工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗現(xiàn)狀及節(jié)能措施

豆永飛

（甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院,甘肅 蘭州 730050）

1 前言

工業(yè)鍋爐，主要是指利用各種燃料、電或者其它能源，為使用單位提供蒸汽、熱水或者其它高溫介質(zhì)的設(shè)備，是相對電站鍋爐而言。

2018 年11 月30 日，市場監(jiān)管總局、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)鍋爐節(jié)能環(huán)保工作的通知》，通過此文件的發(fā)布，可以看出工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作勢在必行。趙欽新等[1]指出工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的效果不太明顯，主要在于人、料、爐、機(jī)、控五個方面不能綜合協(xié)調(diào)發(fā)展，能源政策和社會環(huán)境對工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的壓力不大，節(jié)能降耗還停留在單純的技術(shù)上，缺乏更深層次的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性管理和科學(xué)化管理的思考。為了進(jìn)一步提高工業(yè)鍋爐的熱效率，降低能源消耗，減少環(huán)境污染，推進(jìn)工業(yè)鍋爐節(jié)能管理工作就是適應(yīng)新的發(fā)展趨勢。

2 工業(yè)鍋爐熱效率低的主要原因及節(jié)能潛力分析

通過最近這幾年對工業(yè)鍋爐檢驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)，實(shí)際現(xiàn)場在用工業(yè)鍋爐大多都沒有配置節(jié)能監(jiān)測儀表，有些雖然配置了節(jié)能監(jiān)測儀表，但是損壞比較嚴(yán)重，沒有參考價值，運(yùn)行人員只能根據(jù)自己的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，做出相應(yīng)的調(diào)整，較難使鍋爐處在最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行工況。大部分燃煤工業(yè)鍋爐自動化控制水平相對低，運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度比較大，鍋爐不能根據(jù)天氣或者負(fù)荷變化來調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，這樣會導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行熱效率偏低。還有一部分運(yùn)行人員，對節(jié)能降耗沒有概念，不懂什么是節(jié)能降耗，只知道保證鍋爐安全運(yùn)行就行，這樣一來，節(jié)能降耗就成了一句喊口號的標(biāo)語，沒有實(shí)際意義。

在實(shí)際測試過程中還發(fā)現(xiàn)仍有一部分工業(yè)鍋爐沒有配備相應(yīng)的水處理設(shè)備，由于給水或者鍋爐水水質(zhì)不好，導(dǎo)致鍋爐受熱面結(jié)垢、積渣嚴(yán)重，這樣一來，不但降低了傳熱效率，還增加了鍋爐的安全隱患。再有鍋爐輔機(jī)與鍋爐不配套，鼓、引風(fēng)機(jī)和水泵配套不是偏大就是偏小，即使與鍋爐參數(shù)相當(dāng)，但由于鍋爐長時間低負(fù)荷運(yùn)行，這樣鍋爐與輔機(jī)都不能在最佳區(qū)域運(yùn)行，也會造成能源浪費(fèi)。另外就是由于國家環(huán)保政策，增加脫硫脫硝的這一部分鍋爐，改造完成之后，由于新增的脫硫脫硝設(shè)備，增加了煙氣的阻力，但是鼓、引風(fēng)機(jī)還是原來的設(shè)備，這樣就使得鼓、引風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程和流量與鍋爐不匹配，也會導(dǎo)致鍋爐熱效率低下，浪費(fèi)燃料，污染環(huán)境。

