这家医院锅炉改造：一次投入，8年受益，节约355万，还赚了94万！
随着国家“十三五”规划的实施，医院又步入了一个快速发展期，规划确立的“绿色、高效、可持续”的发展理念逐步深入人心，生态文明建设也提升到了新的高度，医院发展也逐步向“绿色、节能、环保、低碳”的目标迈进。
为顺应时代发展要求，2016年初，上海市第一妇婴保健院长乐路院区（以下简称“长乐路院区”）锅炉节能改造正式启动，2016年7月改造完成并投入运行，通过一年的运行，取得了较好的节能效果。
设计要求和思路
长乐路院区锅炉是2001年9月投入使用的两台双良蒸汽锅炉（一台1.5 t/h、一台3 t/h），正常情况夏、秋季使用一台1.5 t锅炉，冬、春季使用一台3 t锅炉，同时互为备用。主要供应范围：一是为院区临床、医技和后勤提高生活用热水；二是为供应室提供消毒用蒸汽；三是为开水炉、食堂蒸箱提供蒸汽。
考虑改造的主要原因有以下几点
1
锅炉使用年限长，安全系数差；
2
蒸汽锅炉能源利用效率低下；
3
属高压容器，需24h人员值守，人力成本高；
4
管道长，耗能大，维护成本高。
改造后希望达到以下几点目的
1
提高能源利用效率和安全系数；
2
节约维护成本和人力成本；
3
系统性考虑，减少占用房屋面积；
4
实现供热系统的自动化；
5
在使用周期内（8年）收回成本支出并有结余。
设计要点
1
改造方案
首先，将以前的集中蒸汽供应模式改造为分散型就近供应模式，主要包含以下内容：
1
利用锅炉房平台靠近供应室处加装2台电热蒸汽发生器（ZFQ-T、60 kW），为供应室提供蒸汽消毒；
2
将以前的4台食堂蒸箱和1台蒸汽开水炉改造为4台燃气蒸箱和1台燃气开水炉，同时总共废弃了近120m的老压力管道。
其次，将以前蒸汽锅炉供应生活用热水改造为由2台CO2（P744）空气源热泵机组和2台常压热水锅炉（1 t/h）配合供应生活用热水。
最后，从供热系统整体考虑，精选设备，注重设备的能效比，做好设备的配套使用。
2
改造前后设备比较
原蒸汽锅炉及辅助设备、食堂蒸饭箱、消毒设备等拆除的具体数量及参数如表1所示。
表1 改造前设备清单
| 序号 | 设备名称 | 参数 | 单位 | 数量 |
| 1 | 蒸汽锅炉 | WNS1.5-1.25-Y/Q | 台 | 1 |
| 2 | 蒸汽锅炉 | WNS3-1.25-Y/Q | 台 | 1 |
| 3 | 蒸汽锅炉辅助设备及管道 | 批 | 1 | |
| 4 | 蒸汽蒸饭箱 | 台 | 4 | |
| 5 | 消毒设备 | 台 | 2 | |
| 6 | 蒸汽式开水器 | 台 | 1 | |
| 7 | 屋顶水 | 12t | 套 | 1 |
改造后锅炉系统、消毒设备及食堂蒸饭主要设备的具体数量及参数如表2所示。
表2 改造后锅炉系统、消毒设备及
食堂蒸饭主要设备清单
| 序号 | 设备、材料名称 | 规格及技术参数 | 数量 | 单位 |
| 1 | 常压热水锅炉 | 700 kW 承压： 0.01 MPa 以下 燃料：低压天然气 智能控制、中文显示，包含燃烧机 |
2 | 台 |
| 2 | 板式热交换机组 | 热水系统加热 换热功率： 700 kW |
2 | 台 |
| 3 | CO2 空气源热泵 | 制热量 70 kW 型号： CkYRS-70Ⅱ |
2 | 套 |
| 4 | 燃气式蒸饭箱 | 耗气量： 6 m3/h | 4 | 台 |
| 5 | 储热水箱 |
单套双层保温不锈钢水箱：27.5m3 水箱内层： 5 500 mm×2 000 mm×2 500 mm 水箱材质： 304 不锈钢 |
1 | 套 |
| 6 | 燃气式开水炉 | 1 | 台 | |
| 7 | 消毒设备 | 0.6 m3 脉动真空器、蒸汽发生器 | 2 | 台 |
3
改造后设备运行方案
1
锅炉系统运行说明
1
