鍋爐房節能降耗措施探討

上海市特種設備監督檢驗技術研究院 朱傳標

0 引言

我國“十一五”規劃提出了具有重要戰略意義的節能減排的目標。節能降耗關系到經濟社會的可持續發展，是全面貫徹落實科學發展觀，轉變經濟增長方式，進一步增強我國綜合竟爭力的重大舉措。為此，我國出臺了一系列的法律法規。為認真貫徹落實《能源法》對質量技術監督部門的新要求，落實新修訂的《特種設備安全監察條例》，確保鍋爐房熱力設備安全、經濟運行，增強節能降耗效果，完成節能降耗目標任務，本文分析了目前導致鍋爐房能耗較高的主要因素，并介紹幾種鍋爐房節能降耗的可行措施。

1 鍋爐房能耗及其主要影響因素

1.1 鍋爐房能耗與能耗指標

鍋爐房 是指設有鍋爐及其附屬設備、水處理設施、水泵及分汽（水）缸等相關承壓設備的廠房。其任務主要是將燃料燃燒放出的熱量轉換成蒸汽和水，為相關用戶提供熱能。因此，可以將鍋爐房看作一個能量轉換系統劃定邊界，按照能量平衡的準則，來評價其能量的有效利用率，以考核鍋爐房的能耗經濟性。

鍋爐房能耗 是指在統計期內鍋爐房消耗的一次能源（如煤、油、氣等）、二次能源（如電）和能耗工質水等折算為標準煤量的綜合能耗。統計水、電耗量時，應以整個系統為對象，包括鍋爐房及其輔助設備房、以及附屬鍋爐房的熱交換站，軟水站、煤場、渣場等的水、電用量。

鍋爐房能量單耗 是指鍋爐房每生產一噸標準蒸汽所耗用的千克標準煤量。

鍋爐房能耗指標 JB/T50158《工業鍋爐房能耗分等》標準中列出了評定鍋爐房能耗等級的指標，如表1所示。

表1 鍋爐房能耗分等表

單耗指標達不到三等指標的屬于等外。

1.2 影響鍋爐房能耗的主要因素

1）鍋爐實際運行參數與設計參數不符、爐型和燃料配置不匹配等原因，造成能耗過高。

通常鍋爐選型時，應通過合理計算確定鍋爐容量，并根據供應的燃料種類選擇爐型，但實際應用時較難做到。目前我國在用工業鍋爐中約 85%是燃煤鍋爐，主要是鏈條爐排鍋爐，普遍存在運行負荷較額定負荷低的狀況，且運行狀況欠佳，爐渣含碳量高，過量空氣系數較大，排煙溫度高，因此熱效率一般均低于設計效率。

2）控制系統自動化程度低。

工業鍋爐運行自動化程度較低，現有自控系統主要起保證鍋爐安全運行的作用，如高低水位報警及聯鎖保護、超壓報警裝置等，且不少小型鍋爐的這些功能也因維護保養不足而常處于非正常狀態。對于燃煤鍋爐燃燒工況基本沒有自動調節，主要依靠司爐人員憑經驗觀察調節，往往片面注重安全而忽視了節能經濟燃燒，缺乏基本的自動控制系統，以致鍋爐運行效率普遍偏低，往往只有65%左右。

3）鍋爐房蒸汽管道和耗能設備保溫差。

在用工業鍋爐爐體、蒸汽管道及耗熱設備大多數采取簡易保溫，加之維修不力，散熱損失嚴重；各種管道、閥門漏汽漏水，浪費嚴重，導致大量熱量在傳輸過程中散失。

4）鍋爐房給水質量較低，冷凝水回收較差。

目前不少鍋爐房不注重水質處理，鍋爐水質處理工作形同虛設，給水質量達不到GB/T1576《工業鍋爐水質》標準要求，導致鍋爐結垢，直接影響鍋爐傳熱及熱效率；冷凝水的回收利用更差，大多直接排放，既浪費了燃料，又浪費了高質量的鍋爐給水。

5）鍋爐房管理人員及司爐人員技術素養不高。

多年來，企業配備專職技術人員從事工業鍋爐運行管理較欠缺，且司爐人員的文化水平偏低。據測試，在爐型、煤種、用汽等條件相同的情況下，由于操作水平的差異，工業鍋爐運行效率可相差3～10個百分點，這種情況直接影響了鍋爐的安全經濟運行和節能降耗。

2 鍋爐房系統節能降耗的有效措施

從能源利用的觀點來看，鍋爐房的節能降耗應從鍋爐設備、熱力系統和綜合管理等方面全面考慮。

2.1 鍋爐設備節能降耗技術

鍋爐設備節能降耗從根本上講是要應用節能新技術開發先進的鍋爐產品，但是，目前在用工業鍋爐量大面廣，運行相對落后的情況，在較長的時間內不會改變，因此，對工業鍋爐進行節能改造極為重要。

