北京地區(qū)醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造難點及實施效果分析

1、北京地區(qū)醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造難點及實施效果分析北京地區(qū)醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造難點及實施效果分析 引言 北京地區(qū)近年來由于霧霾天氣頻頻發(fā)生，空氣質(zhì)量已經(jīng)成為不容忽視的民生問題之一。在社會經(jīng)濟(jì)逐步進(jìn)展和環(huán)保要求不斷提高的背景下，國家及北京市政府也將節(jié)能減排工作提升到了十分重要的地位，北京地區(qū)各行各業(yè)都在不斷深入開展節(jié)能減排工作。依據(jù)北京市要求，北京地區(qū)新建鍋爐排放物中氮氧化物不得超過30mg/m3。而醫(yī)院鍋爐房是北京市較早進(jìn)行鍋爐煤改氣工程的重點對象，煤改氣后的醫(yī)院燃?xì)忮仩t多數(shù)已運行十余年。由于醫(yī)院鍋爐生產(chǎn)、生活、試驗等用汽、用熱的穩(wěn)定需求和高負(fù)荷、高強度、連續(xù)運行的特殊性，大部分燃?xì)忮仩t已到或

2、接近使用年限，面臨著配件老化、操縱系統(tǒng)落后、效率下降、故障頻發(fā)、帶病運行的狀態(tài)，排放不達(dá)標(biāo)、耗能嚴(yán)峻且嚴(yán)峻威逼著醫(yī)院的正常醫(yī)療秩序。因此，北京地區(qū)醫(yī)院的鍋爐及鍋爐房系統(tǒng)節(jié)能減排降污任務(wù)較重，低氮節(jié)能改造已成為刻不容緩的緊迫任務(wù)。本文結(jié)合北京地區(qū)首批實施鍋爐房低氮節(jié)能改造的醫(yī)院項目，從改造難點分析、設(shè)備技術(shù)選型、項目組織實施、實施效果分析及改造后運維提升策略等方面系統(tǒng)作以闡述。2 既有醫(yī)院鍋爐房低氮節(jié)能改造項目難點2.1 鍋爐低氮節(jié)能技術(shù)應(yīng)用國內(nèi)借鑒案例少截至2021年我國始終未有大范圍應(yīng)用低氮燃燒技術(shù)，因此國內(nèi)圍繞鍋爐低氮節(jié)能改造的實施效果的討論也很少，可借鑒的案例較少。選擇出適用的低氮節(jié)能減

3、排技術(shù)與產(chǎn)品，成為改造勝利的關(guān)鍵因素。2.2 需保障醫(yī)療平穩(wěn)運行，鍋爐改造過程不能停汽既有醫(yī)療建筑院區(qū)面積有限，大多僅有唯一鍋爐房，生產(chǎn)蒸汽一般用于醫(yī)療器械及布草消毒、特殊區(qū)域加濕及應(yīng)急板換生活熱水等，由于醫(yī)療工作的連續(xù)性，和醫(yī)院生產(chǎn)、生活用汽的特殊性，要保證在蒸汽不間斷供應(yīng)的同時完成全部改造任務(wù)，在原鍋爐房內(nèi)拆舊置新，現(xiàn)場施工難度較大。2.3 醫(yī)院歷史久遠(yuǎn)，既有鍋爐房圖紙資料不全，改造實施困難大由于既有醫(yī)療機構(gòu)鍋爐房大多建設(shè)于建院伊始，特殊是歷史久遠(yuǎn)的醫(yī)院，其鍋爐房往往歷經(jīng)多次改造，機房內(nèi)、地面下管線冗雜、眾多，歷史圖紙資料不全，改造施工稍有不慎可能會直接影響現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)運行、蒸汽供應(yīng)。在圖

4、紙資料不全的狀況下，改造實施難度較大。2.4 北京地區(qū)施工環(huán)境冗雜，施工安全環(huán)保任務(wù)重北京地區(qū)施工環(huán)保措施要求嚴(yán)格，既有醫(yī)院周邊往往建筑物密集，有些緊鄰居民區(qū)，改造過程中保證安全生產(chǎn)、降低噪聲和揚塵是操縱重點，施工生產(chǎn)防護(hù)任務(wù)較重。同時如遇重度霧霾天氣、大型D或國家活動，工期易造成影響，這些因素對改造施工作業(yè)組織要求特別高。3 低氮節(jié)能減排技術(shù)3.1 鍋爐低氮排放技術(shù)氮氧化物形成機理：當(dāng)甲烷燃燒所釋放的熱量足以將四周氮氣、氧氣以及反應(yīng)生成的水蒸氣和二氧化碳加熱至7000攝氏度以上便會形成氮氧化物，那么火焰環(huán)境溫度爐膛介質(zhì)溫度、爐膛溫度場的勻稱性、火焰尖峰溫度、爐膛綜合換熱系數(shù)、甲烷空氣比例、實

