淺談工業鍋爐節能技術（產品）評價體系建立

陸 倩 徐慎忠

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淺談工業鍋爐節能技術（產品）評價體系建立

陸 倩 徐慎忠

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院南通分院 南通 226001）

摘 要：目前我國工業鍋爐整體運行效率低下，響應國家節能號召的鍋爐節能技術與產品繁多，缺少統一的評價方法對其適用性、經濟性和推廣性進行綜合評價。雖然目前國內外的節能評價體系日趨成熟，但多是針對大型電站鍋爐、集中供暖等，對分布較廣、較分散的工業鍋爐節能技術（產品）借鑒性不足。未來可以采用文獻研究為基礎、工程分析與問卷調研相結合的方式，輔以實驗驗證、典型案例分析、數值仿真模擬等方法，形成定性、定量相結合，技術與市場相結合，安全與節能相結合的多元工業鍋爐節能技術（產品）評價指標模型。

關鍵詞：鍋爐節能 評價體系 研究現狀 展望趨勢

1 當前鍋爐節能形勢

近年來，我國鍋爐向大容量、高參數方向發展，作為重要的能量轉換設備，電站鍋爐在生產制造和運營管理方面均已接近國外先進水平，但工業鍋爐由于保有量大、分布廣、能耗高、污染重，能源消耗與污染排放列居中國工業行業第二位，高于鋼鐵、石化等高耗能行業，與國外相比仍有一定的差距［1］。據工信部統計，我國2012年底燃煤工業鍋爐達46.7萬臺，年消耗原煤約7億t，占全國煤炭消耗總量18%以上，整體運行效率比國際先進水平低15%左右。因此，我國的工業鍋爐的節能發展具有巨大潛力。

為推動工業鍋爐節能工作的穩步向前，自2008年4月1日《中華人民共和國節約能源法》實施以來，國家質量監督檢驗檢疫總局始終關心高耗能特種設備節能工作，當年發文提出《關于推進高耗能特種設備節能監管工作的指導意見》（國質檢特函〔2008〕264號），并且自2009年開始，連續三年指示做好當年高耗能特種設備節能工作（質檢特函〔2009〕27號、質檢特函〔2010〕19號、質檢特函〔2011〕36號），每年節能工作重點均提及工業鍋爐。同時有TSG G0002—2010 《鍋爐節能技術監督管理規程》［2］和TSG G0003—2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》［3］等特種設備安全技術規范更新，一方面從設計節能審查、定型能效測試等制造源頭保證工業鍋爐能效水平，另一方面從鍋爐能效測試平臺、節能技術甄選等使用環節推動工業鍋爐節能進步。

此外，為盡快走出當前工業鍋爐整體運行效率低下的困局，國家和各地方政府也通過資金扶持和地方政策多面推進節能工作的開展。工信部近日編制印發了《燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案》，從多方面細致部署工業鍋爐節能工作，要求到2018年完成高效鍋爐50萬蒸噸的推廣，提高高效燃煤鍋爐市場占有率至40%，淘汰40萬蒸噸落后燃煤鍋爐，節能改造40萬蒸噸燃煤鍋爐，推動高效鍋爐制造基地建立，培育高效鍋爐骨干企業，將燃煤工業鍋爐平均運行效率提高6%等。

2 鍋爐節能技術（產品）分類

為響應國家政策號召，滿足市場節能需求，我國近年來工業鍋爐節能技術有所發展，目前國內外較為典型的工業鍋爐節能技術主要有以下幾大類［4-5］：

1）鍋爐燃燒技術改良節能，包括改造爐拱調節爐內高溫區分布、分層燃燒提高燃燒效率、煤粉復合燃燒提高劣質燃煤燃燒質量、合理送風調節燃燒、燃燒自動化適應鍋爐的不同運行工況等，這些方法主要都是保證燃料充分高效燃燒，降低飛灰、爐渣等可燃物含量，控制排煙溫度，從而提高鍋爐熱效率。

2）煙氣系統余熱回收節能，包括鋁合金、不銹鋼、石墨等各類材質的煙氣尾部余熱回收裝置、熱管余熱回收技術、實現余熱與凝結水雙項回收的冷凝鍋爐技術等，該類節能技術主要通過降低鍋爐排煙溫度，減少鍋爐排煙熱損失，進而提高鍋爐熱效率。

3）汽水系統節能，例如適應鍋爐波動負荷節能的蓄能裝置、凝結水與廢蒸汽回收等方式，通過在汽水系統的能源合理收集與利用，將相同的能源投入得到更多產出回報，提高能源的利用效率。

