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)生器用其獨特的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計型式、專業(yè)的節(jié)能理念，在鍋爐房實踐運行當(dāng)中能為用戶取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，給企業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)的完成和成本的減少帶來了有效的控制方式。

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

克雷登強制循環(huán)直流蒸汽發(fā)生器是美國國家榮譽產(chǎn)品，具有以下特點：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)、無需大修，維修量小、使用壽命無限制的高科技產(chǎn)品。

1 產(chǎn)品安全、節(jié)能等特點

1.1 克雷登蒸汽發(fā)生器安全性高，無爆炸隱患

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)型式為立式盤管型式，一根直通管通到底，因而即便出現(xiàn)裂縫也只是盤管裂管；

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。

安全這一點可能和設(shè)備運行成本無關(guān)，但卻是我們不得不考慮的最重要因素。其帶來的社會效益可折算成隱形的經(jīng)濟效率。尤其是對于設(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，同時又節(jié)約了基建投資費用。

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，從而減少運行費用。尤其是對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)生器操作簡單、維護(hù)保養(yǎng)費用低、使用壽命長

克雷登蒸汽發(fā)生器自動化程度高、操作簡單方便；維護(hù)保養(yǎng)費用低、無需大修，可為廠區(qū)減少很多運行費用；使用年限長，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，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，從而有效地減少能耗、降低運行成本。

1.7 克雷登蒸汽發(fā)生器具備真正的無級變速

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，打破中國傳統(tǒng)概念采用模塊式集成運行。能夠高效、快速的產(chǎn)蒸汽，是節(jié)能、降低運行成本之關(guān)鍵。在冷爐狀態(tài)下啟動鍋爐出蒸汽只需3－5分鐘，自動平衡、自動停爐，并且蒸汽量根據(jù)用汽量自動調(diào)節(jié)，以取得最佳運行狀況及最小運行成本，可完全避免大馬拉小車的能源浪費情況,優(yōu)化了傳統(tǒng)的取暖及供汽概念。對于我區(qū)電子行業(yè)在實際生產(chǎn)過程當(dāng)中，鍋爐的運行也是處在不斷的負(fù)荷調(diào)節(jié)變化之中，針對較大的負(fù)荷波動，真正的無級調(diào)速就顯得非常重要。

一般火管鍋爐雖也號稱是無級調(diào)速，但其實并非是真正意義上的無級調(diào)速。它們都必須滿足一個最低水位線，否則設(shè)備無法啟動。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，傳統(tǒng)火管鍋爐水容量大，不能快速產(chǎn)蒸汽，冷態(tài)啟動到產(chǎn)蒸汽需要20～40min，并且傳統(tǒng)火管鍋爐對負(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)生器由于無大的存水，因此對負(fù)荷變化的敏感性高，它所配的給水泵采用變頻電機按蒸汽負(fù)荷而自動變速來改進(jìn)進(jìn)水量。其蒸汽負(fù)荷可以在20%～100%之間的任意點實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。當(dāng)蒸汽需求量發(fā)生變化時，它能在最短時間立即快速作出反應(yīng)、對負(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。克雷登蒸汽發(fā)生器的負(fù)荷由50%追蹤到100%只需38秒。電子行業(yè)實際負(fù)荷變化大又需經(jīng)常性停爐，因此克雷登的機動靈活及節(jié)能的特點相比與傳統(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)勢是無可比擬的。

2 經(jīng)濟節(jié)能效果分析

2.1 熱效率

鍋爐熱效率直接影響燃料運行費用，是降低長期運行成本的關(guān)鍵。

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

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℃，熱效率會提高1%，可見，克雷登蒸汽發(fā)生器在實際運行過程當(dāng)中可提高熱效率約0.4～5.2%。

2.2 鍋爐內(nèi)外部對流及輻射熱損失

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)荷運行時，克雷登蒸汽發(fā)生器運行散熱損失約為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%運行時增加至5%。

2.3 年啟動熱損失

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，無需熱備用；火管鍋爐熱備用的熱損失會造成較大的燃料浪費。

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)芙夤绦挝镒罡邼舛取Ｒ蚨盼哿看蟆⒗速M能源。

傳統(tǒng)火管鍋爐的經(jīng)濟排污率約為蒸發(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，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)生器采用強制循環(huán)方式供水，一根盤管通到底，盤管內(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。操作簡單。同時可以不停爐吹灰。

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

3 結(jié)語

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

李忠義，男，天津，學(xué)歷本科，研究方向熱能利用。