西安市工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀及其能效測(cè)試進(jìn)展

【摘要】 工業(yè)鍋爐在全國的動(dòng)力設(shè)備當(dāng)中比重大，使用范圍廣、需求多，但仍存在熱效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定、污染物排放量大等特點(diǎn)。本文對(duì)西安市工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，主要存在以下幾個(gè)問題：（1）工業(yè)鍋爐的管理水平相對(duì)較低；（2）使用單位對(duì)鍋爐節(jié)能方面重視程度不夠，（3）工業(yè)鍋爐設(shè)備自動(dòng)化程度不高；（4）對(duì)工業(yè)鍋爐的水質(zhì)管理存在漏洞（5）對(duì)工業(yè)鍋爐能效監(jiān)管力度不夠。本文根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問題提出了相關(guān)的改善意見及措施。

【關(guān)鍵詞】 工業(yè)鍋爐 高能耗 能效測(cè)試 特種設(shè)備

一、西安市工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀

隨著我國改革開放的不斷深入和國民經(jīng)濟(jì)的騰飛，能源問題日益突出。工業(yè)鍋爐作為高能耗的特種設(shè)備，每年所消耗的能源在我國能源總消耗當(dāng)中約25%。西安市作為工業(yè)鍋爐使用的大市，在用工業(yè)鍋爐共有4000余臺(tái)，每年大約要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤400萬噸，每年排放物當(dāng)中二氧化硫?yàn)?.4萬噸，氮氧化物3萬噸，二氧化碳1048萬噸，在這些排放物當(dāng)中二氧化硫的排放量占到了西安市所有污染排放的33%。

而長久以來煤炭燃燒的產(chǎn)物一直以來都是困擾西安市，是產(chǎn)生霧霾的主要因素，所以對(duì)于西安市工業(yè)鍋爐能耗和產(chǎn)物排放的有效控制，對(duì)于西安市在“十二五”規(guī)劃當(dāng)中所提到的節(jié)能減排目標(biāo)、環(huán)保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的意義和價(jià)值。

二、影響鍋爐能耗的主要因素

2.1工業(yè)鍋爐的管理水平低

鍋爐使用單位主要管理人員對(duì)節(jié)能不夠重視，司爐人員普遍存在積極性不高，對(duì)節(jié)能表現(xiàn)出不懂、不管、不愿的“三不”態(tài)度，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）對(duì)燃料的管理長期處于粗放的狀態(tài)，燃料未進(jìn)行成分檢驗(yàn)、原煤仍處于粗放加工，目前西安地區(qū)的燃煤鍋爐有80%仍然是鏈條爐排，還有近10%的立式手燒爐。

2）鍋爐運(yùn)行效率低，基于生產(chǎn)內(nèi)容和方式不同，各企業(yè)所選用的鍋爐型號(hào)、參數(shù)各不相同，通常配備高于所需蒸發(fā)量的鍋爐，大部分鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)出力都達(dá)不到額定出力的50%，普遍處在“大馬拉小車”現(xiàn)象，長期處于燃燒不穩(wěn)定，鍋爐散熱損失、不完全燃燒熱損失都比額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)大很多，燃料浪費(fèi)嚴(yán)重。

3）司爐人員專業(yè)技能低，缺乏節(jié)能及操作指示，無法依據(jù)負(fù)荷、燃料變化等做出必要的調(diào)整。

2.2對(duì)工業(yè)鍋爐的回水和余熱利用率低

目前，西安地區(qū)工業(yè)鍋爐設(shè)備的冷凝水回收利用不足，大多數(shù)的鍋爐都沒有安裝冷凝水回收裝置，即使安裝的也沒有實(shí)質(zhì)性的使用。

在余熱利用方面，大部分燃?xì)忮仩t都沒有按裝節(jié)能器，排煙溫度和空氣過量系數(shù)普遍高出TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》所規(guī)定值，目前大部分鍋爐的節(jié)能器都沒有采用耐腐蝕鋼材制作，為減少成本一般采用碳鋼制造，易腐蝕，甚至污染鍋爐水質(zhì)，造成使用單位寧可浪費(fèi)，也不愿安裝節(jié)能器。

