克雷登蒸汽發生器性能淺議

摘 要:本文介紹了一種單盤管圈結構、逆流強制換熱的克雷登蒸汽發生器，同時分析其結構和技術特點，闡述該蒸汽發生器與傳統鍋爐在技術、效率和安全性上優點。

關鍵詞:蒸汽發生器比較效率

中圖分類號:TK22文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0087-01

安徽醫科大學第二附屬醫院位于合肥市經濟技術開發區內，占地190畝，一期建筑面積約17萬m2，開放床位1000張，于2008年10月18日開業運營。設計最大蒸汽耗量約16t/h，主要用于醫院的冬季采暖、衛生熱水、加濕、消毒、食堂等[1]。經過考察了解，我們選用了兩臺EG-504型克雷登蒸汽發生器，下面從蒸汽發生器的結構、技術特點及與傳統管殼鍋爐的情況比較進行簡單分析。

1 克雷登蒸汽發生器的主要結構特點和技術特點

1.1 主要結構特點

為了解決消毒、滅菌等過程中存在的難題，我們選用了克雷登蒸汽發生器。克雷登蒸汽發生器是利用燃料的熱能或工業生產中的余熱，將工質加熱到一定溫度和壓力的換熱設備，是一種能量轉換裝置。實際上這是一種燃油、燃氣快裝蒸汽鍋爐，它采用高熱阻纖維和封閉式金屬外罩殼作為隔熱層，保溫性能良好，設有整體鋼結構底座，便于安裝就位，出廠時已裝好全部附件和電氣控制設備，接通水源、電源、燃料管道、蒸汽和排放管道，即可立即投入運行[2]。單盤管設計是克雷登蒸汽發生器最主要的結構特點。圖1是單盤管圈逆流結構設計原理圖。盤管內鍋爐給水從上往下，溫度逐漸升高，汽化成汽水混合物排出。盤管外高溫煙氣由下往上，溫度逐漸降低，最后從煙囪排出。

圖2是典型盤管結構截面圖。燃燒室是盤管水墻襯里，盤管是鍋爐的加熱面，它是一根分直徑(管外徑51mm，壁厚3.0 mm和管外徑73mm，壁厚3.8mm的連續單管。盤管分直徑是為了適應當水流經盤管被加熱時密度的變化，以允許水在盤管中膨脹汽化。為了消除可能產生阻礙熱傳遞的汽泡，盤管內的水高速通過盤管，水的流速則由漸進增大的管子尺寸所控制。盤管是一螺旋形扁平多層螺旋餅的式樣，圈與圈的間距固定，借助于交錯排列的盤管管圈以盤管本身作折流板。盤管外環繞的燃燒氣體高速通過盤管折流板，盤管圈管子間分等的間距能精確地控制燃燒氣體的流速。

1.2 主要技術特點

利用熱交換逆流構思設計成的先進的單盤管系統是克雷登蒸汽發生器的心臟，強制逆流傳熱原理是它最主要的技術特點。由傳熱基本公式Q=K×F×ΔT可知，提高傳熱系數K，增大傳熱面積F，加大傳熱溫壓ΔT都可以使傳熱量Q增加。在進出口溫度相同的條件下，逆流的平均溫壓最大，順流的最小;順流時冷流體出口溫度必須低于熱流體出口溫度，而逆流則不受此限制，故工程上換熱器一般都采用逆流布置。在鍋爐對流受熱面中，煙氣和工質進行著熱量交換，一般的蒸汽鍋爐絕大多數靠自然循環換熱，即依靠工質本身的密度差產生循環流動，排煙溫度受蒸汽溫度所限制，而排煙溫度是一個關系到熱效率的重要指標，排煙溫度低，則熱效率高。克雷登蒸汽發生器通過采用正排量泵來實現強制逆流方式，鍋爐給水由水泵由上班下強制的盤管內流動，而煙氣是由鼓風機由下往上強制在盤管外流動，與水流逆流換熱。單盤管圈逆流熱交換設計在煙氣最冷點輸入給水，因此排煙溫度與給水溫度緊密相關，廢氣從加熱管圈溫度最低的地方排出以提供最大的總溫壓，強制流動保證在各種負荷條件下都可以控制溫度梯度，從而保證從煙氣到給水之間最大的熱交換。蒸汽發生器不但可以從冷態啟動時就以最大速率進行燃燒，而且低燃燒率下的廢氣溫度比蒸汽溫度低。

2 克雷登蒸汽發生器與傳統管殼鍋爐的比較

克雷登蒸汽發生器有諸多優點，如給水強制循環控制、燃燒氣體流速控制、熱力除氧等。蒸汽發生器的體積小，減少了鍋爐房的土建工程投資，設備的初投資較臥式管殼鍋爐略高。蒸汽發生器水容量小，啟動快，適應醫院冬季以外大部分時間的頻繁啟停的工況，減少了能耗。蒸汽發生器的蒸汽干度高，高品質干蒸汽很適合醫院供應室的消毒鍋和加濕系統，對蒸汽的長距離輸送也很有利[3]。蒸汽發生器是直流鍋爐，沒有蒸汽爆炸的危險，安全可靠性好。蒸汽發生器的在運行負荷25%～100%實現無級調節，比傳統鍋爐節省20%～50%的燃料。

3 結語

從安徽醫科大學第二附屬醫院的兩臺克雷登蒸汽發生器投入使用的兩年多時間來看，期間除光電管、風葉輪等做了更換外，運行穩定、經濟性好、安全可靠，是一種適合醫院等行業要求的蒸汽來源。