1）燃煤鍋爐煤斗改用分層給煤裝置。

分層給煤裝置主要是改進鍋爐的給煤技術，一般是在落煤口安裝給煤器，達到落煤疏松和控制加煤量的目的，通過篩選裝置將煤按粒度分檔，使爐排上的煤按不同粒徑范圍有序地分成二層或三層，即將原煤中的塊、末自下而上松散地分布在爐排上，以利于配風均勻、合理，提高燃燒效率，減少灰渣含碳量，可獲得5%～10%的節煤率，如圖1所示。

2）燃油（氣）鍋爐加裝余熱回收節能裝置。

余熱回收節能裝置（余熱節能器）是安裝在燃油（氣）鍋爐給水泵與鍋筒之間的利用尾部煙氣余熱加熱給水的一種設備，其工作原理與燃煤鍋爐中的省煤器基本相同。它有承壓式和常壓式兩種，均能降低排煙熱損失，有效提高鍋爐熱效率，如圖2所示。

3）燃氣鍋爐選用冷凝式鍋爐。

冷凝式鍋爐是指能夠從鍋爐排放的煙氣中吸收水蒸氣所含的汽化潛熱的鍋爐（圖3）。這類鍋爐利用低溫水將排煙溫度降到很低，可至50℃～70℃，因此不僅煙氣將顯熱傳遞給水或蒸汽，而且還將其中所含水蒸氣冷凝后釋放的汽化潛熱傳遞給它們，以供有效利用，冷凝式鍋爐的熱效率比傳統的鍋殼鍋爐高10%～17%，不僅節能，而且在煙氣中水蒸氣冷凝的同時，可以除去煙氣中的有害物質，達到了提高熱效率、減少污染的節能環保雙重效應。冷凝式鍋爐采用高性能的外殼保溫和密封材料。

2.2 鍋爐房系統節能降耗技術

鍋爐房系統是指熱能發生、輸送和再利用的綜合系統，除了熱能發生系統即鍋爐外，還包括輔機系統、管道系統、工質回收系統等，這些系統的運行情況與鍋爐房的節能降耗有直接關系，在某些情況下，其節能潛力比鍋爐本身要大得多。因此，應予以充分重視。

1）鍋爐房輔機系統的節能改造。

泵和風機是鍋爐房的主要輔機，也是鍋爐房的主要耗電設備，其運行參數與鍋爐房耗能量和熱效率直接相關。泵和風機選型時都以額定負荷為依據，但在運行中給水量和風量均隨鍋爐負荷而變化，采用變頻調速技術，按負荷需要調節風量與水量，維持鍋爐運行的最佳工況，既可節約燃煤，又可節約耗電量，為此應將泵和風機的手工控制或半自動控制改造成全自動控制，實現計算機實時全程控制。這類改造，在鍋爐負荷變化較大較頻繁時，節能效果尤為明顯。采用變頻技術，泵和風機普遍可節電30%～40%。此外，爐排電機采用變頻調速裝置，也可根據需要控制爐排的速度，從而達到最佳燃燒工況，以提高鍋爐的熱效率，同時可減少一氧化碳、二氧化硫等的排放，以保護環境。采用實時計算機全程控制管理，有效利用了能源，節能率可達7%左右。

2）鍋爐房熱力管道系統的節能改造。

熱力管道系統是鍋爐房與熱用戶連接的橋梁，節能潛力很大，對其實施隔熱保溫、定期檢修，能取得明顯的節能效果。采用熱力管道直埋技術，能有效降低基礎投資和運行費用，直埋敷設與地溝敷設比較，不僅具有節省用地、方便施工、減少工程投資和維護工作量小的優點，同時由于采用導熱系數極小的聚氨酯硬質泡沫塑料作保溫材料，熱損失大大低于地溝敷設。對于架空和地溝敷設的供熱管道，也應使用新型保溫材料。此外，必須重視對法蘭、閥門及各類管道附件采取的保溫措施，以降低整個供熱管網的熱損失?！芭苊暗温笔枪峁芫W的老問題，不僅直接影響鍋爐房的效能，也威脅到鍋爐房的安全運行，因此，必須提高供熱管網的日常維護保養和定期檢修的質量，這對提高鍋爐房的效率起著重要的作用。

3）鍋爐房工質回收系統的節能改造。

蒸汽經過用熱設備后生成的冷凝水水質好，且溫度可達60－100℃，但90%以上在用工業鍋爐的用戶未對冷凝水進行回收，而當廢水排掉了。若能對凝結水采用多區段過濾附加鍋內加藥法進行綜合回收利用，不僅減輕了水處理的負荷，節省了水處理費用，同時提高了給水溫度，降低了燃料耗量，通常給水溫度每提高6℃，可節約燃料1%。從已有的冷凝水回收案例來看，節能可達10%～12%。為降低鍋爐排污熱損失，應加強鍋爐給水品質控制，并盡可能減少鍋爐排污量，同時應采取措施回收排污熱量。鍋爐房熱力系統的排污量應控制在5%以下，最好為2%左右。此外，可采用加裝排污擴容器及換熱器來回收部分排污熱量，以起到節能降耗的作用。

