一種對鍋爐及其蒸汽輸送系統進行快速檢測與節能診斷的方法

張全佳

摘 要：當前不少企業的鍋爐及其蒸汽輸送系統仍存在設備、技術相對落后，運行管理粗放等問題，能源浪費較為嚴重，亟需解決，這類熱力設備系統也是對企業進行節能診斷的重要內容。但在工程實踐中，對企業進行節能診斷時，發現目前已有的眾多涉及鍋爐熱效率和蒸汽輸送系統的設備檢測、節能監測與節能評價的標準和方法，并不完全適應企業對檢測和節能診斷的實際需要，很多時候甚至是與實際脫節的。為此，提出一種從企業實際需求出發，突出重點，能實現快速檢測，并在此基礎上進行節能診斷，以快速發現關鍵問題和有效解決問題為目標的鍋爐及其蒸汽輸送系統檢測與節能診斷方法。

關鍵詞：鍋爐 蒸汽輸送 檢測 節能診斷 方法

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0062-03

Abstract：There are many problems about boiler and steam transportation system， such as low level of device and technology in use， undelicacy of operation management， they lead to large amount of energy-waste. It is important to carry out energy-saving analysis， however the existing standards or methods of boiler test and steam transportation system testcan not meet practical requirements. A method is put forth that can test boiler and steam transportation system quickly， also key problems of energy-waste would be discovered to guide the energy-saving projects.

Key Words：Boiler；Steam transportation；Test；Energy-saving analysis；Method

鍋爐在工業企業中應用廣泛。鍋爐生產的蒸汽則需通過蒸汽輸送系統輸送到各生產車間。當前不少企業的鍋爐及其蒸汽輸送系統仍存在設備、技術相對落后，運行管理粗放等問題，能源浪費較為嚴重，亟需解決。這類熱力設備系統也是對企業進行節能診斷的重要內容，面對日益增加的節能減排壓力，企業對節能檢測和節能診斷有著廣泛的實際需求，但這種需求顯然不是逐次對單個設備的精確檢測和分析，而是希望能夠實現快速檢測并判斷問題，可以在短時間內完成改進處理，低費、有效解決問題。目前確實有多種針對鍋爐和蒸汽輸送系統的設備檢測、節能監測、節能評價的標準和方法，但這類規范、標準和方法往往注重的是論述嚴密、檢測精確，也存在為檢測而檢測的弊端，并不完全適應企業對節能檢測和節能診斷的實際需要，很多時候甚至與實際脫節。為此，提出一種突出重點，能實現快速檢測，并在此基礎上進行節能診斷，以快速發現關鍵和有效解決問題為目標，針對鍋爐及其蒸汽輸送系統的檢測與節能診斷的方法。

1 問題的提出

目前有多種針對鍋爐的熱效率檢測和節能監測、節能評價的標準和方法，如GB/T10180-2003《工業鍋爐熱工性能試驗規程》、TSG G0003-2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》、GB/T 17954-2007《工業鍋爐經濟運行》、GB 24500-2009《工業鍋爐能效限定值及能效等級》、GB/T 15317-2009《燃煤工業鍋爐節能監測》；TSG G0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》、NBT 47035-2013《工業鍋爐系統能效評價導則》等。涉及蒸汽輸送系統的能效檢測和評價的標準和方法主要有GBT 12712-1991《蒸汽供熱系統凝結水回收及蒸汽疏水閥技術管理要求》、GBT 15910-2009《熱力輸送系統節能監測》、GBT 3486-1993《評價企業合理用熱技術導則》、GB/T4272《設備及管道絕熱技術通則》等。

目前需要解決的問題有以下幾個方面。

（1）對企業來說，蒸汽鍋爐和蒸汽輸送系統從設計到運行都是一體化處理，但實際在做檢測時往往是割裂、分開處理，導致節能診斷無法系統化；（2）對鍋爐的能效檢測以檢測為目的，對節能診斷幫助不大，企業抓不住需改進提高的重點；（3）對蒸汽輸送系統的效率問題重視不夠；（4）蒸汽輸送系統檢測涉及的相應國標、行標檢測方法和能效標準一般比較籠統，且不大適應現場處理和實際解決問題的需要；（5）設備檢測時間長，耗費的時間和精力多，但檢測報告對解決企業實際問題幫助不大。