測試過程中發(fā)現(xiàn)影響鍋爐熱效率的主要參數(shù)是過量空氣系數(shù)、CO 含量、排煙溫度、爐渣含碳量、鍋爐外表面溫度。

2.1 過量空氣系數(shù)偏大

鍋爐過量空氣系數(shù)偏大，就會導(dǎo)致爐膛溫度降低，煙氣量增大，大部分熱量被煙氣帶出，鍋爐熱效率下降。造成過量空氣系數(shù)過大的主要原因有：（1）鍋爐配風(fēng)不合理，對于鏈條爐排鍋爐，由于燃料在爐排上的燃燒過程是沿爐排長度方向分布的，每個階段所需的空氣量是不同的，但是，運(yùn)行人員往往忽略這一點(diǎn)，導(dǎo)致整個進(jìn)風(fēng)量都偏大，還有就是風(fēng)室密封不好，導(dǎo)致各風(fēng)室之間互相串風(fēng)，對于燃油氣鍋爐，主要是有些燃燒機(jī)不能根據(jù)燃料量調(diào)整送風(fēng)，始終保持大火燃燒時的風(fēng)量，這樣就使過量空氣系數(shù)偏大；（2）鍋爐漏風(fēng)可能是各門孔等裝置密封不好，煙道焊接部位開裂或者檢查孔密封不良等引起的；（3）運(yùn)行人員對鍋爐基本知識、節(jié)能技術(shù)認(rèn)識不足，單純根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為加大風(fēng)量燃燒就越充分以及鍋爐未配置氧量表計等儀表。

2.2 CO 含量過大

鍋爐煙氣中CO 含量過大，說明燃料燃燒的不充分，主要就是燃料與空氣混合不好，或者空氣量太少所致，主要原因有：燃燒設(shè)備與所使用的燃料不匹配，爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等，比如生物質(zhì)鍋爐，基本沿用的就是鏈條爐排，也沒有加裝二次風(fēng)，導(dǎo)致燃料不能充分燃燒，CO 產(chǎn)生量較多。

2.3 排煙溫度高

排煙熱損失在鍋爐熱損失之中占據(jù)很大一部分比例，主要取決于排煙溫度和煙氣容積。一般排煙溫度每提高15 ℃左右，鍋爐熱效率降低1%左右。排煙溫度偏高的原因主要有：（1）運(yùn)行其間對鍋爐沒有及時維護(hù)，鍋爐水水質(zhì)不良，導(dǎo)致受熱面積垢含水渣等，這將導(dǎo)致傳熱效率降低，使煙氣中的熱量不能有效利用而被排放；（2）設(shè)計人員在設(shè)計過程中，由于熱力計算過程中選取傳熱系數(shù)不合理，導(dǎo)致鍋爐受熱面面積偏小，排煙溫度升高；（3）有些鍋爐雖然配置省煤器等尾部受熱面，但是，在實(shí)際運(yùn)行過程中由于省煤器漏水或其他原因，將省煤器斷開不用，這也會導(dǎo)致排煙溫度升高。對于有機(jī)熱載體鍋爐，為了保證鍋爐內(nèi)煙氣與導(dǎo)熱油的傳熱溫差，往往出口煙溫較高。

2.4 爐渣含碳量高

爐渣含碳量高則說明固體不完全燃燒熱損失過高，導(dǎo)致爐渣含碳量高主要原因有：鍋爐的料層厚度偏厚、爐排運(yùn)行速度過快；燃料水分過大或揮發(fā)成分太少，導(dǎo)致燃料著火困難，燃燒時間過短不能充分燃燒，造成爐渣含碳量高；鍋爐的容積熱負(fù)荷及斷面熱負(fù)荷選取不合理，導(dǎo)致爐膛的幾何尺寸設(shè)計不合理，以及爐拱的布置、二次風(fēng)的配置、燃燒器的安裝位置等，都會影響燃料的整個燃燒過程。

2.5 散熱損失過大

按照TSG G0002—2010 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》的要求，爐墻、煙道、各種熱力設(shè)備和閥門要有很好的保溫性和密封性能。在環(huán)境溫度是25 ℃，與門（孔）相距300 mm 的爐體外表面溫度不能超過50 ℃，爐頂溫度要低于70 ℃[2]?，F(xiàn)場實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)爐體外表面溫度超過100 ℃的工業(yè)鍋爐數(shù)量還比較多，這樣引起的散熱損失也是比較嚴(yán)重的，同時保溫材料出現(xiàn)的破損、脫落等現(xiàn)象，也增大了散熱損失。