2.3工業(yè)鍋爐設(shè)備自動(dòng)化程度不高

鍋爐設(shè)備是個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，作為一個(gè)長期運(yùn)行設(shè)備，其控制系統(tǒng)的優(yōu)劣是影響鍋爐能耗的重要因素，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1）機(jī)械爐排漏煤量超標(biāo)，側(cè)面密封不合格導(dǎo)致鍋爐漏風(fēng)嚴(yán)重。

2）給煤調(diào)速箱不能根據(jù)爐膛溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速和煤層厚度，爐排上燃料燃燒不均勻，對(duì)鍋爐內(nèi)燃料的正常燃燒和水冷壁的換熱效率影響較大。

3）當(dāng)鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量不恒定時(shí)，出現(xiàn)熱負(fù)荷波動(dòng)的時(shí)候鍋爐輔機(jī)的控制系統(tǒng)無法進(jìn)行檔次的調(diào)整，導(dǎo)致輔機(jī)運(yùn)行效率低下，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

4）自動(dòng)裝置配備的不到位，很少在鍋爐出口管道安裝流量計(jì)量儀表，有些使用單位僅在鍋筒上裝有安全附件，其他地方不裝任何安全附件和計(jì)量儀表。

5）在西安地區(qū)有些使用單位緊靠司爐人員的肉眼觀察來決定給水泵和鼓、引風(fēng)機(jī)的起停，連基本的控制系統(tǒng)都沒有。

2.4對(duì)工業(yè)鍋爐的節(jié)能監(jiān)管力度不夠

由于管理水平和重視程度的不同，鍋爐使用單位運(yùn)行情況千差萬別，節(jié)能水平參差不齊。普遍存在著專業(yè)人員匱乏的現(xiàn)象，在測(cè)試過程發(fā)現(xiàn)很多鍋爐的能效不達(dá)標(biāo)，針對(duì)不達(dá)標(biāo)的鍋爐給出了不合格報(bào)告和節(jié)能建議書，但使用單位并不整改，依然我行我素的現(xiàn)象。目前國家在這方面只是頒布了相關(guān)的節(jié)能技術(shù)規(guī)范，在本行政區(qū)域內(nèi)并沒有對(duì)工業(yè)鍋爐的能效進(jìn)行有效監(jiān)管和給出相關(guān)獎(jiǎng)懲機(jī)制。

2.5對(duì)工業(yè)鍋爐的水質(zhì)管理存在漏洞

西安市對(duì)于鍋爐水質(zhì)管理上的漏洞主要表現(xiàn)為“三低一高”，首先這個(gè)低指的是水處理設(shè)備的利用率低、處理人員的配備率低、水質(zhì)達(dá)標(biāo)率低，其次這個(gè)高指的是工業(yè)鍋爐的排污率高，這樣的“三低一高”導(dǎo)致了西安市工業(yè)鍋爐所排放的熱量加大，浪費(fèi)嚴(yán)重。

三、西安市工業(yè)鍋爐能效測(cè)試進(jìn)展

3.1 法律法規(guī)的完善

國家有關(guān)工業(yè)鍋爐的能效測(cè)試，自標(biāo)準(zhǔn)JB2829-88《工業(yè)鍋爐熱工試驗(yàn)》實(shí)施之日起；經(jīng)過多次修訂和不斷更新，2003年發(fā)布且目前仍然有效的GB/T10180-2003《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》代替了GB10180-1988《工業(yè)鍋爐熱工試驗(yàn)規(guī)范》。2009年國家質(zhì)檢總局頒布并實(shí)施了《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》文件，加強(qiáng)了對(duì)高能耗特種設(shè)備的管理。

隨后2010年頒布并實(shí)施了TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》和TSG G0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》進(jìn)一步規(guī)范了工業(yè)鍋爐能效測(cè)試的條件和技術(shù)指標(biāo)，相比其他標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)工業(yè)鍋爐的排煙溫度、空氣過量系數(shù)、熱效率等指標(biāo)提出了更高的要求。如2014年頒布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47034-2013《工業(yè)鍋爐技術(shù)條件》中技術(shù)指標(biāo)已與上面的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一致。

