對工業鍋爐能效測試的分析探討

單旭昇 鄧轉志

摘 要：工業鍋爐作為高耗能動力設備，為工業生產提供了重要的能源支持，據有關統計，我國的工業鍋爐每年消耗的原煤占原煤總產量的三分之一，近年來，諸多工業生產企業積極響應“節能、降耗、環保”的號召，紛紛參照工業鍋爐能效測試結果，轉變設計理念，優化工藝流程，改善鍋爐性能，提升鍋爐能效，深入挖掘工業鍋爐的節能降耗潛力。本文結合影響工業鍋爐能效的主要因素，圍繞工業鍋爐節能降耗的有效措施展開全面論述。

關鍵詞：工業鍋爐;能效測試;分析;節能降耗

中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0084-02

目前，我國的工業鍋爐仍然以燃煤鍋爐為主，能耗高、污染重、難治理，一直以來都是節能減排工作主抓的重點對象。為有效降低工業鍋爐的能量消耗，減少二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量，國內的工業生產企業相繼對鍋爐能效測試，通過判定工業鍋爐的運行狀況，分析影響鍋爐熱效率的參數指標，并以此制訂科學合理、針對性強的節能措施，取得了理想的應用效果。

1 工業鍋爐能效測試方法

對工業鍋爐進行能效測試，遵循的國家及行業標準包括TSG G0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》、TSG G0003-2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》、GB/T 10180-2017《工業鍋爐熱工性能試驗規程》等，主要采取的測試方法是正、反平衡法。測試的主要參數包括：排煙溫度、排煙處一氧化碳含量、入爐冷空氣溫度、飛灰可燃物含量、漏煤可燃物含量、爐渣可燃物含量，同時測試人員根據燃料的工業分析結果，計算出工業鍋爐的能效。借助于能效測試，能夠及時發現鍋爐運轉過程中存在的問題及故障，分析影響熱效率的主要因素，從節能減排的角度對尋求解決問題的辦法，為工業鍋爐的高效節能運行提供了確鑿的數據支持。

2 影響工業鍋爐能效的主要因素

2.1 鍋爐排煙溫度過高，過量空氣系數較大

排煙熱損失是工業鍋爐的主要熱損失之一，熱損失率占據總量的10%-20%，當鍋爐排放的煙氣溫度每升高12-15℃時，熱損失將增加1%。影響排煙溫度的因素主要包括煙氣短路、鍋爐受熱面積的塵灰與結垢等。因此，降低排煙溫度簡單易行的方法是定期清理鍋爐內的結渣、煙垢以及煙灰[1]。同時，應盡量杜絕鍋爐后拱上煙灰的堆積現象，如果后拱煙灰堆積嚴重，極易造成鍋爐煙氣回路短路，從而減少了煙氣回旋面積以及鍋爐換熱面積，這就縮短了換熱時間，排煙溫度瞬間上升。

此外，過量空氣系數也會影響鍋爐能效，增加排煙熱損失，過量空氣系數是指實際空氣消耗量與理論空氣需求量的比值，由于工業鍋爐的型號不同，每一個類型的鍋爐在出廠時，都會界定一個最佳過量空氣系數。當過量空氣系數超出最佳值，鍋爐爐膛內的送風量就會增大，導致爐溫降低，燃料燃燒不充分。由此可以判定，過量空氣系數越小，排煙熱損失越小，節能效果越好。

2.2 氣體燃燒不充分，氣體混合受影響

在工業鍋爐能效測試中，氣體燃燒不充分是一項重要的測試指標，該項指標主要表現在煙氣中的一氧化碳含量升高，排放的煙氣當中殘留大量的可燃氣體，這些氣體未完全燃燒，釋放的熱量值遠遠低于標準值，這就造成了熱量損失。氣體燃燒不充分主要與燃料特性、爐膛過量空氣系數、鍋爐運行工況以及爐膛結構有著直接關聯。如果鍋爐爐膛的容積較小，煙氣的置留空間受限，這時，可燃氣體并未完全燃燒，就直接從爐膛內排出。此外，在鍋爐運行過程中，如果過量空氣系數較小，可燃氣體沒有足夠的氧氣供應，導致可燃氣體無法燃盡，如果過量空氣系數較大，會造成爐溫降低，同樣給可燃氣體的燃燒情況帶來不利影響。而二次風混合不及時，將影響可燃氣體與氧氣的充分混合，使鍋爐能效大幅下降。