2.3 鍋爐房節能降耗的綜合管理

為了實現鍋爐房節能降耗的指標，按一定的管理原理和方法進行計劃、組織、協調、控制,使鍋爐房系統內部的各種要素（人、財、物、時間、事件、信息等）朝著節能降耗的目標,相互協調高效運轉的過程，稱為鍋爐房節能降耗綜合管理。其內容主要包括燃料的合理供應，鍋爐、管網和用熱設備的運行調度，管理人員、司爐人員的技能培訓，運行班組間的節能考核，各種節能管理法規的宣傳貫徹，鍋爐房專業化管理模式的實施推行等。

1）鍋爐房燃料計量考核節能管理。

鍋爐房燃料管理的目的是節約能源，合理使用燃料，其核心是進行燃料量和質的管理，以便于司爐人員能夠根據燃料品質的差異合理進行燃燒調節，不僅對提高燃燒效率有較明顯的作用，還為管理者開展能效考核提供基礎數據。燃料管理包括：燃料的進廠驗收，涉及按購貨單據核對進廠燃料的品質、過秤并記錄入帳；燃料的分區存放，涉及按燃料的種類、價格及進廠日期分區存放并標明燃料特性；燃料品質的調整，涉及對不同煤種進行混配并對水分、顆粒度等進行調整；燃料消耗的計量，涉及對每臺鍋爐和每個班組分別計量，按燃料種類記錄消耗情況，做到能耗有指標，單耗有比較，以便開展節能評比。

2）鍋爐房設備、管網和熱用戶平衡調節運行管理。

通常一個熱力管網要連接多個熱用戶，盡管設計采取了管徑調整和閥門控制等許多措施進行水力平衡計算，但還是難以滿足規范規定的壓差平衡標準。為了克服了供熱管網始端用戶過熱、末端用戶不熱的弊病，.近年來鍋爐房設備、管網和熱用戶之間采用平衡調節運行管理的技術，即在熱力管網上安裝平衡閥或自力式流量控制器，實現熱力管網的水力平衡，以保證每個熱用戶的熱媒流量能在計算工況下運行，從而有效地降低了鍋爐房設備、管網和熱用戶的運行能耗。

3）加強鍋爐房的人員管理，重視節能培訓，實行經濟考核。

鍋爐房管理人員和司爐人員的技術水平對鍋爐運行效率起到重要作用，應對鍋爐房管理人員和司爐人員進行強化培訓，幫助他們熟悉掌握系統和設備功能，以提高他們專業知識和技能，使系統和設備在最佳狀態下工作；應實行合理的考核獎懲，開展運行班組間的節能競賽，以提高他們的節能意識和責任心。

4）鍋爐房實現專業化委托管理。

鍋爐房實現專業化委托管理是指通過建立完善的現代設備要素和設備合理配置，為鍋爐房提供專業化管理的模式。這種管理模式以現代設備資源的優化組合和有效運行，為社會提供保障，以促進現代設備管理由企業自主管理向全社會專業化委托管理轉化。鍋爐房專業化委托管理，能充分發揮優化資源配置中的基礎作用，更有利于實現現代設備管理的規范化、標準化。積極鼓勵和促進便捷的專業化委托管理服務，是促進鍋爐房系統節約能源、減少污染的有效途徑。如某市有4t/h以上燃煤鍋爐1500臺，平均熱效率不足65%，全年耗煤300萬噸以上。通過調研發現，企業對鍋爐運行的管理水平直接影響著鍋爐熱效率，司爐人員操作水平的差異，可使鍋爐熱效率相差3%～10%。若企業實現專業化委托管理，在專業技術人員的高水平管理和操作下，鍋爐熱效率達到75%以上，節能效果顯著。再如上海某企業能源中心鍋爐房采用專業化委托管理后，充分發揮了現代設備的綜合效能，創造出最佳的設備效益?？梢娚鐣瘜I管理模式可望成為實現鍋爐房節能降耗的新途徑。

3 結束語

鍋爐房節能降耗是一個綜合工程，仍有許多工作要做。鍋爐房節能降耗的可行措施可從鍋爐設備、鍋爐輔機、熱力管道和鍋爐房管理等多方面進行，如設備的節能改造與選用新型節能鍋爐，采用變頻調節和自動控制技術，加強熱力管道的保溫和維護，推廣熱力管道直埋式技術，對凝結水、排污水進行綜合處理提高回收率，加強鍋爐房節能降耗綜合管理，包括燃料的合理供應、鍋爐管網和用熱設備的運行調度、對管理人員司爐人員進行技能培訓、開展運行班組間的節能考核、推行鍋爐房專業化管理模式等內容，上述措施是鍋爐房大幅度節能降耗的根本保證。本文尤為推薦鍋爐房專業化委托管理模式，該模式能充分發揮優化資源配置的基礎作用，更有利于實現現代設備管理的規范化、標準化，有望成為現代鍋爐房節能降耗的新途徑。

[1]上海市質量技術監督局特種設備監察處《工業鍋爐節能技術》

上?？茖W普及出版社 2008.9

[2]朱傳標 周華 《新編工業鍋爐基礎》 上?？茖W普及出版社 2007.10

[3]沈永剛 《現代設備管理》 機械工業出版社 2004.6

[4]章振華 工業鍋爐節能降耗措施的研究《中小企業管理與科技》2010.1