市政水经钠离子水处理器软化后进入高位膨胀水箱，给常压热水锅炉一次系统补水。
2
锅炉启动后，锅炉燃烧器根据参数设置自动启停：当锅炉出水温度低于启炉温度时，自动启动燃烧器，并且大火燃烧；当锅炉出水温度高于转火温度时，燃烧机小火燃烧；当锅炉出水温度高于停炉温度时，燃烧器自动停止。
3
锅炉燃烧器运行和一次循环泵联锁，当一次循环泵停止时，锅炉燃烧器自动停止。
4
锅炉运行中，出现缺水、出水超温时，自动停止锅炉系统。
图1为医院锅炉房设备平面布置图，如图所示，储热水箱、板式换热器、变频泵等设备安装在锅炉房内北部房间，热水锅炉及CO2空气源热泵设备放置在锅炉房屋顶，通过空间合理化布局，可将锅炉房南部面积全部空出留做他用，节约面积约51m3。
图1 锅炉节能改造设备平面布置图
2
热泵系统运行说明
1
市政水直接经热泵机组加热（温度可调）后进入储热水箱。
2
热泵运行时，根据设置的参数自动启停：
当储热水箱液位达到设定值时，则停止热泵运行；
若水箱温度达到要求，则直接供院区使用；
若温度达不到要求，则切换至锅炉系统进行辅助加热。
3
热泵机组带就地及远程控制。
图2为医院锅炉房楼顶空气源热泵及热水锅炉设备安装示意图，如图所示，为了保证安全，设备基础选用20#工字钢，横架在锅炉房屋顶结构梁上。用轻质结构搭建约26 m3房屋用来放置热水锅炉，空气源热泵露天放置。
图2 CO2空气源热泵及热水锅炉安装示意图
3
锅炉换热系统与CO2空气源热泵
自动控制切换使用说明
1
换热系统控制由主控制柜、现场锅炉、热水循环泵、板式换热器及温度/液位传感器组成。
2
CO2空气源热泵系统控制由两台热泵机组及远程控制柜组成。
3
系统夏季运行时，先由CO2空气源热泵加热市政水后进入原水箱，若水箱温度能保持60 ℃，则直接由变频供水泵供院区各用水点使用；
若水箱的温度低于设定温度下限，无法满足院区用水点要求，系统自动停止CO2空气源热泵运行，切换至锅炉系统，启动锅炉二次循环泵，带动水箱内的水通过板式热交换器循环，然后打开一次循环泵和锅炉燃烧器，根据热交换原理，把通过板式热交换器的冷水加热，把热水再送到水箱，直到水箱的水被加热至60 ℃（此温度可根据要求调节），当水箱的水温高于温度设定上限时，关闭锅炉燃烧器，停止热水循环泵；
当水箱水温下降到温度设定下限时，重复启动以上步骤，不断循环运行。
4
系统冬季运行时，由于环境温度较低， CO2空气源热泵效率降低，不符合节能要求，故此时停止CO2空气源热泵系统运行，全部由锅炉系统为院区提供热水。
5
系统运行时，当水箱内的液位低于设定液位下限时，自动启动补水泵；当液位补到设定液位上限时，自动停运补水泵。
图3为锅炉系统控制示意图，如图所示，该系统通过信号采集，将热水锅炉及空气源热泵的工作状态、储热水箱的水位高低、热水变频泵的运行状况等信息全部反映到控制室中央的控制台上。值班人员可通过监控屏幕观察到上述设备的信息，也可通过监控台控制设备的启、停。
图3 锅炉系统控制示意总图
图4为锅炉系统供热示意图，如图所示，该系统春季、夏季和秋季主要由空气源热泵生产热水为院区供热，若院区热水用量突然增加，热泵无法满足需求时，开启热水锅炉生产热水作为补充为医院供热水。冬季时，空气源热泵制热水效率下降，无法满足医院热水需求，故直接使用热水锅炉为医院提供生活热水。
图4 锅炉系统供热示意图
结论分析
1
改造后能耗对比
1
燃气量对比
该项目于2016年7月竣工并正式投入运行，系统运行后医院天然气用量较之前明显降低，下降幅度约为50%。表3为设备运行一年（2016年7月至2017年6月期间）医院天然气用量与上年同比。
表3 2016年7月至2017年6月医院用燃气量
与上年同比
| 2016年7月至2017年6月医院用燃气量数据分析 | ||
| 时间 | 天然气/m3 | 金额/元 |
| 2016年7月 | 9666 | 37407.4 |
