(chǎn)、生活、試驗(yàn)等用汽、用熱的穩(wěn)定需求和高負(fù)荷、高強(qiáng)度、連續(xù)運(yùn)行的特殊性，大部分燃?xì)忮仩t已到或接近使用年限，面臨著配件老化、控制系統(tǒng)落后、效率下降、故障頻發(fā)、帶病運(yùn)行的狀態(tài)，排放不達(dá)標(biāo)、耗能嚴(yán)重且嚴(yán)重威脅著醫(yī)院的正常醫(yī)療秩序。因此，北京地區(qū)醫(yī)院的鍋爐及鍋爐房系統(tǒng)節(jié)能減排降污任務(wù)較重，低氮節(jié)能改造已成為刻不容緩的緊迫任務(wù)。

本文結(jié)合北京地區(qū)首批實(shí)施鍋爐房低氮節(jié)能改造的醫(yī)院項(xiàng)目，從改造難點(diǎn)分析、設(shè)備技術(shù)選型、項(xiàng)目組織實(shí)施、實(shí)施效果分析及改造后運(yùn)維提升策略等方面系統(tǒng)作以闡述。

2? 既有醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造項(xiàng)目難點(diǎn)

2.1? 鍋爐低氮節(jié)能技術(shù)應(yīng)用國(guó)內(nèi)借鑒案例少

截至2017年我國(guó)一直未有大范圍應(yīng)用低氮燃燒技術(shù)，因此國(guó)內(nèi)圍繞鍋爐低氮節(jié)能改造的實(shí)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(jié)能減排技術(shù)與產(chǎn)品，成為改造成功的關(guān)鍵因素。

2.2? 需保障醫(yī)療平穩(wěn)運(yùn)行，鍋爐改造過程不能停汽

既有醫(yī)療建筑院區(qū)面積有限，大多僅有唯一鍋爐房，生產(chǎn)蒸汽一般用于醫(yī)療器械及布草消毒、特殊區(qū)域加濕及應(yīng)急板換生活熱水等，由于醫(yī)療工作的連續(xù)性，和醫(yī)院生產(chǎn)、生活用汽的特殊性，要保證在蒸汽不間斷供應(yīng)的同時(shí)完成全部改造任務(wù)，在原鍋爐房?jī)?nèi)拆舊置新，現(xiàn)場(chǎng)施工難度較大。

2.3? 醫(yī)院歷史久遠(yuǎn)，既有鍋爐房圖紙資料不全，改造實(shí)施困難大

由于既有醫(yī)療機(jī)構(gòu)鍋爐房大多建設(shè)于建院伊始，特別是歷史久遠(yuǎn)的醫(yī)院，其鍋爐房往往歷經(jīng)多次改造，機(jī)房?jī)?nèi)、地面下管線復(fù)雜、眾多，歷史圖紙資料不全，改造施工稍有不慎可能會(huì)直接影響現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行、蒸汽供應(yīng)。在圖紙資料不全的情況下，改造實(shí)施難度較大。

2.4? 北京地區(qū)施工環(huán)境復(fù)雜，施工安全環(huán)保任務(wù)重

北京地區(qū)施工環(huán)保措施要求嚴(yán)格，既有醫(yī)院周邊往往建筑物密集，有些緊鄰居民區(qū)，改造過程中保證安全生產(chǎn)、降低噪聲和揚(yáng)塵是控制重點(diǎn)，施工生產(chǎn)防護(hù)任務(wù)較重。同時(shí)如遇重度霧霾天氣、大型黨或國(guó)家活動(dòng)，工期易造成影響，這些因素對(duì)改造施工作業(yè)組織要求非常高。

3? 低氮節(jié)能減排技術(shù)

3.1? 鍋爐低氮排放技術(shù)

氮氧化物形成機(jī)理：當(dāng)甲烷燃燒所釋放的熱量足以將周圍氮?dú)?、氧氣以及反?yīng)生成的水蒸氣和二氧化碳加熱至7000攝氏度以上便會(huì)形成氮氧化物，那么火焰環(huán)境溫度（爐膛介質(zhì)溫度）、爐膛溫度場(chǎng)的均勻性、火焰尖峰溫度、爐膛綜合換熱系數(shù)、甲烷空氣比例、實(shí)際高溫區(qū)溫度即是決定氮氧化物含量高低的條件。

據(jù)此，鍋爐介質(zhì)溫度根據(jù)使用條件為額定狀態(tài)、火焰尖峰溫度和甲烷空氣比例由過氧系數(shù)決定，爐膛換熱系數(shù)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(qiáng)火焰貼合度、加強(qiáng)爐膛溫度均勻度、降低實(shí)際高溫區(qū)溫度三種。