4）水處理技術促進節能，主要是去除水垢提高受熱面換熱效率和減少排污或排污水熱能利用減少熱損失等。

5）輔機設備節電方向，包含選用高效節能型的鍋爐鼓、引風機和給水泵、電機變頻調速技術的應用等，都是通過減少鍋爐配套輔機的用電量，實現鍋爐系統耗電量的減少。

6）鍋爐運行維護促進節能，包括鍋爐自動化控制技術、鍋爐滿負荷運行、定期清除積灰、預防跑冒滴漏、合理保溫等，有的措施是提高鍋爐能源產出與能源投入的比值，有的措施則直接減少鍋爐運行的散熱損失。

7）其他節能技術，例如自動真空除氧代替傳統熱力除氧，減少鍋爐除氧用蒸汽，從而增加鍋爐蒸汽產出。

以上節能技術不斷發展，并相繼研發出各類節能產品，品種繁多。例如，劉克平［6］以鍋爐變頻調速節能為例，針對鍋爐燃燒過程的面向節能降耗生產過程的控制與優化技術，總結了變頻調速在鍋爐燃燒過程節能控制中的優越性。張世軍［7］基于分離型冷凝式燃氣鍋爐，通過工業性能測試證明常規燃氣鍋爐加裝冷凝換熱器，可將鍋爐熱效率提高10%左右。項建鋒等［8］研究新型節能拱結構用來改造有機熱載體爐，可以最大限度提高前段動力燃燒區的溫度，延長煙氣爐內逗留，起到節能和降低排煙污染的作用。

但是，各單位對工業鍋爐節能技術（產品）的特點各執一詞，研究深度多止于開發試驗階段或者驗證定性階段，研究結論中定性指標多、定量指標少，技術性指標多、經濟性指標少，特殊性指標多、普遍性指標少，缺少統一的評價方法對評價技術（產品）的適用性、經濟性和推廣性進行綜合評價。

3 節能技術（產品）評價體系的研究

3.1國外研究現狀

國外開展節能評價指標體系研究起步較早，由于研究主體的不同，各國的研究方向和研究成果也有所不同。例如，英國構建涉及43個子指標的能源指標體系，基本目標為建立環境友好、可靠的能源供應、消除家庭能源貧困、建立競爭性的能源市場，指標因素分為主要指標、支持指標和背景指標三大類［9］。歐盟能源效率將成員國之間能源效率比較作為評價目標和落腳點，涉及交通運輸業、服務業、工業、居民生活等多個領域的能效指標，從宏觀層面和微觀層面多個角度，按照能效指數、能耗強度、單位能耗比、擴散指標、目標及調整指標等完成全國及行業范圍內的能源效率利用水平的衡量［10］。國際原子能機構為使評價指標體系更加系統和全面，評價可持續發展能效指標要素涉及經濟活動、社會活動和生態環境等多個范疇［11］。世界能源理事會則主要考慮經濟活動和技術水平，從區域角度和全球角度建立能源效率評價指標體系比較國家之間的能源利用效率和節能政策［12］。

此外，為進一步補充完善能效評價研究成果，國外完成了對能效標準建立和產品節能認證。英國鼓勵推廣能源技術目錄（Energy Technology List）中的節能產品，具有該目錄標識的產品都通過Enhanced Capital Allowance法案。美國從上世紀80年代起就制定了強制性的能效標識和認證制度，并且政府帶頭購買具有能效標識的產品。

國際上能效評價考慮技術水平、經濟結構、社會觀念等因素，從經濟、社會、環境多個角度，全面系統地構建各種評價指標，不經評價定量指標，也考查定性指標，科學分析、合理評估，能夠完成本國或國際間能源利用情況和可持續發展的科學評價或者對比。

3.2我國研究現狀

我國節能評價研究起步相對較晚，近年來受到能源約束效應的影響，能源利用效率得到重視，我國學者也相應開展了一系列的能源效率評價研究，呈現出以下明顯的特征：

1）系統評價對象具體到電站鍋爐、集中采暖、企業能耗、建筑節能等多個方面。

劉海山［13］從節能效果、節能潛力、電廠能效改善質量等方面，分析我國火力發電廠節能現狀和節能管理，建立了火電廠的節能管理評價指標體系和電站鍋爐改造項目后評價方法；嵇遠等［14］以建立供熱鍋爐實施方案綜合評價指標體系，對集中供熱鍋爐燃煤與燃氣方案綜合評判結果進行分析，最終評選出較優實施方案；孫紅霞等［15］建立了油田企業的能耗評價指標體系和能耗預測模型；郭林文［16］、王潤霞［17］則針對不同類型的建筑開展節能研究，并建立相應的建筑節能綜合評價體系。

