工業(yè)鍋爐在用能效測試結(jié)果及分析

宋德才

（安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽 合肥 230051）

黨的十八大提出把環(huán)境保護、節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然發(fā)展、低碳發(fā)展等作為以后工作重點，黨的十九大提出環(huán)境保護和資源節(jié)約協(xié)調(diào)推進，穩(wěn)中求好、穩(wěn)中求優(yōu)，促進經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展。中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化研究所公布了中國主要耗能產(chǎn)品實施能效標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能潛力排行榜，位居榜首的正是工業(yè)鍋爐。做好鍋爐能效測試和監(jiān)管工作，對促進節(jié)能減排意義重大[1]，節(jié)能效益可觀。

本文基于2008—2017年對某區(qū)域448臺工業(yè)鍋爐熱效率測試結(jié)果，總結(jié)分析了某區(qū)域在用工業(yè)鍋爐的運行現(xiàn)況，為以后節(jié)能減排技改方案的制訂提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 測試概況

依據(jù)《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（TSG G0002—2010）、《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》（TSG G0003—2010）、《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》（GB/T 10180—2003）等相關(guān)條款，對某區(qū)域重點行業(yè)鍋爐進行能效測試，對鍋爐出力、過量空氣系數(shù)、熱效率等在線監(jiān)測核查。將鍋爐能效數(shù)據(jù)納入現(xiàn)有鍋爐動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。2008—2017年在用鍋爐的能效測試熱損失平均值統(tǒng)計如圖1所示。

圖1 2008—2017年在用鍋爐熱損失統(tǒng)計

從圖1可以看出，燃煤鍋爐的熱損失主要是排煙熱損失q2與固體未完全燃燒熱損失q4，燃?xì)忮仩t與燃生物質(zhì)鍋爐的熱損失主要是排煙熱損失q2。

2 測試結(jié)果分析

2.1 排煙熱損失q2

鍋爐排煙熱損失q2與固體未完全燃燒熱損失q4是鍋爐能效測試的五項熱損失中占比較大的熱損失。影響鍋爐排煙熱損失q2的主要因素是排煙溫度和過量空氣系數(shù)。

鍋爐排煙熱損失q2應(yīng)結(jié)合排煙溫度與過量空氣系數(shù)綜合來考慮。過量空氣系數(shù)不合格，一方面是由于鍋爐尾部漏風(fēng)嚴(yán)重，一方面是燃燒狀況較差，空氣量過剩，尤其是燃煤鍋爐。燃煤鍋爐尾部漏風(fēng)嚴(yán)重，排煙溫度則會降低，造成尾部節(jié)能裝置如省煤器、空氣預(yù)熱器達不到預(yù)定的效果；鍋爐燃燒狀況較差，空氣量過剩，除了排煙熱損失較高，同時還伴隨著燃燒不充分，固體未完全燃燒熱損失q4較高。

如果將尾部過量空氣系數(shù)與排煙溫度整改合格，節(jié)能空間較大，由此可見，排煙熱損失對鍋爐能效狀況的影響是相當(dāng)大的[2]。造成該區(qū)域工業(yè)鍋爐排煙熱損失q2普遍偏高的因素主要有以下幾個方面。

2．1．1 過量空氣系數(shù)偏高

過量空氣系數(shù)在鍋爐運行控制中是一個很關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，對于鍋爐查漏、控制燃燒狀況至關(guān)重要。對于燃用煙煤的工業(yè)鍋爐而言，依據(jù)《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（TSG G0002—2010）的規(guī)定，除流化床鍋爐、采用膜式壁的鍋爐外，過量空氣系數(shù)應(yīng)控制在1.65以內(nèi)。該區(qū)域在用工業(yè)鍋爐的過量空氣系數(shù)普遍偏高，造成這種狀況的主要因素有以下幾個方面。

2.1.1.1 鍋爐監(jiān)測儀表配備不齊全

《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（TSG G0002—2010）附件B鍋爐儀表配制要求，大于4 t/h的鍋爐需要監(jiān)測排煙含氧量。該區(qū)域在用工業(yè)鍋爐基本都未配制氧量表，司爐工并未嚴(yán)格控制過量空氣系數(shù)，運行過程中多數(shù)根據(jù)個人經(jīng)驗調(diào)整。

2.1.1.2 鍋爐本身存在缺陷

鍋爐設(shè)計、制造及安裝水平不高，鍋爐本身存在缺陷。鏈條爐排鍋爐一般采用分段送風(fēng)技術(shù)，即在鏈條爐排下方分為幾個風(fēng)室，每個風(fēng)室可獨立調(diào)節(jié)風(fēng)量。而由于設(shè)計制造方面的問題，不同程度地存在著各風(fēng)室之間相互串風(fēng)及爐排兩側(cè)密封不嚴(yán)，致使不能按照鍋爐內(nèi)的燃燒過程合理地分配風(fēng)量，運行中配風(fēng)的不合理，造成過量空氣系數(shù)偏大。

2.1.1.3 司爐工節(jié)能操作水平不高

絕大部分工業(yè)鍋爐司爐工缺乏控制過量空氣系數(shù)的意識和熟練的專業(yè)知識，鍋爐運行狀況沒有詳細(xì)的數(shù)據(jù)參考。

2．1．2 受熱面布置不足，排煙溫度過高

大部分鍋爐未安裝煙氣余熱回收利用裝置，如省煤器、空氣預(yù)熱器等。通過計算，排煙溫度每降低10℃，熱效率提高約0.6%～0.8%。安裝煙氣余熱利用裝置是降低排煙溫度最有效的方法之一。

