浅谈克雷登锅炉独特优势与核心竞争力

黄 坚

（克雷登热能设备（浙江）有限公司，浙江 杭州 310018）

锅炉作为高耗能特种设备，在节能环保的各项政策不断出台，各种监督管理规程标准也陆续颁布执行的情况下，使得锅炉制造行业直面挑战和机遇，也就是说锅炉不但要安全，还要节能环保。克雷登锅炉也叫克雷登蒸汽发生器，是一种盘管式直流水管锅炉，在美国有80年的历史，引进中国也已近30年了，在国内已有600余台在用，其安全节能优势虽有一些阐述，但之前没有很好地内部挖掘，外界也没有大面地被推广和认同，随着能源压力加大，政策执行力的加强，克雷登锅炉也迎来大好机遇，并籍此打造核心竞争力。

1 克雷登锅炉优势分析

如图1所示，直流全盘管、底燃式结构、逆流换热，加上其精妙的汽水系统构建，使得安全、节能成为可能。

1.1 汽水侧的安全性。

由于盘管式受热面为全钢管对接焊接，所以无论从强度理论、结构应力、受热面的可靠冷却、还是锅炉本身的水容量、以及即使爆管的泄压方式看均较锅壳/筒（或者汽/水包）有显著优势，《中国锅炉压力容器安全》2004年第4期载文《对克雷登锅炉安全与节能的分析》对此已作过细致分析，不过该文着重于说明其设计和结构，即产品本身固有的安全性，没有进一步分析其使用的安全性。事实上一些低参数水管锅炉，或者贯流式、直流式水管锅炉在使用过程中不断有爆管、腐蚀、结垢等情况出现，而克雷登锅炉系统又极好地解决了这一问题。其单管直流，使得水侧入口流速不小于1.6m/s，全管程随着吸热和蒸发，体积流速不断增加，高速紊流使传热得以强化和均匀的同时，也让水中的极少残氧和钙镁等各种离子不会在管内吸附停留，加上锅炉运行有过量给水，其溶解作用，使水侧不会产生氧腐蚀，也不会生成水垢，同样使得克雷登锅炉对水质的要求甚至可低于国家相关水质标准。其在国内国外6万余台一直安全运行，无爆管无氧腐蚀的事实也充分证明了其水侧的安全性。

1.2 燃烧侧安全性分析

其底燃式结构，且没有回转烟道，对燃油和燃气型来说，由于形成的可燃气体多数比空气轻，加上立式上行烟气流动方向与烟囱的自生通风能力结合，使得在任何燃烧故障或自动控制故障的情况也不会在炉膛内积聚可燃气体；又由于克雷登锅炉炉膛有着高的热负荷，较小的炉膛容积，极少的使用耐火保温材料，只在燃烧室的底部（底部的吸热少，放热快）有少量布置，这就使得炉膛的蓄热少，再加上炉膛是密排螺旋管，没有漏风，所以其引爆可燃气的条件也较其他形式的锅炉小。其烟气侧同样有着较高安全性，不会出现爆燃爆膛事故。

1.3 节能与环保优势。

图1 克雷登锅炉结构简图

表1

表2

燃油燃气的工业锅炉目前只有克雷登锅炉采用其专利技术的底部室燃方式，形成中心回流心形火焰，加快燃烧速度，燃料充分燃烬，火焰平均温度高，炉膛火焰充满度好，这样较其他结构形式锅炉有着高辐射传热，能保持高的燃烧效率。

对流受热面采取的是错列布置、横向冲刷、逆流换热（如图2所示），有较高的烟气流速（一般在12～25m/s），较高的传热系数（K值不低于70W/（m2·℃），这就使得克雷登锅炉不同于其他结构形式的锅炉，其可以方便地布置受热面，以很少的钢材取得多的吸热量，在不加烟道省煤器的情况下，锅炉本体出口排烟温度就能低于140℃（排烟热损失q2低约3%），而其他锅炉仅本体出口烟温则在220℃以上。

由于克雷登锅炉体积小、表面积小（约为锅壳锅炉的1/3～1/5）、水容量小（约为锅壳锅炉的1/5～1/10），加上其有低温（90℃）水冷壁外套，因而散热损失q5很小。

根据计算，常用低压锅炉100%负荷下运行，克雷登锅炉的热损失（燃油燃气可不计q3、q4）少约3～4%，热损失小也就节约了能源，减少了温室气体排放（每吨蒸汽可减少3～4m3），另由于其专利技术的燃烧器，其烟气中的NOX≤100ppm，最低为8ppm。