3.2? 控制氮氧化物生成的技術(shù)手段

3.2.1? 氮氧化物控制措施

氮氧化物的排放控制技術(shù)主要有燃燒前的處理、燃燒技術(shù)的改進(jìn)、燃燒后處理三種方向。燃燒前的處理即通過脫氮技術(shù)，減少燃料中的含氮量，該技術(shù)至今尚未開發(fā)完全。而燃燒技術(shù)的改進(jìn)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(shù)的比較分析

根據(jù)控制氮氧化物生成的方式，市面上所研發(fā)的幾種主要降氮技術(shù)包括了分級(jí)燃燒、貧燃預(yù)混、低氮燃燒器+煙氣再循環(huán)。下表將這幾種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)及排放值進(jìn)行了比較。

綜合以上分析，分級(jí)燃燒難以實(shí)現(xiàn)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中所涉及的新規(guī)定要求，且北京市發(fā)改委聯(lián)合相關(guān)部門警示不提倡采用全預(yù)混技術(shù)。因此，在本文案例項(xiàng)目中，改造技術(shù)上優(yōu)先選擇采用低氮燃燒機(jī)結(jié)合煙氣回燃技術(shù)。

4? 既有醫(yī)院鍋爐房改造案例實(shí)施

4.1? 設(shè)備概況

北京市某醫(yī)院鍋爐房原有2臺(tái)德國(guó)勞斯燃?xì)庹羝仩t，一用一備保證醫(yī)院24小時(shí)不間斷供汽，已使用18年，其中一臺(tái)于改造前已多次出現(xiàn)各類運(yùn)行故障。兩臺(tái)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(dá)到必須改造的程度。

4.2? 改造實(shí)施措施

4.2.1? 改造組織保障

醫(yī)院成立鍋爐房改造專門工作組，主管院領(lǐng)導(dǎo)、院長(zhǎng)助理分別作為組長(zhǎng)、副組長(zhǎng)，總指揮項(xiàng)目實(shí)施，由后勤、基建、審計(jì)、財(cái)務(wù)等多部門人員組成項(xiàng)目組，各自負(fù)責(zé)項(xiàng)目相關(guān)歸口工作，完成項(xiàng)目前期論證、立項(xiàng)、招標(biāo)等工作，實(shí)行全過程審計(jì)、監(jiān)理。歷經(jīng)數(shù)月的施工完成了2臺(tái)4噸燃?xì)忮仩t更新及鍋爐房的整體改造工作。

4.2.2? 改造設(shè)備選型

經(jīng)過對(duì)降氮及節(jié)能技術(shù)進(jìn)行反復(fù)優(yōu)選，鍋爐設(shè)備通過公開招標(biāo)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(guó)歐科EK EVO7.4500G 低氮燃燒器+FGR技術(shù)，以確保鍋爐氮氧化物的排放值低于30mg/m3。

蒸汽鍋爐連續(xù)排污安裝采用了進(jìn)口自動(dòng)排污電磁閥，可自動(dòng)檢測(cè)爐水電導(dǎo)率，根據(jù)設(shè)定好的電導(dǎo)率限值自動(dòng)啟停、關(guān)斷閥門。并且系統(tǒng)中加裝了連續(xù)排污膨脹器，排出的污水經(jīng)過連續(xù)排污膨脹器進(jìn)行汽水分離，水汽直接進(jìn)入軟水箱，分離后的污水經(jīng)自動(dòng)電磁閥控制，到一定量時(shí)直接通過地埋排污管進(jìn)入室外污水管井，解決了傳統(tǒng)蒸汽鍋爐上部連續(xù)排污不間斷排放浪費(fèi)熱量、消耗能源、不好控制的弊病。

4.2.3? 施工措施組織得當(dāng)，克服改造難點(diǎn)。

為保障醫(yī)院平穩(wěn)運(yùn)行，解決改造不停汽的難點(diǎn)，在工程實(shí)際實(shí)施過程中通過設(shè)置搭建臨時(shí)防火墻將原有兩臺(tái)舊鍋爐隔開，然后拆一裝一，待第一臺(tái)新鍋爐運(yùn)行正常后，開始布局整體鍋爐房工藝系統(tǒng)，拆二裝二，最后完成整體鍋爐房系統(tǒng)。

施工組織安排上，由于在施工過程中霧霾天氣限產(chǎn)、兩會(huì)召開等多種不可控因素干擾，項(xiàng)目組及時(shí)調(diào)整工期，最終全部工程順利完成，并相應(yīng)通過了低氮排放檢測(cè)驗(yàn)收和整體工程驗(yàn)收，并獲得了相關(guān)行業(yè)主管部門的認(rèn)可。

5? 項(xiàng)目改造實(shí)施效果分析

5.1? 改造后排污指標(biāo)達(dá)標(biāo)

按照2017年4月新出臺(tái)的高污染燃料禁燃區(qū)內(nèi)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(jīng)超標(biāo)。