在能效評(píng)價(jià)方面，特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSG G0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》對(duì)工業(yè)鍋爐能效評(píng)價(jià)還比較籠統(tǒng)，但2014年4月1日起執(zhí)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47035-2013《工業(yè)鍋爐系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)導(dǎo)則》進(jìn)一步細(xì)化了工業(yè)鍋爐能效評(píng)價(jià)的條件和方法。以及2014年實(shí)施的《中國特種設(shè)備安全法》中也提出對(duì)特種設(shè)備堅(jiān)持 “安全第一、預(yù)防為主、節(jié)能環(huán)保、綜合治理”的原則。西安市緊跟國家相關(guān)法律、法規(guī)的步伐，及時(shí)更新標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)并執(zhí)行相關(guān)的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 西安市工業(yè)鍋爐在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的試點(diǎn)運(yùn)行

針對(duì)工業(yè)鍋爐長期存在著能耗大、運(yùn)行效率低、監(jiān)管力不足等問題，我院與日本三浦公司合作開展“工業(yè)鍋爐遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)”項(xiàng)目，該項(xiàng)目緊緊圍繞著國家關(guān)于實(shí)行工業(yè)鍋爐節(jié)能審查監(jiān)管要求的主題，將全市在用工業(yè)鍋爐通過數(shù)據(jù)采集，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳遞到各使用終端，通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工業(yè)鍋爐水質(zhì)和鍋爐實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。根據(jù)不同鍋爐型號(hào)，我們選擇具有代表性的5家使用單位作為試點(diǎn)，安裝了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并成功投入運(yùn)行。以下是2013年這五家單位工業(yè)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)（見表1）：

由表1可以看出，同一臺(tái)鍋爐的運(yùn)行效率最高值和最低值之間最多相差高達(dá)將近20%，這一部分損失和以下原因有直接關(guān)系，使用單位中大部分鍋爐司爐人員缺乏節(jié)能減排的相關(guān)知識(shí)，司爐人員不能根據(jù)負(fù)荷、煤質(zhì)變化等情況正確調(diào)整運(yùn)行鍋爐，從而大大限制了鍋爐性能水平的充分發(fā)揮，造成排煙溫度明顯過高、爐渣含碳量過高、過量空氣系數(shù)過大等問題?？梢娡ㄟ^對(duì)工業(yè)鍋爐的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，針對(duì)每臺(tái)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行，便可制定相應(yīng)的節(jié)能方案，節(jié)能降耗潛力巨大。

3.3測(cè)試手段及設(shè)備的革新

（1）鍋爐給水量測(cè)量設(shè)備的改進(jìn)，從原稱重計(jì)量到超聲波流量計(jì)量。針對(duì)西安地區(qū)中小型鍋爐對(duì)給水流量的計(jì)量不受重視，大多數(shù)沒有安裝流量計(jì)量設(shè)備，測(cè)試時(shí)無從計(jì)量。稱重計(jì)量雖能提供直觀的數(shù)據(jù)，但比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且精度低。目前測(cè)試中心采用的超聲波流量計(jì)具有精度高，安裝便捷，攜帶方面，對(duì)給水流量的瞬時(shí)變化和累計(jì)流量做出準(zhǔn)確的測(cè)量。

（2）鍋爐煙氣的分析設(shè)備的和測(cè)試方法的革新。長期以來所采用的分析方法是奧氏分析儀化學(xué)分析法，它可分析RO2、O2、CO三種煙氣成分。由于煙氣中CO含量通常在0.1%以內(nèi)，奧氏儀最小讀數(shù)為0.2%，故無法用它來分析煙氣中的CO。

