锅炉经济运行研究

张月灿

（浙江大学医学院附属第二医院，浙江 杭州 310009）

在中国经济高速发展的背景下，中国对能源的使用，也到了前所未有的高度，能源短缺在不久的将来将成为不争的事实，所以节能减排成为当前工作的大事。2010年中国 GDP增长10.3%，能源消耗增加5.9%，相当于32.5亿t的标准煤，其中70%以上为锅炉消耗。全国53万台锅炉，其中60%为蒸汽锅炉，共消耗5.2亿t标准煤，占整个国家能耗的16.8%。而现在我国工业蒸汽系统的平均能效率在 35%～45%之间，西方发达国家比我们高 10%～15%。锅炉的节能减排就显得十分重要，也存在巨大的空间。

1 设备概况

某医院4台型号为EO－404－1LOP的美国克雷登蒸汽发生器，额定蒸发量为6.259 t/h，额定压力为115磅（0.8 Mpa），燃料为天然气，主要用于供应室的灭菌消毒、食堂蒸饭炒菜、全院热交换器以及冬天的中央空调系统，其中2台为1998开始使用，开始使用时为燃油锅炉，为了节能环保，于2001改造成燃气锅炉，2003年增设2台锅炉，同为燃气锅炉，由于医院的建设和设备老化，天然气每年的使用量也在不断增加。

2 锅炉经济运行研究

2.1 蒸汽参数

蒸汽参数的高低直接决定了蒸汽在输送、使用中的效率，大体上说，就是高压输送、低压使用和选择正确的管道口径。高压输送有锅炉操作在高压更容易达到最佳运行状态、运行效率高、蒸汽管道小、热损失少、管路系统建造成本低等优点。低压使用有压力降低可以提供蒸汽中更大比例的潜热，减少冷凝水所含热量，减少二次蒸汽，经过减压后的蒸汽具有更高的干燥度。

2.2 锅炉的各项损失

作为燃气锅炉，最大的热损失就是q2排烟损失，约占5%～13%；q3燃料未完全燃烧损失，约占 1%～5%。还有一直被锅炉使用单位忽视的各类配套设施的使用及检修。如疏水器的检修、温度控制、压力控制、冷凝水回收等。

2.2.1 排烟损失

影响排烟损失的主要原因是排烟温度和排烟容积。排烟温度越高，则排烟热损失越大，一般每增加 10～15 ℃，会使损失增加1% 。排烟温度偏高的原因有：受热面积过小；风量过大，排烟流速过快；运行不当，火焰中心偏离等。

克雷登锅炉采用的是直排式的立式锅炉，所以天然气能否完全燃烧和锅炉盘管能否正常吸收火焰热量将直接影响蒸汽的品质。为进一步提高锅炉工作效率，还要对锅炉进行酸洗和淋洗，确定是否要进行酸洗和淋洗的方法：在锅炉满负荷运行的情况下，记录下烟气温度和进水压力，如果在相同的蒸汽压力下，给水压力比原来提高了30磅，则应该对盘管进行酸洗，对烟温度比原来提高了 28 ℃，则应该对盘管进行淋洗。正常情况下，锅炉的排烟温度在80～250 ℃之间，用这个温度来加热锅炉的进水或者加热生活用水也是一种减少排烟损失的方法。

2.2.2 燃料未完全燃烧

天然气能否完全燃烧取决于空气系数，如何调整空气系数，克雷登锅炉有一套火焰检测系统，此系统是检测锅炉火焰是否正常，不能完全代表天然气是否完全燃烧，看天然气是否完全燃烧最好的办法就是在烟囱的直管上开个可以随时用来测量烟气的测量口，每月定期对烟气进行测量，看烟气中C和CO含量是否超高。然后再对锅炉空气系数进行调整。

2.2.3 各类配套设施的使用及检修

图1 蒸汽系统

图1 为一个完整的蒸汽系统，从理论上讲，若整套系统把每个步骤都运用好，则能节能 20%～30%，特别是疏水阀定期维护还有冷凝水的回收。对于克雷登的锅炉来说，由于克雷登是直排炉没有汽包，所以提供的蒸汽里面肯定含有一定的水分，所以每隔30 m左右安装一个疏水器就显得格外重要，经计算，整个医院有15个疏水器，蒸汽系统的额定压力为0.8 Mpa，那么与定期对疏水器进行维护相比，如果每年进行一次检修，要多浪费113 t的蒸汽/每年，相当于浪费了34 000元/a，如果2 a才进行一次检修，要多浪费250 t的蒸汽/每年，相当于浪费75 000元/a。

冷凝水的回收和锅炉排污水的回收也是一项经济实用的节能方式，回收回来的冷凝水经过处理，可以直接给锅炉使用，也可以收集起来作生活用水，可以给洗衣间使用。锅炉汽水分离器分离出来的高温水无需处理就可以直接回收到除氧水箱，不仅可以直接加热炉水，而且有利于除氧，经过观察，像克雷登锅炉，原本锅炉水要由分汽缸接一路蒸汽出来加热除氧水箱里的水，但把锅炉汽水分离器里分离出来的热水回收除氧水箱后，能把原本只有 10～20 ℃的水加热到90 ℃左右，经统计，这家医院锅炉一年的总蒸发量为19 000 t，比热容的计算能量Q＝cmt，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），设定温差为75℃，那么总共消耗的热量 Q＝4.2×10³×19 000 000×75＝45 985 000 MJ，1 m3的天然气的发热量为38 MJ，那么可以接节省天然气157 500 m3，全年共消耗天然气1 380 000 m3，外加回收回来的冷凝水的利用，经过计算，该节能技术从理论上可以节能10%～15%。

压力控制和温度控制，看似无关紧要的事情，但其好处已在上面介绍过了，如果能很好的运用高压输送，低压使用这个方针，理论节能值也在5%～10%之间。还有阀门及各连接口的跑汽现象，都要及时的进行维修和更换。

2.3 降低辅助电耗

克雷登锅炉的耗电设备主要由一台加压泵、两台进水泵和一只风机组成。运行中主要从以下方面来降低给水泵电耗：在保证给水压力、负荷需要的前提下尽量减少阀门的节流损失；安装变频系统通过调节水泵转速来调节给水量和给水压力，以提高效率。另外，将送风机的节流调节通过改变风门大小变为变速调节，堵塞风道设备漏风以降低送风机电耗。

3 人工管理和终端设备使用时间安排

医院蒸汽使用有使用点多、各点使用量小、使用时间分散的特点。另一方面，由于冬季蒸汽使用量较大，所以锅炉的选型也偏大，且又没有汽包，所以当蒸汽使用量小时，比如早上、中午、晚上外面一般都只有1～2个点在使用蒸汽，锅炉就会频繁的启动。每次锅炉启动、点火前前端天然气管中天然气的吹走、前后各18 s的吹扫时间，都会造成大量的能源损失。这时司炉工的人工管理和终端设备使用时间安排就显得十分重要。在人工管理方面，锅炉频繁启动的时候，尽量采用手动燃烧的方式，这样可以减少启动次数；对于时间安排方面，尽量把设备的使用时间放在一起，这样可以最大可能的减少锅炉使用时间，进而减少能源浪费。