2）評價體系的指標研究向全面性、整體性不斷完善。

楊明全等［18］以蒸汽鍋爐群為評價對象，構建了包含節能性、環保性、經濟性多目標綜合評價指標體系，客觀地反映鍋爐群在不同條件下運行的綜合效果；熊華文等人［19］開展企業節能綜合評價時，考慮的時效果指標、潛力指標、可持續能力指標、能效改善質量指標和其他輔助指標五個方面；譚忠富等［20］在能源分類的基礎上，結合系統理論建立能源可持續利用系統結構模型。

3）綜合指標評價方法呈現多樣性和針對性。

吳中師［21］采用多層次模糊綜合評價模型探討電站鍋爐安全運行危險因素，并利用二叉樹分類算法判斷所屬安全等級；劉肖［22］利用物元分析理論對火電廠節能進行綜合評價；方衛國［23］建立油田企業節能評價模型時運用數據包絡分析法；白雪蓮等［24］對商場建筑的節能潛力分析則采用應用回歸分析法。

4）節能認證具有國際性和遞進性。

中國節能產品認證是依據我國相關的認證用標準和技術要求，按照國際上通行的產品認證制定與程序，經中國節能產品認證管理委員會確認并通過頒布認證證書和節能標志，屬于國際上通行的產品質量認證范疇。1999年頒布《中國節能產品認證管理辦法》和“節能產品認證標志”，2010年對《中國節能產品認證管理辦法》進行重新修訂，國家質檢總局、國家發展改革委和國家認監委會同國務院有關部門建立節能產品認證部際協調工作機制，共同確定節能產品認證目錄、認證依據、認證結果采信等節能產品認證有關管理事項。此外，國家節能中心于2012年開始組織實施“中國能效之星”評價活動，旨在選擇能效水平領先、核心技術競爭力強，以及節能經濟性、環境友好性和社會認可度高的產品，共涉及家電類、電機類、變壓器、水泵、工業鍋爐等11大類產品。

4 目前評價體系研究的局限性

綜合目前的研究現況，結合全面評價工業鍋爐節能技術（產品）的目標，發現有以下幾點局限性：

1）目前較為成熟的評價體系指標雖有參考性，卻借鑒性不足。與國外能效評價研究相比，國內研究對象更加具體，指標更加明確，在節能系統影響范圍和規模宏大的產業，各自形成一套獨立開展的評價系統（方法），雖然為相應產業節能評價帶來便利，但同時造成了評價方法對其他產業的借鑒性不強，例如電站鍋爐的節能評價指標很多無法適用于工業鍋爐，更無法對應到工業鍋爐節能技術（產品）的評價。電站鍋爐自動化、大型化、連續性的指標，工業鍋爐基本不需考慮，而工業鍋爐管理水平、自動化水平、部件穩定性相對較低，對應考慮部件細節指標無法在電站鍋爐節能評價指標中找到對應項，至于更進一步的工業鍋爐節能技術，其自身經濟性、市場推廣性、地區適應性等指標因素更是無從談起。

2）目前工業鍋爐節能技術評價中所采用的評價方法和衡量標準有待進一步討論。例如GB/T 10180—2003《工業鍋爐熱工性能試驗規程》、GB/T 17954—2007 《工業鍋爐經濟運行》、TSG G0003—2010 《工業鍋爐能效測試與評價規則》等，測量具體要求多，數據評價量級少，并且僅僅側重安全和熱效率兩個方面，程玉珍［25］通過結合實踐工作，已提出《工業鍋爐能效測試與評價規則》在鍋爐系統運行能效評價工作存在的問題。

3）目前節能技術的評價標準和指標體系分值設計上缺少客觀科學性。工業鍋爐節能系統評價時應進行現場調查和驗證測量，以涵蓋涉及的設備和管理因素，但是目前評價卻多以特殊性的測試數據作為評審資料進行評分，顯然不易完成工業鍋爐節能技術（產品）的準確全面評價。最終，節能技術評價的局限性導致在評選出的所謂節能技術或產品或者節能效果不佳，或者難以推廣。

5 工業鍋爐節能技術（產品）評價體系研究展望

當前亟需建立一套全面綜合的工業鍋爐節能技術（產品）評價體系，對工業鍋爐的節能技術（產品）從安全、節能、經濟、可推廣性等方面進行評價，突破現有從節能單方面定性評價節能技術（產品）的局限性，形成定性、定量相結合，技術與市場相結合，安全與節能相結合的多元評價指標模型。通過研究確定評價體系所需的各項指標的評價標準并針對不同類別技術或產品進行量化，并將篩選出的各項指標與評價方法關系化，使得體系模型既能獨立的反映出節能技術自身的特點，又能全面的體現出節能技術的水平、適用性、經濟性和可推廣性，同時將影響評價的人為因素降到最低，使節能技術（產品）評價體系做到客觀、科學、合理，促進工業鍋爐節能技術產業化的良性發展。

