淺談克雷登鍋爐獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與核心競(jìng)爭(zhēng)力

黃 堅(jiān)

（克雷登熱能設(shè)備（浙江）有限公司，浙江 杭州 310018）

鍋爐作為高耗能特種設(shè)備，在節(jié)能環(huán)保的各項(xiàng)政策不斷出臺(tái)，各種監(jiān)督管理規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)也陸續(xù)頒布執(zhí)行的情況下，使得鍋爐制造行業(yè)直面挑戰(zhàn)和機(jī)遇，也就是說(shuō)鍋爐不但要安全，還要節(jié)能環(huán)保?？死椎清仩t也叫克雷登蒸汽發(fā)生器，是一種盤(pán)管式直流水管鍋爐，在美國(guó)有80年的歷史，引進(jìn)中國(guó)也已近30年了，在國(guó)內(nèi)已有600余臺(tái)在用，其安全節(jié)能優(yōu)勢(shì)雖有一些闡述，但之前沒(méi)有很好地內(nèi)部挖掘，外界也沒(méi)有大面地被推廣和認(rèn)同，隨著能源壓力加大，政策執(zhí)行力的加強(qiáng)，克雷登鍋爐也迎來(lái)大好機(jī)遇，并籍此打造核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1 克雷登鍋爐優(yōu)勢(shì)分析

如圖1所示，直流全盤(pán)管、底燃式結(jié)構(gòu)、逆流換熱，加上其精妙的汽水系統(tǒng)構(gòu)建，使得安全、節(jié)能成為可能。

1.1 汽水側(cè)的安全性。

由于盤(pán)管式受熱面為全鋼管對(duì)接焊接，所以無(wú)論從強(qiáng)度理論、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、受熱面的可靠冷卻、還是鍋爐本身的水容量、以及即使爆管的泄壓方式看均較鍋殼/筒（或者汽/水包）有顯著優(yōu)勢(shì)，《中國(guó)鍋爐壓力容器安全》2004年第4期載文《對(duì)克雷登鍋爐安全與節(jié)能的分析》對(duì)此已作過(guò)細(xì)致分析，不過(guò)該文著重于說(shuō)明其設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，即產(chǎn)品本身固有的安全性，沒(méi)有進(jìn)一步分析其使用的安全性。事實(shí)上一些低參數(shù)水管鍋爐，或者貫流式、直流式水管鍋爐在使用過(guò)程中不斷有爆管、腐蝕、結(jié)垢等情況出現(xiàn)，而克雷登鍋爐系統(tǒng)又極好地解決了這一問(wèn)題。其單管直流，使得水側(cè)入口流速不小于1.6m/s，全管程隨著吸熱和蒸發(fā)，體積流速不斷增加，高速紊流使傳熱得以強(qiáng)化和均勻的同時(shí)，也讓水中的極少殘氧和鈣鎂等各種離子不會(huì)在管內(nèi)吸附停留，加上鍋爐運(yùn)行有過(guò)量給水，其溶解作用，使水側(cè)不會(huì)產(chǎn)生氧腐蝕，也不會(huì)生成水垢，同樣使得克雷登鍋爐對(duì)水質(zhì)的要求甚至可低于國(guó)家相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其在國(guó)內(nèi)國(guó)外6萬(wàn)余臺(tái)一直安全運(yùn)行，無(wú)爆管無(wú)氧腐蝕的事實(shí)也充分證明了其水側(cè)的安全性。

1.2 燃燒側(cè)安全性分析

其底燃式結(jié)構(gòu)，且沒(méi)有回轉(zhuǎn)煙道，對(duì)燃油和燃?xì)庑蛠?lái)說(shuō)，由于形成的可燃?xì)怏w多數(shù)比空氣輕，加上立式上行煙氣流動(dòng)方向與煙囪的自生通風(fēng)能力結(jié)合，使得在任何燃燒故障或自動(dòng)控制故障的情況也不會(huì)在爐膛內(nèi)積聚可燃?xì)怏w；又由于克雷登鍋爐爐膛有著高的熱負(fù)荷，較小的爐膛容積，極少的使用耐火保溫材料，只在燃燒室的底部（底部的吸熱少，放熱快）有少量布置，這就使得爐膛的蓄熱少，再加上爐膛是密排螺旋管，沒(méi)有漏風(fēng)，所以其引爆可燃?xì)獾臈l件也較其他形式的鍋爐小。其煙氣側(cè)同樣有著較高安全性，不會(huì)出現(xiàn)爆燃爆膛事故。