1.4 锅炉实际运行的节能。

图2 高温烟气与工质逆流换热示意图

锅炉实际运行时负荷的不确定性、水质的差异、工况中的启停炉需要，均对锅炉能效产生影响。由于克雷登锅炉有着小而紧凑的炉膛，高的烟气流速和足够的热面，负荷降低时，出口烟温也会继续下降，因而仍保持较高的热效率，而锅壳锅炉热效率会随着负荷下降而降低。

克雷登锅炉对水质的要求较其他形式工业锅炉低，对照工业锅炉水质GB/T1576-2008标准有如下表所示差距，从表中可看出克雷登锅炉的水质要求比国家标准要求低，由此带来其运行时水处理的费用低和排污量少，通常水处理费用是其他锅炉的85～94%，排污量是其他锅炉的10%。

由于克雷登锅炉设有高效汽水分离器，输出蒸汽干度达99.5%；水容量小，启动快，启停频繁的工况下节能效果明显。因克雷登锅炉的结构和系统使其有明显高于其他锅炉的实际运行节能效果。

1.5 社会资源层面的节能环保

同参数锅炉比较克雷登锅炉耗钢量少、耐火保温材料也少、占地面积小，如表2所示。

从钢耗量看，同容量的三回程锅炉大约是克雷登锅炉的3.7倍，克雷登锅炉节约优质钢材约2.3吨/蒸吨。如果使用卧式内燃锅炉中有50%采用克雷登锅炉将节约钢材10625吨/年，这10625吨钢材节约炼钢的煤约为10625*0.92=9775吨标准煤。

从锅炉安装看，同容量锅炉的占地面积，三回程锅炉大约是克雷登锅炉的2.7倍，也就是说同样规格的锅炉，同样容量的锅炉房，克雷登锅炉可节省出1.7个锅炉房，这在建筑高度密集的城市意义尤其重大，因其占地小，可以轻巧地布置在屋顶、地下室，其优越性不言而喻。

如果再从制造、运输及安装就位环节的能源消耗看，由于同容量的锅炉三回程锅炉重量是克雷登锅炉的3.7倍，所有这些过程的能耗克雷登锅炉也将节约近73%。

此外用于制造的设备投入也很少，可以不用剪板机、大的钻床、厚板的卷板机、刨边机等；没有锅筒也就没有长而厚的焊缝，因而也不需要大的自动焊接设备，这些设备在运行中的能耗相应节约下来；整台锅炉的焊缝都是管对接，是其他锅炉焊接工作量的1/4～1/8，这样制造过程能耗非常小；工人的劳动强度也较其他锅炉低。

2 核心竞争力

克雷登产品优势不断开发挖掘，籍产品不可模仿的多重优势，激活创新意识，培育长效创新能力。从克雷登锅炉体积小、重量轻进而开发出集成可移动锅炉房，将整个锅炉房集成在一个集装箱内，使得灵活用汽、供热变得轻而易举，同时也为特种设备监督检验及相关规则制度提出了创新要求，开拓出一种全新应用领域。从节能特性出发着眼于余热利用，进行了有别于其他锅炉的开发路径，创新地将冷凝式余热节能器与锅炉本体做成一体；对发动机尾气低温余热转变成高温蒸汽实现有效利用，向深度节能领域不断创新前行。

从克雷登锅炉全盘管的结构形式、没有大的汽水容积、钢管的承压能力、材料的强度理论出发；从其固有的安全性节能特性出发，可以方便地实现高压、超高压、临界、超临界、甚至超超临界参数锅炉的设计开发。行业内顶级锅炉厂可以做大容量高参数的电站锅炉，但小容量高参数的锅炉却做不了，也做不好，而这是核心竞争力。

各种参数锅炉的成功开发又进一步驱使不同应用领域的开发，如响应多工况、多参数、频繁变负荷的试验研究领域、油田注气热采领域、变革生产工艺的工业应用领域等等。在工业锅炉及其与电站锅炉的夹层中，长期保持工业锅炉优势，并致力于特种参数锅炉的创新研发。

结语

克雷登锅炉独特的结构、原理使其在安全、节能方面有着特别的优势，这些优势加上不断研发创新，不断充实核心竞争力的内涵。本文也在于试着阐述创新是核心竞争力的灵魂，有竞争力的产品是核心竞争力的精髓。

[1]刘复田.对克雷登锅炉安全与节能的分析[J].中国锅炉压力容器安全，2004.

[2]志存高远务实创新[J].中国锅炉压力容器安全，2011.

[3]韦善杰.三点作图法现场做风机叶轮的动平衡方法[J].轻工科技，2012.