企業需要一種針對鍋爐及其蒸汽輸送系統的，能突出重點，快速檢測，準確進行節能診斷，低費改進，最終有效解決問題的檢測與節能診斷方法。

2 一種快速檢測與節能診斷的方法

通過對多個工程案例的分析和研究，提出以下一種可實現快速檢測與節能診斷的方法。

2.1 檢測目的與要求

針對企業的實際需求，突出重點，能實現快速檢測，并在此基礎上進行準確的節能診斷，以快速發現關鍵問題和有效解決問題為目標。

2.2 檢測關鍵指標

設置以下檢測指標：一級指標：鍋爐熱效率、疏水閥完好率；二級指標：鍋爐排煙溫度、鍋爐排煙處過量空氣系數、（固體燃料鍋爐）灰渣可燃物含量、疏水閥泄漏率、鍋爐及管道保溫符合性。

2.3 檢測主要設備

（1）全自動煙氣分析儀（不確定度要求：O2±0.2%；CO±5%；SO2±5%；NO±5%；NO2±5%；量程要求：O2 0～25%；CO 0～10 000 ppm；SO2 0～5 000 ppm；NO 0～4 000 ppm；NO2 0～500 ppm；分辨率0.1 ppm）；（2）熱電偶溫度計（精度不低于1.0級，量程要求：0～+400 ℃）；（3）超聲波流量計（不確定度要求：±0.01 m/s；量程要求：0.01～25 m/s）；（4）疏水閥檢漏儀（振動加速度，沖擊脈沖/32 kHz，可測表面溫度；配計算軟件，可計算泄漏量）；（5）紅外熱成像儀（不確定度要求：±2 ℃或±2%；總像素：不低于76 800）。

2.4 檢測與節能診斷程序和方法

2.4.1 檢測與節能診斷程序

檢測與節能診斷程序如圖1所示。

2.4.2 檢測與節能診斷方法

（1）鍋爐熱效率檢測。采用反平衡測試方法。前后兩次檢測方法應相同，無特別要求的均可以采用鍋爐熱效率簡單測試法（TSG G0003-2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》），以快速測定鍋爐熱效率，重點在于快速判明鍋爐的各項熱損失。通過現場檢測對鍋爐過量空氣系數和排煙溫度等關鍵技術指標進行分析判斷，結合鍋爐主、輔設備配置水平及對爐體、風煙道的保溫檢測和泄漏檢查，現場可以形成指導鍋爐燃燒調整等初步節能診斷意見，需要用到的主要檢測設備有全自動煙氣分析儀、熱電偶溫度計、超聲波流量計、紅外熱成像儀。

（2）蒸汽輸送系統疏水閥完好率檢測。利用疏水閥檢漏儀對運行中的疏水閥進行檢測并記錄有泄漏表征的疏水閥數據（如儀器顯示的振動值）。根據疏水閥泄漏嚴重程度，現場可以形成初步的疏水閥處理建議。

（3）鍋爐本體及輸送系統的保溫檢測。利用紅外熱成像儀重點檢測表面破損及超溫部位，記錄所有超溫部位及其表面溫度數據，現場可以形成初步的保溫部分處理建議。

2.4.3 節能診斷要點

（1）鍋爐能效。鍋爐熱效率及排煙溫度、排煙處過量空氣系數等關鍵運行控制技術指標應符合TSG G0002-2010 《鍋爐節能技術監督管理規程》（含“第一號修改單”）規定的要求，如常用鍋爐熱效率：燃天然氣鍋爐應在92%以上（節能目標值98%），燃輕重油鍋爐90%以上（節能目標值96%），一般燃煤（層燃）鍋爐不應低于80%（節能目標值+5%）。節能診斷要點：根據鍋爐熱效率判斷鍋爐的總體能效水平，是否存在改進的空間，是否有改造的價值；根據鍋爐實測運行控制工況，結合使用燃料的質量技術指標、灰渣可燃物含量化驗結果，判斷與鍋爐最優化燃燒工況的偏離程度，在此基礎工業上提出燃燒調整建議；根據鍋爐外表面溫度檢測情況提出保溫方面的改進意見；根據鍋爐泄漏檢查情況提出鍋爐的密封改進建議；是否存在有余熱余能的回收再利用空間等。