另外，奧氏儀操作時(shí)必須先分析RO2，完成后在分析O2，順序不能顛倒。在O2吸收劑與空氣接觸部位要加一層輕油，使其與空氣隔絕，否則會(huì)因?yàn)槲湛諝庵蠴2量過多而影響分析的正確性，且在測(cè)試過程中，不得使吸收劑在吸收瓶內(nèi)出現(xiàn)泡泡。奧氏儀測(cè)量的煙氣成分少，操作繁瑣，且測(cè)量結(jié)果精度容易受外界環(huán)境影響，已越來越不能滿足能效測(cè)試的要求。西安地區(qū)已對(duì)煙氣分析設(shè)備進(jìn)行了革新，目前主要采用國際先進(jìn)的德圖350加強(qiáng)型煙氣分析儀和移動(dòng)式紅外煙氣分析儀兩種，其具有精度高，安裝便捷且可在線測(cè)試，對(duì)煙氣中多種成分做出準(zhǔn)確測(cè)量。

（3）對(duì)蒸汽濕度進(jìn)行測(cè)量的革新。原來所使用的主要是氯根法（硝酸銀容量法），這種測(cè)量方法在操作上比較麻煩，流程復(fù)雜，現(xiàn)在西安市對(duì)鍋爐進(jìn)行蒸汽濕度測(cè)量的方法主要采用的是自動(dòng)化程度高的鈉度計(jì)法和電導(dǎo)率法兩種。鈉度計(jì)法測(cè)量結(jié)果精確，可進(jìn)行連續(xù)性的測(cè)量。電導(dǎo)率法檢測(cè)方便快速，靈敏度高。

（4）對(duì)于散熱損失的計(jì)量，西安市也做出了改進(jìn)，最初西安市鍋爐進(jìn)行散熱損失的計(jì)量方法主要是查表法和計(jì)算法，由于我國沒有專門的散熱損失試驗(yàn)，一直采用前蘇聯(lián)20世紀(jì)50年代的數(shù)據(jù)，直至今日。近20年來，我國鍋爐品種發(fā)展較快，出現(xiàn)大量快裝（整裝）、組裝鍋爐。這種鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、爐墻受高溫輻射面積較少，加上保溫材料好，散熱損失大為減少，采用查表法得到的散熱損失明顯偏大，準(zhǔn)確度不高。而正是為了改變這種計(jì)算不夠準(zhǔn)確的現(xiàn)狀，所以西安地區(qū)對(duì)于鍋爐散熱損失的計(jì)量主要以熱流計(jì)法為主，對(duì)于采用熱流計(jì)較為困難時(shí)，可采用查表法和計(jì)算法，且只對(duì)爐墻表面溫度在50oC以下和采用重型爐墻的散裝鍋爐適用。另外，熱流計(jì)法具有準(zhǔn)確度高之外還具有穩(wěn)定性高、測(cè)量方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。

四、提高西安市工業(yè)鍋爐能耗的建議

（1）以工業(yè)鍋爐節(jié)能減排為關(guān)鍵點(diǎn)，強(qiáng)化司爐人員專業(yè)化知識(shí)及操作技能培訓(xùn)，提高司爐人員的操作和管理水平，增強(qiáng)其節(jié)能意識(shí)和責(zé)任心。

（2）針對(duì)工業(yè)鍋爐的冷凝水采取回收技術(shù)，讓回收的這部分冷凝水可作為鍋爐給水進(jìn)行補(bǔ)給，不僅可以節(jié)約鍋爐用水，而且還可以提高給水溫度。鍋爐給水溫度每提高約6oC，可節(jié)約燃料約1%，對(duì)于鍋爐節(jié)能降耗十分必要，同時(shí)還能提高鍋爐熱效率，減少鍋爐污水排放量。

（3）盡可能降低鍋爐的熱損耗，特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》中明確規(guī)定當(dāng)周圍環(huán)境溫度為25oC時(shí)，距門（孔）300mm以外的爐體外表面溫度不得超過50oC，爐頂不得超過70oC。在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)仍有一部分工業(yè)鍋爐的局部地方超溫，存在跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，增大了鍋爐的熱損耗。故及時(shí)拆除或更換不合格保溫材料，使鍋爐爐墻、煙風(fēng)道等各熱力設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有良好的密封和保溫性能。