下面分別通過實(shí)際測試數(shù)據(jù)，對燃煤和燃?xì)忮仩t節(jié)能潛力做簡要計算說明。

某單位一臺DHL29-1.25/95/70-AⅡ的鍋爐，該鍋爐的運(yùn)行熱效率只有62.99%，如果該單位注重鍋爐節(jié)能減排工作，加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理，使其鍋爐運(yùn)行熱效率控制在80%左右，假設(shè)用戶使用的燃料低位發(fā)熱量為20 000 kJ/kg 二類煙煤，則其節(jié)能效果可以測算如下:

（3）節(jié)能后每小時的節(jié)煤量為8 286.9－6 524.9＝1 762（kg）。

（4）按年運(yùn)行200 d，每天工作16 h 計算，則整年節(jié)煤量為：每小時節(jié)煤量×日運(yùn)行時間×年運(yùn)行天數(shù)=1 762×16×200=5 638.4（t）。

若以每噸原煤及運(yùn)費(fèi)690 元計，則節(jié)能后每年可節(jié)約燃料費(fèi)用達(dá)389 萬元。

某單位一臺WNS 14-1.25/95/70-Q 的供暖鍋爐，該鍋爐的運(yùn)行熱效率為88%，雖然看起來效率比較高，但是離設(shè)計值的92%還有一定差距，如果該單位同樣注重鍋爐節(jié)能減排工作，加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理人員技術(shù)水平，使其鍋爐運(yùn)行熱效率達(dá)到設(shè)計值92%，假設(shè)用戶使用的燃料低位發(fā)熱量為36 000kJ/kg，則其節(jié)能效果可以測算如下:

（4）按年運(yùn)行150 d，每天工作20 h 計算，則整年節(jié)氣量為：每小時節(jié)氣量×日運(yùn)行時間×年運(yùn)行天數(shù)=69.2×20×150=207 600（Nm3）。

若以每標(biāo)準(zhǔn)立方天然氣2.71 元計，則節(jié)能后每年可節(jié)約燃料費(fèi)用達(dá)56.3 萬元。

通過以上簡單計算，可以看出，增強(qiáng)企業(yè)節(jié)能減排意識，加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行人員節(jié)能技術(shù)水平，使鍋爐處在一個最佳的運(yùn)行熱效率下，對企業(yè)來說可以節(jié)省一筆不小的運(yùn)行費(fèi)用，對國家來說減少不可再生燃料的浪費(fèi)。

3 工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的主要措施

工業(yè)鍋爐主要通過以下幾個方面來減少燃料消耗，提高鍋爐熱效率。

3.1 政府監(jiān)管方面

政府部門應(yīng)大力開展工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗及工業(yè)鍋爐節(jié)能知識宣傳大型活動，加大力度宣傳工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的必要性和有效性，力爭在全社會營造一個工業(yè)鍋節(jié)能降耗的良好氛圍，使鍋爐使用單位人員都積極參與進(jìn)來。管理部門應(yīng)將工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗工作與安全工作放在同等重要的位置，及時督促使用單位按照TSG G0002—2010 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》建立健全工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗工作的相關(guān)管理制度和考核制度，以提高管理人員和作業(yè)人員在實(shí)際運(yùn)行中深抓節(jié)能工作的積極性[3]。

積極向全社會推廣能源合同管理模式，2010 年4 月2 日，國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委、財政部、人民銀行、稅務(wù)總局四部門《關(guān)于加快推行合同能源管理促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見的通知》，這是合同能源管理模式開展的一個良好開端，雖然我國在推進(jìn)合同能源管理過程中面臨很多困難，但大多數(shù)人都看好這個新模式，合同能源管理必將在我國節(jié)能降耗歷程中發(fā)揮重要作用。

3.2 余熱利用方面

（1）加裝余熱回收裝置，可以通過在鍋爐尾部煙道中加裝節(jié)能器、冷凝器或空氣預(yù)熱器等余熱利用裝置，來回收高溫?zé)煔庵械臒崃?，達(dá)到降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率、有效減少燃料消耗量的目的，同時，還可以改善除塵及脫硫脫硝設(shè)備的工作條件，降低鍋爐污染物排放。