（2）蒸汽輸送系統。疏水閥完好率至少應達到95%以上，節能目標值100%。現場檢測判斷為“泄漏”的疏水閥應安排拆開檢視，更換或維修處理；車間冷凝水經技術經濟比較有回收條件的應實現全部回收；熱力管道及附件的保溫不應有嚴重破損，脫落等缺陷，其外表面溫度≥50 ℃，除有特殊要求外，均應考慮保溫處理；熱力管道任何部位保溫層外表面溫度不應高于管內介質溫度45 ℃（依據GBT 15910-2009《熱力輸送系統節能監測》“6考核指標”之6.1保溫結構允許最大溫升）。

（3）熱力系統整體診斷。在檢測和專業判斷的基礎上，需對企業熱力系統進行綜合分析。要點是：新蒸汽輸送管道及凝結水管道設計是否合理；鍋爐和車間用汽的壓力是否匹配，是否存在過大的節流損失；熱力系統的疏水閥和截止閥、旁通閥設置是否合理和足夠；運行管理是否適當，能源是否能夠做到分級利用，有無條件提高冷凝水回收率等。

（4）首次報告，節能診斷應對未達到滿意運行效果的關鍵指標和參數，進行節能潛力計算，并提供計算分析結果。即計算某關鍵參數未達標，由此造成的年能源浪費量及折算燃料費用。

（5）末次報告，節能診斷應對經整改后的實際效果進行節能計算，以驗證通過檢測和節能診斷，項目實際已經產生的節能效果。

3 案例分析

采用上述方法對某紡織企業型號為SZL10-1.25-AⅡ的蒸汽鍋爐及其蒸汽輸送系統進行快速檢測和節能診斷。現場進行了兩次采用相同方法的檢測和診斷。首次檢測和診斷：鍋爐熱效率69.09%，現場診斷出鍋爐節能設施基本齊備，但無安裝煙氣氧量表，導致燃燒調整和運行參數難以準確控制，鍋爐風煤配比明顯不合理；鍋爐的保溫和密封存在缺陷；蒸汽管道、閥門及法蘭盤存在保溫缺陷，如保溫層老化、濕水剝落以及滲漏現象，現場共檢測105個疏水閥，良好率為83.8%。經節能診斷提出針對性的低費，無需做重大技術改造的節能改進措施，主要是通過加裝煙氣氧量表并在運行中將煙氣含氧量精確控制在現場節能診斷專家給出的允許波動范圍內，維修輕微泄漏的疏水閥，更換泄漏嚴重的疏水閥等。企業付出的改進成本僅在1萬元左右。企業落實改進措施3個月后再次進行檢測與診斷：鍋爐測試熱效率82.07%，比首次檢測的熱效率提高了12.98%；保溫有明顯改善，杜絕了跑冒滴漏現象。疏水閥良好率提升至95.2%。改進后的節能效果：企業年節約原煤量約402.7 t，實現減排SO2：0.442 t/a、減排CO2：556.33 t/a、減排NO：0.506 t/a。企業統計數據顯示，噸產品蒸汽耗量下降近25%。收到了非常好的節能減排效果。

4 結語

通過節能診斷的有效途徑，提高企業的蒸汽鍋爐及其輸送系統的效率，對降低企業單位產品能耗，實現節能減排目標，提高企業經營效益具有重要的現實意義。目前已有的鍋爐能效和蒸汽輸送系統的設備檢測、節能監測、節能評價的標準和方法，并不完全符合企業的實際需要，很多時候甚至是與實際脫節的。為此，提出以下一種突出重點，能實現快速檢測，并在此基礎上準確進行節能診斷，以快速發現關鍵問題和有效解決問題為目標的檢測與診斷方法。具體要求有：選擇合適的檢測設備，設置實用、合理的檢測指標，在對鍋爐熱效率、疏水閥完好率兩個一級指標，以及鍋爐排煙溫度、鍋爐排煙過量空氣系數、（固體燃料鍋爐）灰渣可燃物含量、疏水閥泄漏率、鍋爐及管道保溫符合性5個二級指標進行必要檢測的基礎上，通過對節能診斷要點的專業分析，快速判斷發現問題，指出并計算節能潛力，提出改進建議和措施；企業利用3～6個月的時間進行改進后，再次進行檢測和診斷，以驗證項目實際節能效果。該方法對檢測和評價人員提出了更高的要求，需要檢測和評價人員具備較高的專業知識和技能，以及豐富的工程實踐經驗。

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