此外，工業鍋爐節能技術（產品）綜合評價指標體系的建立，還將減少節能技術發明或者改進時大量人員討論鑒定的浪費。通過相關指標參數的調研與測量，輸入利用評價體系模型建立的軟件，迅速直觀的反映節能技術（產品）的優勢與劣勢，能同時為節能技術（產品）提供企業、鑒定單位、使用企業三方節省費用開支。

工業鍋爐節能技術評價體系構建的重點在于實現評價的全面系統性，提高評價指標客觀性，包括指標選取、指標權重、指標關聯等，研究中主要依靠針對性的研究方法應用和多種方法相輔相成來實現。任何一個節能產品或節能技術都不是孤立的，而是與其應用場合、應用對象以及所處的社會背景緊密相關的，離開這些孤立地評價一項技術或一個產品勢必會失之偏頗。因此必須建立一種綜合的、考慮到各方面因素的評價體系，才能發現和發揮節能產品或節能技術的真正效能，全面系統的評價體系必然是一種“裝置級+系統級+社會級”多層次全局評價。

因此在研究中可以采用文獻研究為基礎、工程分析與問卷調研相結合的方式，對工業鍋爐節能技術（產品）進行整理分類，將節能技術的評價開發于多方合作的平臺之上，初步擬定指標要素及其所占的權重，制定合理的量化標準，通過層次分析和模糊評估方法，將工業鍋爐的節能技術（產品）從社會級指標（安全、節能、經濟、可推廣性等）到系統級指標（安全管理、有害氣體排放、燃煤消耗、輔機用電、設備成本、適用地區等）再進一步到裝置級指標（人員人數、素質、額定工況、50%運行狀態每蒸噸耗煤量燃煤、引風機、鼓風機耗電量等），利用矩陣方法引入模糊評價方法中的隸屬度概念，實現評價系統層次的遞進和關聯，構建評價體系的框架，結合指標因素的確認和權重，確保評價系統的全面系統性。

此外，雖然評價都源自主觀，但都通過有效的客觀約束能夠有效的減少人為主觀的影響。在工業鍋爐節能技術（產品）評價體系建立過程中，為了避免脫離評價體系的實際應用性，除了依靠文獻和問卷方法完善，還可以通過實驗驗證、典型案例分析、數值仿真模擬等方法，對評價指標的選取、量化、關聯方式等各個環節進行驗證和完善。將實驗、案例、仿真等手段應用于綜合評價體系，能夠溝通實際操作因素和原理分析因素，有助于逆向發掘綜合評價指標提升的主要因素，即得到不同節能技術或產品能夠帶來的效能提升潛力，以此來考評節能技術投入的必要性和可行性，引出的其它問題以及產生的新的節能潛力點。

6 總結

整體說來，我國目前工業鍋爐整體運行效率仍舊較低，各類鍋爐節能技術與產品層出不窮，但是市場缺少統一的評價方法對其適用性、經濟性和推廣性進行綜合評價，無法對工業鍋爐節能技術和產品進行比較和衡量。雖然國內外對節能技術已經不斷開展評價體系研究，但多是針對大型裝置或者系統等，工業鍋爐節能技術（產品）的評價可借鑒性不足，但通過參考目前評價體系的建立模式，未來可以文獻研究為基礎、工程分析與問卷調研相結合，結合實驗驗證、典型案例分析、數值仿真模擬，進行定性、定量相結合，技術與市場相結合，安全與節能相結合的多元工業鍋爐節能技術（產品）評價指標模型研究。

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Discussion on Evaluation System of the Industrial Boiler Energy-saving Technology or Products

Lu Qian Xu Shenzhong
(Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Branch of Nantong Nantong 226011)

AbstractAt present， the overall operating effciency of China's industrial boiler was low， and the energy boiler energy-saving technology and product respond to national conserve energy call was various, but there was no unifed comprehensive evaluation method on their applicability， economical effciency and popularization. Although the energy saving evaluation system at home and abroad had been more and more mature, but most aimed at large power station boilers, central heating, etc., with no reference to the sparser industrial boiler energy saving technology (product). In the future, based on literature research, combined with engineering analysis and questionnaire survey, supplemented by experimental verification, typical case analysis and numerical simulation and other methods, the multivariate industrial boiler energy-saving technology (product) evaluation index model combining qualitative and quantitative, technical and market, safety and energy saving could been established.

KeywordsBoiler energy saving Evaluation system Research status Outlook trends

中圖分類號：X933.2

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）04-0068-05

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.04.012

作者簡介：陸倩（1987～），女，碩士，工程師，主要從事鍋爐檢驗、節能、數值模擬分析工作。

收稿日期：（2015-11-03）