1.3 節(jié)能與環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

圖1 克雷登鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

表1

表2

燃油燃?xì)獾墓I(yè)鍋爐目前只有克雷登鍋爐采用其專(zhuān)利技術(shù)的底部室燃方式，形成中心回流心形火焰，加快燃燒速度，燃料充分燃燼，火焰平均溫度高，爐膛火焰充滿度好，這樣較其他結(jié)構(gòu)形式鍋爐有著高輻射傳熱，能保持高的燃燒效率。

對(duì)流受熱面采取的是錯(cuò)列布置、橫向沖刷、逆流換熱（如圖2所示），有較高的煙氣流速（一般在12～25m/s），較高的傳熱系數(shù)（K值不低于70W/（m2·℃），這就使得克雷登鍋爐不同于其他結(jié)構(gòu)形式的鍋爐，其可以方便地布置受熱面，以很少的鋼材取得多的吸熱量，在不加煙道省煤器的情況下，鍋爐本體出口排煙溫度就能低于140℃（排煙熱損失q2低約3%），而其他鍋爐僅本體出口煙溫則在220℃以上。

由于克雷登鍋爐體積小、表面積?。s為鍋殼鍋爐的1/3～1/5）、水容量?。s為鍋殼鍋爐的1/5～1/10），加上其有低溫（90℃）水冷壁外套，因而散熱損失q5很小。

根據(jù)計(jì)算，常用低壓鍋爐100%負(fù)荷下運(yùn)行，克雷登鍋爐的熱損失（燃油燃?xì)饪刹挥?jì)q3、q4）少約3～4%，熱損失小也就節(jié)約了能源，減少了溫室氣體排放（每噸蒸汽可減少3～4m3），另由于其專(zhuān)利技術(shù)的燃燒器，其煙氣中的NOX≤100ppm，最低為8ppm。

1.4 鍋爐實(shí)際運(yùn)行的節(jié)能。

圖2 高溫?zé)煔馀c工質(zhì)逆流換熱示意圖

鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)負(fù)荷的不確定性、水質(zhì)的差異、工況中的啟停爐需要，均對(duì)鍋爐能效產(chǎn)生影響。由于克雷登鍋爐有著小而緊湊的爐膛，高的煙氣流速和足夠的熱面，負(fù)荷降低時(shí)，出口煙溫也會(huì)繼續(xù)下降，因而仍保持較高的熱效率，而鍋殼鍋爐熱效率會(huì)隨著負(fù)荷下降而降低。

克雷登鍋爐對(duì)水質(zhì)的要求較其他形式工業(yè)鍋爐低，對(duì)照工業(yè)鍋爐水質(zhì)GB/T1576-2008標(biāo)準(zhǔn)有如下表所示差距，從表中可看出克雷登鍋爐的水質(zhì)要求比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求低，由此帶來(lái)其運(yùn)行時(shí)水處理的費(fèi)用低和排污量少，通常水處理費(fèi)用是其他鍋爐的85～94%，排污量是其他鍋爐的10%。

由于克雷登鍋爐設(shè)有高效汽水分離器，輸出蒸汽干度達(dá)99.5%；水容量小，啟動(dòng)快，啟停頻繁的工況下節(jié)能效果明顯。因克雷登鍋爐的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)使其有明顯高于其他鍋爐的實(shí)際運(yùn)行節(jié)能效果。

1.5 社會(huì)資源層面的節(jié)能環(huán)保

同參數(shù)鍋爐比較克雷登鍋爐耗鋼量少、耐火保溫材料也少、占地面積小，如表2所示。

從鋼耗量看，同容量的三回程鍋爐大約是克雷登鍋爐的3.7倍，克雷登鍋爐節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材約2.3噸/蒸噸。如果使用臥式內(nèi)燃鍋爐中有50%采用克雷登鍋爐將節(jié)約鋼材10625噸/年，這10625噸鋼材節(jié)約煉鋼的煤約為10625*0.92=9775噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

從鍋爐安裝看，同容量鍋爐的占地面積，三回程鍋爐大約是克雷登鍋爐的2.7倍，也就是說(shuō)同樣規(guī)格的鍋爐，同樣容量的鍋爐房，克雷登鍋爐可節(jié)省出1.7個(gè)鍋爐房，這在建筑高度密集的城市意義尤其重大，因其占地小，可以輕巧地布置在屋頂、地下室，其優(yōu)越性不言而喻。