5、際高溫區(qū)溫度即是確定氮氧化物含量高低的條件。據(jù)此，鍋爐介質(zhì)溫度依據(jù)使用條件為額定狀態(tài)、火焰尖峰溫度和甲烷空氣比例由過氧系數(shù)確定，爐膛換熱系數(shù)由爐膛幾何尺寸和火焰貼合度確定;燃燒器降低氮氧化物排放的方法主要有加強火焰貼合度、加強爐膛溫度勻稱度、降低實際高溫區(qū)溫度三種。3.2 操縱氮氧化物生成的技術(shù)手段3.2.1 氮氧化物操縱措施氮氧化物的排放操縱技術(shù)主要有燃燒前的處理、燃燒技術(shù)的改良、燃燒后處理三種方向。燃燒前的處理即通過脫氮技術(shù)，削減燃料中的含氮量，該技術(shù)至今尚未開發(fā)完全。而燃燒技術(shù)的改良中常見的有低氧燃燒、分段燃燒以及注入蒸汽或水噴淋燃燒等。3.2.2 降氮技術(shù)的比較分析依據(jù)操縱氮氧化物生成

6、的方式，市面上所研發(fā)的幾種主要降氮技術(shù)包括了分級燃燒、貧燃預(yù)混、低氮燃燒器+煙氣再循環(huán)。下表將這幾種技術(shù)的優(yōu)點和進(jìn)展趨勢及排放值進(jìn)行了比較。綜合以上分析，分級燃燒難以實現(xiàn)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的新規(guī)定要求，且北京市發(fā)改委聯(lián)合相關(guān)部門警示不提倡接受全預(yù)混技術(shù)。因此，在本文案例項目中，改造技術(shù)上優(yōu)先選擇接受低氮燃燒機結(jié)合煙氣回燃技術(shù)。4 既有醫(yī)院鍋爐房改造案例實施4.1 設(shè)備概況北京市某醫(yī)院鍋爐房原有2臺德國勞斯燃?xì)庹羝仩t，一用一備保證醫(yī)院24小時不間斷供汽，已使用18年，其中一臺于改造前已多次出現(xiàn)各類運行故障。兩臺鍋爐均沒有頂部排污，排煙溫度平均高于160，氮氧化物排放量為200毫克左

7、右，從使用年限、能效、污染排放等方面均已到達(dá)必需改造的程度。4.2 改造實施措施4.2.1 改造組織保障醫(yī)院成立鍋爐房改造特地工作組，主管院領(lǐng)導(dǎo)、院長助理分別作為組長、副組長，總指揮項目實施，由后勤、基建、審計、財務(wù)等多部門人員組成項目組，各自負(fù)責(zé)項目相關(guān)歸口工作，完成項目前期論證、立項、招標(biāo)等工作，實行全過程審計、監(jiān)理。歷經(jīng)數(shù)月的施工完成了2臺4噸燃?xì)忮仩t更新及鍋爐房的整體改造工作。 4.2.2 改造設(shè)備選型經(jīng)過對降氮及節(jié)能技術(shù)進(jìn)行反復(fù)優(yōu)選，鍋爐設(shè)備通過公開招標(biāo)選購江蘇雙良一體式蒸汽冷凝鍋爐，鍋爐的排煙溫度由原高于130降低至改造后的不到70，將鍋爐效率直接提高了5%左右。鍋爐燃燒器選用了德

8、國歐科EK EVO7.4500G 低氮燃燒器+FGR技術(shù)，以確保鍋爐氮氧化物的排放值低于30mg/m3。蒸汽鍋爐連續(xù)排污安裝接受了進(jìn)口自動排污電磁閥，可自動檢測爐水電導(dǎo)率，依據(jù)設(shè)定好的電導(dǎo)率限值自動啟停、關(guān)斷閥門。并且系統(tǒng)中加裝了連續(xù)排污膨脹器，排出的污水經(jīng)過連續(xù)排污膨脹器進(jìn)行汽水分別，水汽直接進(jìn)入軟水箱，分別后的污水經(jīng)自動電磁閥操縱，到肯定量時直接通過地埋排污管進(jìn)入室外污水管井，解決了傳統(tǒng)蒸汽鍋爐上部連續(xù)排污不間斷排放浪費熱量、消耗能源、不好操縱的弊病。4.2.3 施工措施組織得當(dāng)，克服改造難點。為保障醫(yī)院平穩(wěn)運行，解決改造不停汽的難點，在工程實際實施過程中通過設(shè)置搭建臨時防火墻將原有兩臺舊