| 2016年8月 | 10920 | 42260.5 |
| 2016年9月 | 9630 | 37268.1 |
| 2016年10月 | 6196 | 23977 |
| 2016年11月 | 3909 | 15367 |
| 2016年12月 | 18214 | 75951 |
| 2017年1月 | 5203 | 21695 |
| 2017年2月 | 15968 | 66585 |
| 2017年3月 | 11507 | 47983 |
| 2017年4月 | 16319 | 63154.5 |
| 2017年5月 | 7776 | 30093.1 |
| 2017年6月 | 8545 | 33069.3 |
| 小计 | 123853 | 494810.9 |
| 2015年7月至2016年6月医院用燃气量数据分析 | ||
| 时间 | 天然气/m3 | 金额/元 |
| 2015年7月 | 18953 | 81308 |
| 2015年8月 | 18148 | 77469 |
| 2015年9月 | 18671 | 80098.6 |
| 2015年10月 | 21307 | 91407 |
| 2015年11月 | 16600 | 71214 |
| 2015年12月 | 14904 | 62149 |
| 2016年1月 | 23360 | 97411 |
| 2016年2月 | 27100 | 113006 |
| 2016年3月 | 25025 | 104353 |
| 2016年4月 | 27901 | 98975 |
| 2016年5月 | 20949 | 81071 |
| 2016年6月 | 19500 | 75464 |
| 小计 | 252418 | 1033925.6 |
2
用电量对比
由于空气源热泵是利用电能压缩空气达到制热效果，故系统运行后医院用电量较之前略有提高，幅度约为20%。表4为设备运行一年（2016年7月至2017年6月期间）医院用电量与上年同比。
表4 2016年7月至2017年6月医院用电量
与上年同比
| 2016年7月至2017年6月医院用电量数据分析 | ||
| 时间 | 用电量 / kW·h | 金额 / 元 |
| 2016 年 7 月 | 273838 | 251826.75 |
| 2016 年 8 月 | 340714 | 313332.74 |
| 2016 年 9 月 | 243668 | 224076.31 |
| 2016 年 10 月 | 176898 | 158132 |
| 2016 年 11 月 | 152934 | 136749 |
| 2016 年 12 月 | 174360 | 155873 |
| 2017 年 1 月 | 207476 | 185472 |
| 2017 年 2 月 | 207050 | 185098 |
| 2017 年 3 月 | 163836 | 146492 |
| 2017 年 4 月 | 135156 | 119604.8 |
| 2017 年 5 月 | 150428 | 133120.59 |
| 2017 年 6 月 | 200324 | 177282.31 |
| 小计 | 2426682 | 2187059.5 |
| 2015年7月至2016年6月医院用电量数据分析 | ||
| 时间 | 用电量 / kW·h | 金额 / 元 |
| 2015 年 7 月 | 208244 | 198863 |
| 2015 年 8 月 | 288180 | 275216 |
| 2015 年 9 月 | 200048 | 191030 |
| 2015 年 10 月 | 133176 | 121324.6 |
| 2015 年 11 月 | 130872 | 119203.96 |