如果再?gòu)闹圃?、運(yùn)輸及安裝就位環(huán)節(jié)的能源消耗看，由于同容量的鍋爐三回程鍋爐重量是克雷登鍋爐的3.7倍，所有這些過(guò)程的能耗克雷登鍋爐也將節(jié)約近73%。

此外用于制造的設(shè)備投入也很少，可以不用剪板機(jī)、大的鉆床、厚板的卷板機(jī)、刨邊機(jī)等；沒(méi)有鍋筒也就沒(méi)有長(zhǎng)而厚的焊縫，因而也不需要大的自動(dòng)焊接設(shè)備，這些設(shè)備在運(yùn)行中的能耗相應(yīng)節(jié)約下來(lái)；整臺(tái)鍋爐的焊縫都是管對(duì)接，是其他鍋爐焊接工作量的1/4～1/8，這樣制造過(guò)程能耗非常??；工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也較其他鍋爐低。

2 核心競(jìng)爭(zhēng)力

克雷登產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)不斷開(kāi)發(fā)挖掘，籍產(chǎn)品不可模仿的多重優(yōu)勢(shì)，激活創(chuàng)新意識(shí)，培育長(zhǎng)效創(chuàng)新能力。從克雷登鍋爐體積小、重量輕進(jìn)而開(kāi)發(fā)出集成可移動(dòng)鍋爐房，將整個(gè)鍋爐房集成在一個(gè)集裝箱內(nèi)，使得靈活用汽、供熱變得輕而易舉，同時(shí)也為特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)及相關(guān)規(guī)則制度提出了創(chuàng)新要求，開(kāi)拓出一種全新應(yīng)用領(lǐng)域。從節(jié)能特性出發(fā)著眼于余熱利用，進(jìn)行了有別于其他鍋爐的開(kāi)發(fā)路徑，創(chuàng)新地將冷凝式余熱節(jié)能器與鍋爐本體做成一體；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣低溫余熱轉(zhuǎn)變成高溫蒸汽實(shí)現(xiàn)有效利用，向深度節(jié)能領(lǐng)域不斷創(chuàng)新前行。

從克雷登鍋爐全盤(pán)管的結(jié)構(gòu)形式、沒(méi)有大的汽水容積、鋼管的承壓能力、材料的強(qiáng)度理論出發(fā)；從其固有的安全性節(jié)能特性出發(fā)，可以方便地實(shí)現(xiàn)高壓、超高壓、臨界、超臨界、甚至超超臨界參數(shù)鍋爐的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。行業(yè)內(nèi)頂級(jí)鍋爐廠可以做大容量高參數(shù)的電站鍋爐，但小容量高參數(shù)的鍋爐卻做不了，也做不好，而這是核心競(jìng)爭(zhēng)力。

各種參數(shù)鍋爐的成功開(kāi)發(fā)又進(jìn)一步驅(qū)使不同應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，如響應(yīng)多工況、多參數(shù)、頻繁變負(fù)荷的試驗(yàn)研究領(lǐng)域、油田注氣熱采領(lǐng)域、變革生產(chǎn)工藝的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域等等。在工業(yè)鍋爐及其與電站鍋爐的夾層中，長(zhǎng)期保持工業(yè)鍋爐優(yōu)勢(shì)，并致力于特種參數(shù)鍋爐的創(chuàng)新研發(fā)。

結(jié)語(yǔ)

克雷登鍋爐獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、原理使其在安全、節(jié)能方面有著特別的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)加上不斷研發(fā)創(chuàng)新，不斷充實(shí)核心競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)涵。本文也在于試著闡述創(chuàng)新是核心競(jìng)爭(zhēng)力的靈魂，有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品是核心競(jìng)爭(zhēng)力的精髓。

[1]劉復(fù)田.對(duì)克雷登鍋爐安全與節(jié)能的分析[J].中國(guó)鍋爐壓力容器安全，2004.

[2]志存高遠(yuǎn)務(wù)實(shí)創(chuàng)新[J].中國(guó)鍋爐壓力容器安全，2011.

[3]韋善杰.三點(diǎn)作圖法現(xiàn)場(chǎng)做風(fēng)機(jī)葉輪的動(dòng)平衡方法[J].輕工科技，2012.