2．1．3 鍋爐水處理設(shè)備不滿足要求，水質(zhì)達標(biāo)率低

大部分鍋爐未安裝水處理設(shè)備或水處理設(shè)備失效，而僅僅依靠鍋內(nèi)加藥進行水質(zhì)處理，鍋內(nèi)加藥水處理普遍缺乏管理，致使鍋爐水質(zhì)難以達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2．1．4 司爐工缺乏相關(guān)節(jié)能操作知識

司爐工缺乏相關(guān)節(jié)能操作知識，沒有根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化、煤質(zhì)變化及時調(diào)整運行如負(fù)荷低造成的頻繁啟停。由于鍋爐運行有較長的滯后性，也給司爐工調(diào)整帶來一定難度。

2.2 固體未完全燃燒熱損失q4

固體未完全燃燒熱損失q4主要針對燃煤鍋爐，有的鍋爐高達20%以上，主要是爐渣的含碳量過高。爐渣的含碳量在GB/T 15317—2009中的考核指標(biāo)中，15 t/h以下鍋爐應(yīng)控制在15%以內(nèi)，15 t/h及以上鍋爐應(yīng)控制在12%以內(nèi)，在用鍋爐能效測試中差異較大，管理好的鍋爐能達到5%，但是大部分超過標(biāo)準(zhǔn)考核指標(biāo)，有的鍋爐的爐渣含碳量甚至超過了20%。

固體未完全燃燒熱損失q4影響很大，應(yīng)重點控制。造成該區(qū)域工業(yè)鍋爐固體未完全燃燒熱損失q4偏高的主要原因有以下幾個方面：①鍋爐運行參數(shù)不合理。未根據(jù)使用負(fù)荷及煤種來調(diào)整煤層厚度、爐排轉(zhuǎn)速、配風(fēng)等參數(shù)至合理狀態(tài)。②鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。部分鍋爐在設(shè)計的時候，熱力計算、煙風(fēng)阻力計算選用參數(shù)不對，導(dǎo)致設(shè)計的鍋爐結(jié)構(gòu)存在缺陷。③使用低于設(shè)計煤種的煤。表現(xiàn)為揮發(fā)分低、灰分高、熱量低，粒度及水分皆達不到要求，從而降低了鍋爐燃燒效率。④鍋爐維護保養(yǎng)不到位。在使用過程中存在爐墻、爐拱、爐排損壞的情況，改變了燃燒條件，而使用單位重視度不夠，導(dǎo)致爐渣未燃盡。

2.3 爐體外表溫度

GB/T 15317—2009要求爐體側(cè)面溫度不大于50℃，爐頂溫度不大于70℃。分析在用鍋爐能效測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，部分鍋爐壁溫在60℃以上。測試中通過對爐體的紅外熱成像分析，溫度較高的地方主要在爐門、爐前、爐后，以及爐體漏風(fēng)處。部分鍋爐保溫很差，局部溫度達到100℃。散熱損失一般在1%～3%之間，但是只要鍋爐保溫做得好，散熱損失是很容易控制的，散熱損失也能降下來[3]。

3 節(jié)能狀況分析

部分節(jié)能措施雖不能明顯提高鍋爐本體熱效率，但是能大幅節(jié)約燃料和成本，如冷凝水回收利用、電機變頻技術(shù)等。另一個普遍影響節(jié)能的重要原因是鍋爐存在大馬拉小車、負(fù)荷不穩(wěn)定、頻繁啟停等現(xiàn)象。鍋爐長期存在負(fù)荷較低的現(xiàn)象，由于鍋爐并未進入最佳燃燒狀態(tài)，造成鍋爐效率偏低。鍋爐負(fù)荷不穩(wěn)定，鍋爐在頻繁啟停的過程中反復(fù)調(diào)整，造成效率偏低。通過測試過程中的調(diào)查可以看出，節(jié)能狀況與使用單位管理水平有很大的關(guān)系，往往使用單位管理水平較高的，鍋爐效率較高。使用單位可以通過以下措施改善鍋爐節(jié)能現(xiàn)狀：①建立節(jié)能管理制度，將節(jié)能納入考核，并切實有效執(zhí)行。②對產(chǎn)汽、水電用量及燃料用量進行記錄。③水處理工作到位，水處理設(shè)備包括活性炭、鈉離子交換器等，化驗項目齊全，通過對爐水在線儀表監(jiān)測來控制排污。④采用節(jié)能技術(shù)改造，如在省煤器后加裝空氣預(yù)熱器，冷凝水回收利用，鍋爐全保溫（包括爐門、省煤器及煙道）等。⑤司爐工節(jié)能意識增強。

4 結(jié)論

基于2008—2017年間某區(qū)域448臺工業(yè)鍋爐熱效率測試結(jié)果，闡述了排煙溫度過高、過量空氣系數(shù)偏大、爐渣含碳量偏高、爐表面溫度過高等影響鍋爐熱效率的問題，分析了相關(guān)因素，并提出了工業(yè)鍋爐節(jié)能的有力措施。為鍋爐的在線監(jiān)查和動態(tài)監(jiān)管提供了依據(jù)，并且為以后鍋爐節(jié)能減排技改方案的制訂提供了參考。