| 2015 年 12 月 | 181356 | 166847 |
| 2016 年 1 月 | 168396 | 194032.8 |
| 2016 年 2 月 | 205562 | 184793.96 |
| 2016 年 3 月 | 152410 | 137002 |
| 2016 年 4 月 | 124288 | 111724 |
| 2016 年 5 月 | 124030 | 111497 |
| 2016 年 6 月 | 150094 | 171450 |
| 小计 | 2066656 | 1982984.32 |
2
能耗分析
据统计，一妇婴西院锅炉系统经改造后一年时间内燃气用量减少128565 m3，占上年同期用气总量的50%左右，用电量增加360026 kW·h，每年能耗下降59 126.7 kg标准煤。
3
经济效益成本分析
因在改造期间未安装区域计量，同时2015年7月—2016年6月与2016年7月—2017年6月医院业务量对比增长率达到22%，故我们是以总体耗能不增加为前提来考虑进行经济效益成本分析。
1
燃气成本对比
改造前，2015年7月—2016年6月燃气总支出：1 033 925.6元；
改造后，2016年7月—2017年6月燃气总支出：494 810.9元；
节约开支：1 033 925.6-494 810.9=539 114.7元。
2
用电成本对比
改造前，2015年7月—2016年6月用电总支出：1 982 984.32元；
改造后，2016年7月—2017年6月用电总支出：2 187 059.5元；
增加开支：2 187 059.5-1 982 984.32=204 075.18元。
3
人力成本对比
改造前，因使用蒸汽锅炉需24h值守，共用工6人；改造后，整个系统只需白天运行（07:00--17:00），且自动化程度高，按设计要求只需要2名工人就可确保系统正常运行。因单位自己职工安排问题，目前用工为4人。以人员工资6500元/月计算，节约人力成本156 000元/年。
4
节约场地费用
一妇婴西院院区位于上海市静安区寸土寸金的长乐路地块，通过改造节约大炉间场地面积51m3，如按长乐路区域租借场地平均费用每天3.5元/m3来计算，共需开支3.5×51×365=65 152.5元/年。
5
一年节约费用总计
53.9（天然气）-20.4（电费）+15.6（人力支出） +6.5（场地节省） =55.6万元。
6
设备系统质保期2年，使用年限为8年。
我们从第3年开始将产生设备维修费用（每年为5万元），且设备使用效率降低10%，同时从不减少用工和场地租金不调整来考虑，我们初步估算设备在使用年限内每年节支情况如下：
使用第1年、第2年
每年节约55.6万元， 共计节约55.6×2=111.2万元；
使用第3年节约
（53.9-20.4）×0.9+15.6+6.5-5=47.25万元；
使用第4年节约
33.5×0.9×0.9+15.6+6.5-5=44.24万元；
使用第5年节约
33.5×0.9×0.9×0.9+22.1-5=41.52万元；
使用第6年节约
33.5×0.9×0.9×0.9×0.9+22.1-5=39.08万元；
使用第7年节约
33.5×0.9×0.9×0.9×0.9×0.9+22.1-5=36.88万元；
使用第8年节约
33.5×0.9×0.9×0.9×0.9×0.9×0.9+22.1-5=34.90万元。
新系统在使用年期内共计可节约开支： 355.07万元。
7
改造系统总投入
锅炉改造费用195.5万元，蒸汽发生器采购19.8万元，蒸汽发生器配电柜配套35万元，食堂燃气蒸饭箱9.3万元，燃气开水炉1.8万元，合计：投入总成本261.4万元。综上所述，医院在锅炉改造中可实现经济效益93.67万元。
写在最后