（4）嚴(yán)格控制空氣過量系數(shù)，使其盡量達(dá)到《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》的技術(shù)指標(biāo)，因?yàn)榭諝膺^量系數(shù)影響著燃料的燃燒效率，從而影響鍋爐的熱效率。若在燃燒過程中空氣量不足，燃燒效率低，將直接導(dǎo)致鍋爐的能效降低，反之，空氣量過多，鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)中空氣流動(dòng)加快，熱煙氣沒有足夠時(shí)間進(jìn)行熱交換，大量熱量被帶走，從而降低鍋爐熱效率。應(yīng)采用變頻技術(shù)，依據(jù)工業(yè)鍋爐的負(fù)荷情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)鼓、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，讓鍋爐一直處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。一方面可以節(jié)約鍋爐燃煤，又可以節(jié)約風(fēng)機(jī)的耗電，節(jié)能效果很好。

（5）降低鍋爐排煙溫度，在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)鍋爐排煙溫度每升高10-15 oC時(shí)，排煙熱損失增加1%左右。加大對(duì)在用工業(yè)鍋爐、立式小鍋爐的改造力度，在鍋爐尾部盡可能安裝耐腐蝕節(jié)能器，對(duì)于燃煤鍋爐必要時(shí)可安裝小型空氣預(yù)熱器來降低排煙溫度，確保鍋爐排煙溫度達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

（6）預(yù)防受熱面外部積灰和內(nèi)部結(jié)垢，研究表明灰和水垢的換熱系數(shù)為鋼的1/200～1/50， 在測(cè)試過程發(fā)現(xiàn)積灰每增加1mm，鍋爐熱損失增加4%～6%，水垢每增厚1mm，多消耗約3%的燃料。故在鍋爐易積灰的地方安裝吹灰裝置，并加強(qiáng)對(duì)鍋爐給水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使給水和鍋水達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的技術(shù)指標(biāo)，從源頭上解決鍋爐結(jié)垢問題。

（7）加大對(duì)在用燃煤鍋爐的改造，其中包括對(duì)給煤裝置改造、燃燒系統(tǒng)改造、爐拱改造、鍋爐輔機(jī)改造和層燃鍋爐改造成循環(huán)流化床鍋爐，使得在用鍋爐熱效率高，排放污染小，確保該地區(qū)在用鍋爐排放達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（8）工業(yè)鍋爐實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的全面推行，建立起技術(shù)先進(jìn)、設(shè)施齊全、功能完備、立足西安、輻射西部及中部地區(qū)的節(jié)能領(lǐng)域能效綜合檢測(cè)與信息服務(wù)平臺(tái)，為政府提供真實(shí)有效的運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證了政府對(duì)工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)管職能的實(shí)施落到實(shí)處，同時(shí)也可為各使用單位提高工業(yè)鍋爐熱效率、降低排放污染、降低霧霾污染源提供相應(yīng)的解決措施。

（9）政府還應(yīng)該牽頭進(jìn)行對(duì)工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的宣傳力度，讓企業(yè)對(duì)鍋爐的節(jié)能降耗意識(shí)上升到與鍋爐的安全使用同等重要的地位，還應(yīng)該建立起對(duì)于鍋爐使用企業(yè)的獎(jiǎng)勵(lì)和扶持的激勵(lì)機(jī)制，針對(duì)鍋爐能耗不合格的企業(yè)申請(qǐng)鍋爐節(jié)能降耗設(shè)置專項(xiàng)的激勵(lì)資金，保證企業(yè)進(jìn)行節(jié)能降耗改造能夠推行。

五、總結(jié)

西安市對(duì)鍋爐能耗現(xiàn)狀一直十分的重視，對(duì)鍋爐能耗測(cè)量的法律法規(guī)及時(shí)進(jìn)行規(guī)范和完善，嘗試對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的試點(diǎn)運(yùn)行，同時(shí)在能效測(cè)試的手段和設(shè)備上不斷的完善和革新。要做到對(duì)西安市工業(yè)鍋爐能耗的有效降低，除了本文針對(duì)鍋爐使用企業(yè)所提出的幾點(diǎn)建議之外，還需要鍋爐制造單位做出努力，不斷對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品，保證其產(chǎn)品具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。