（2）加裝冷凝水回收裝置，大多數(shù)在用工業(yè)鍋爐的排煙溫度都偏高，基本在160～300 ℃左右，這樣煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，使得這一部分汽化潛熱不能有效利用。如果在尾部加裝冷凝器，就能將排煙溫度控制在60 ℃左右。據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計[4]，燃油、氣工業(yè)鍋爐，排煙溫度每降低15 ℃，排煙熱損失可降低1%左右。同時，生產(chǎn)或生活用蒸汽產(chǎn)生的冷凝水也是一種優(yōu)質(zhì)的軟化水，如果回收作為鍋爐的給水，也是節(jié)約能源的一種體現(xiàn)。

3.3 鍋爐運(yùn)行管理方面

使用單位應(yīng)根據(jù)單位自身的用熱量，選擇合理的鍋爐臺數(shù)和鍋爐功率，避免出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象；對于運(yùn)行中節(jié)能監(jiān)控表計安裝不符合要求的，使用單位應(yīng)按照相應(yīng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，及時合理地加裝節(jié)能監(jiān)控表計；運(yùn)行過程中司爐工應(yīng)加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理水平，選擇合理的配風(fēng)量，使燃料完全充分地燃燒，從而減少氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失，同時，加強(qiáng)鍋爐外表面的保溫，減少散熱損失。

鍋爐使用單位及時按照TSG G0002—2010 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》建立鍋爐節(jié)能管理制度，如節(jié)能目標(biāo)責(zé)任制、鍋爐及其系統(tǒng)日常節(jié)能檢查制度、鍋爐作業(yè)人員經(jīng)濟(jì)運(yùn)行知識教育培訓(xùn)制度等，從而進(jìn)一步提高作業(yè)人員的節(jié)能意識。

對工業(yè)鍋爐使用單位領(lǐng)導(dǎo)、相應(yīng)管理人員和作業(yè)人員應(yīng)進(jìn)行“三級”節(jié)能培訓(xùn)，主要培訓(xùn)內(nèi)容是：對企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)加強(qiáng)國家政策及節(jié)能知識的宣傳培訓(xùn)，強(qiáng)化企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能意識；對相應(yīng)管理人員應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能降耗專業(yè)知識的培訓(xùn)，端正節(jié)能降耗工作的態(tài)度；對作業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能降耗基本知識的宣傳和實(shí)操培訓(xùn)，提高操作技能以及綜合素質(zhì)和專業(yè)能力。鍋爐使用單位的作業(yè)人員在上崗培訓(xùn)考核中，應(yīng)增加節(jié)能降耗實(shí)際操作的相關(guān)內(nèi)容，為鍋爐作業(yè)人員在以后的鍋爐運(yùn)行中，養(yǎng)成良好的節(jié)能降耗習(xí)慣；對水處理作業(yè)人員的培訓(xùn)應(yīng)包含鍋爐安全運(yùn)行知識、鍋爐節(jié)能知識、鍋爐基本結(jié)構(gòu)原理、鍋爐的停爐保養(yǎng)及相應(yīng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容[5]。

4 總結(jié)

目前，工業(yè)鍋爐在我國仍扮演重要的角色，雖然近幾年國家一直提倡節(jié)能環(huán)保，始終堅持節(jié)能環(huán)保政策，但工業(yè)鍋爐使用單位仍存在很多問題，包括工業(yè)鍋爐使用節(jié)能意識不強(qiáng)、鍋爐長期低負(fù)荷運(yùn)行、鍋爐保溫缺失、鍋爐配風(fēng)不合理、冷凝水未回收、鍋爐排煙溫度偏高、節(jié)能監(jiān)控表計不全等諸多問題。因此，通過相應(yīng)政策引導(dǎo)及節(jié)能知識宣傳，改善工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗現(xiàn)狀，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。