改造后2#鍋爐排放口廢氣濃度檢測(cè)結(jié)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(biāo)改造后改善顯著。

5.2? 改造后節(jié)能效果顯著

通過新鍋爐安裝運(yùn)行前后，對(duì)比日常運(yùn)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(jié)省約1.5萬立方米，在保障正常供氣的前提下為醫(yī)院平均每個(gè)月節(jié)省5萬元燃?xì)饨?jīng)費(fèi)。

5.3? 鍋爐房自動(dòng)化水平提高

鍋爐房控制系統(tǒng)采用全套先進(jìn)的“蒸汽鍋爐供熱管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和可靠性理論的新型高科技熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？蓪?shí)時(shí)監(jiān)控蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)供熱的全過程，清晰地反映各站點(diǎn)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況;詳細(xì)記錄管線站點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù);集中顯示溫度、壓力、瞬時(shí)流量、累積流量等參數(shù)值（記錄間隔<2秒）。對(duì)出現(xiàn)的不正常情況（壓力及溫度不穩(wěn)定，管漏等）能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)的處理。

6? 鍋爐房改造后的運(yùn)維提升策略

6.1? 規(guī)范司爐運(yùn)行工作，制定巡檢制度

為更好地規(guī)范化、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行低氮鍋爐，在新鍋爐投入使用后，鍋爐房重新制定了運(yùn)行規(guī)范?！端緺t工安全管理制度》對(duì)司爐工持證上崗、每日設(shè)備巡檢內(nèi)容及常規(guī)工作規(guī)范作出了明確規(guī)定，使鍋爐得以正常運(yùn)行并延長(zhǎng)使用壽命，防止事故發(fā)生。同時(shí)制訂和執(zhí)行了《鍋爐房設(shè)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(fù)起自身職責(zé)，加強(qiáng)了對(duì)關(guān)鍵部位的巡視力度。除每日定時(shí)將各項(xiàng)巡檢內(nèi)容記錄在冊(cè)外，鍋爐房設(shè)備維修記錄及來訪人員情況也詳細(xì)記錄在專用登記冊(cè)內(nèi)，將運(yùn)行安全、消防及交接班制度張貼上墻，使鍋爐房運(yùn)行制度化、規(guī)范化。

6.2? 做好應(yīng)急演練工作，完善應(yīng)急預(yù)案

為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，醫(yī)院后勤處制定了《鍋爐房安全消防制度》及《突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案》，定期組織安全演練活動(dòng)，避免因突發(fā)事件導(dǎo)致鍋爐無法正常運(yùn)行時(shí)造成的人員慌亂的情況，為鍋爐房的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

6.3? 依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，做好設(shè)備維保

在設(shè)備維保方面，根據(jù)規(guī)定，對(duì)鍋爐每一年進(jìn)行一次外檢及水質(zhì)監(jiān)測(cè)，鍋爐內(nèi)檢每?jī)赡隀z驗(yàn)一次。而運(yùn)行鍋爐配備的安全閥、壓力表，按照國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局根據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程所確定的標(biāo)準(zhǔn)，每六個(gè)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(shè)備的安全性得以保證。

6.4? 加強(qiáng)人員培訓(xùn)，不斷提高專業(yè)技術(shù)水平

定期組織培訓(xùn)活動(dòng)，提高司爐人員運(yùn)維管理能力，學(xué)習(xí)掌握新型鍋爐常見故障及處理方法，掌握高效節(jié)能的運(yùn)行操控技術(shù)，調(diào)試完善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

綜上所述，醫(yī)院鍋爐多位于既有醫(yī)療建筑內(nèi)，承擔(dān)著不間斷保障醫(yī)療供汽、供熱任務(wù)。進(jìn)行低氮節(jié)能改造過程需要盡量減少對(duì)醫(yī)療秩序的影響，醫(yī)療生產(chǎn)與改造并行，即在不影響正常醫(yī)療工作秩序的前提下，精心設(shè)計(jì)、科學(xué)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(jìn)改造工程，最終達(dá)到醫(yī)院鍋爐安全、節(jié)能、環(huán)保運(yùn)行的目的。

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通訊作者：

周霞（1975—）北京建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理工程學(xué)院教授、副院長(zhǎng)，研究方向：城市經(jīng)濟(jì)與管理、建筑經(jīng)濟(jì)與管理、區(qū)域不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)籌利用。

作者簡(jiǎn)介：

李杏（1983—）女;民族：漢;學(xué)歷：碩士;職稱：管理助理研究員;研究方向：醫(yī)院后勤管理、設(shè)備運(yùn)維。

趙亮（1993—）男;民族：漢;學(xué)歷：學(xué)士;職稱：助理工程師;研究方向：醫(yī)院后勤管理、設(shè)備運(yùn)維管理。