9、鍋爐隔開，然后拆一裝一，待第一臺新鍋爐運行正常后，開始布局整體鍋爐房工藝系統(tǒng)，拆二裝二，最終完成整體鍋爐房系統(tǒng)。施工組織支配上，由于在施工過程中霧霾天氣限產(chǎn)、兩會召開等多種不行控因素干擾，項目組準(zhǔn)時調(diào)整工期，最終全部工程順利完成，并相應(yīng)通過了低氮排放檢測驗收和整體工程驗收，并獲得了相關(guān)行業(yè)主管部門的認(rèn)可。5 項目改造實施效果分析5.1 改造后排污指標(biāo)達(dá)標(biāo)根據(jù)2021年4月新出臺的高污染燃料禁燃區(qū)內(nèi)鍋爐大氣污染物排放濃度限值要求，改造前221年排放濃度限值要求。排污指標(biāo)改造后改善顯著。5.2 改造后節(jié)能效果顯著通過新鍋爐安裝運行前后，對比日常運行中能源消耗量可以看出：鍋爐每日的軟化水用量從改造前

10、的40余噸削減至不到20噸，自然氣的消耗量平均每月節(jié)約約1.5萬立方米，在保障正常供氣的前提下為醫(yī)院平均每個月節(jié)約5萬元燃?xì)饨?jīng)費。5.3 鍋爐房自動化水平提高鍋爐房操縱系統(tǒng)接受全套先進(jìn)的“蒸汽鍋爐供熱治理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、測控技術(shù)和可靠性理論的新型高科技熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)?？蓪崟r監(jiān)控蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)供熱的全過程，清晰地反映各站點實時運行狀況;具體記錄管線站點的運行參數(shù);集中顯示溫度、壓力、瞬時流量、累積流量等參數(shù)值記錄間隔2秒。對出現(xiàn)的不正常狀況壓力及溫度不穩(wěn)定，管漏等能準(zhǔn)時發(fā)覺并做出相應(yīng)的處理。6 鍋爐房改造后的運維提升策略6.1 規(guī)范司爐運行工作，制定巡檢制度為更

11、好地規(guī)范化、經(jīng)濟(jì)性運行低氮鍋爐，在新鍋爐投入使用后，鍋爐房重新制定了運行規(guī)范。司爐工安全治理制度對司爐工持證上崗、每日設(shè)備巡檢內(nèi)容及常規(guī)工作規(guī)范作出了明確規(guī)定，使鍋爐得以正常運行并延長使用壽命，防止事故發(fā)生。同時制訂和執(zhí)行了鍋爐房設(shè)備巡檢制度表，可參考表4。司爐人員按照司爐工巡回檢查制度，肩負(fù)起自身職責(zé)，加強了對關(guān)鍵部位的巡察力度。除每日定時將各項巡檢內(nèi)容記錄在冊外，鍋爐房設(shè)備修理記錄及來訪人員狀況也具體記錄在專用登記冊內(nèi)，將運行安全、消防及交接班制度張貼上墻，使鍋爐房運行制度化、規(guī)范化。6.2 做好應(yīng)急演練工作，完善應(yīng)急預(yù)案為應(yīng)對突發(fā)事件，醫(yī)院后勤處制定了鍋爐房安全消防制度及突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，定期組織安全演練活動，幸免因突發(fā)事件導(dǎo)致鍋爐無法正常運行時造成的人員慌亂的狀況，為鍋爐房的安全運行保駕護(hù)航。6.3 根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，做好設(shè)備維保在設(shè)備維保方面，依據(jù)規(guī)定，對鍋爐每一年進(jìn)行一次外檢及水質(zhì)監(jiān)測，鍋爐內(nèi)檢每兩年檢驗一次。而運行鍋爐配備的安全閥、壓力表，根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局依據(jù)計量檢定規(guī)程所確定的標(biāo)準(zhǔn)，每六個月拆卸送檢一次，并更換上年檢后的安全閥、壓力表，使在用鍋爐設(shè)備的安全性得以保證。6.4 加強人員培訓(xùn)，不斷提高專業(yè)技術(shù)水平定期組織培訓(xùn)活動，提高司爐人員運維治理能力，學(xué)習(xí)把握新型鍋爐常見故障及處理方