2.3 固體燃燒不充分，運行參數不合理

爐渣可燃物含量是鍋爐能效測試的關鍵指標，也是導致熱損失的主要原因之一。爐渣可燃物含量高的原因可能有燃料發熱量、水分、揮發分含量不同，爐膛溫度過低以及鍋爐運行參數不合理等。如果燃料煤的發熱量過低，就會影響燃燒質量，如果發熱量過高，爐膛內的溫度就會升高，使爐膛內的受熱面發生結焦現象，燃料煤的水分與揮發分對燃燒溫度也會造成一定影響，含水量大，燃料煤的著火點就會延遲，揮發分大，煤的燃燒率就會升高，因此，在選擇燃料煤時，盡量選用揮發分大，水分小的煤種，這樣，能夠有效控制爐渣的含碳量，使燃料煤得到充分燃燒。

2.4 爐體散熱損失，灰渣物理熱損失

爐體散熱損失主要取決于鍋爐爐體的表面溫度值，如果表面溫度大于空氣溫度，爐體散發出來的熱量就會傳遞給空氣，造成熱損失，如果表面溫度低于空氣溫度，多余的熱量就會存儲在爐體內。爐體表面的散熱量與爐體表面積大小、外壁溫度、爐墻絕熱效果有著直接聯系，表面積越大，外壁的溫度就越高，熱量損失率就越大，絕熱質量越差，熱量損失率也會增大。此外，鍋爐爐體內排放出的爐渣，表面溫度較高，爐渣在排放過程中，帶走爐內的部分熱量，也會造成熱量損失，爐渣物理熱損失的主要因素包括燃料煤中灰份的多少、爐渣是否為固態或者液態、排放爐渣量以及排渣溫度、爐渣中的可燃物含量等，雖然灰渣物理熱損占據總熱損的比率較小，但是，在工業生產企業也應當予以高度重視，針對影響灰渣物理熱損的因素，制訂適時可行的節能方案[2]。

2.5 日常管理漏洞，檢修質量不高

由于司爐作業人員節能環保意識淡薄，在鍋爐運行過程中，往往疏于檢查巡視，導致鍋爐出現跑汽、冒煙、滴水、漏風等現象，鍋爐能效大幅提升。部分工業生產企業的主管領導只關注眼前的經濟效益，忽略了長遠的節能環保效益，使得資源能源浪費現象嚴重。在工業生產安排方面，未能及時制訂生產計劃，對鍋爐的正常運行狀態未做出精準預判，進而增加了鍋爐的運行負荷，增加鍋爐能量損耗。此外，多數工業生產企業由于在鍋爐檢修方面，檢修頻次過少，這主要是由于鍋爐停爐檢修，影響正常的生產進度，因此，鍋爐長期處于超負荷運轉狀態，加之鍋爐爐體內部的結垢、灰渣得不到及時清理，鍋爐的能量消耗也日漸增大。

3 工業鍋爐節能降耗的有效措施

3.1 創新設計理念，實施鍋爐改造

由于鍋爐設計制造企業的設計資質過低，導致設計人員的專業技術水平參差不齊，在鍋爐設計過程中，針對鍋爐能效，未進行熱力計算，進而忽略了鍋爐的節能減排效果，致使鍋爐能效升高。因此，設計人員應當不斷創新設計理念，積極借鑒和應用鍋爐節能減排、綠色環保的新技術、新工藝，進一步提升鍋爐自動化運轉水平。尤其在鍋爐改造過程中，嚴格遵照國家指定節能指標，科學合理調整鍋爐運行的各項參數，并對改造后的鍋爐進行能效測試，以獲取能量損耗指標，同時，根據數據指標對設計方案進行修改和優化。

3.2 配備監測裝置，控制氧氣含量

為了實時監控鍋爐的運轉狀態，工業生產企業可以在鍋爐尾部的煙道位置安裝數據監測儀表，對鍋爐內部的燃燒情況進行有效監控，當鍋爐在燃燒狀態下，操作人員可以借助于終端操作平臺接收到的反饋數據，對鍋爐內燃料的燃燒狀態進行精準分析，如果發現燃燒不充分等情況，可以隨時調整鍋爐運行參數，從源頭降低鍋爐的熱損失。下面以某公司DZL6-1.25-A鍋爐為例，該鍋爐尾部的煙道位置加裝了氧量分析儀，當鍋爐處于運轉狀態，爐內溫度達到170℃時，鍋爐內部的氧氣含量值發生變動。如果將鍋爐尾部排放出的煙氣含氧量控制在8.3%左右時，鍋爐內的溫度也隨之升高，此時，鍋爐的熱能消耗明顯下降，鍋爐能效大幅提升。因此，這種利用監測裝置對鍋爐煙氣中的氧氣含量進行有效控制的方法，能夠滿足節能降耗要求。熱效率氧氣含量變化圖如圖1所示。

3.3 保證良好水質，避免水垢堆積

鍋爐在運轉過程中，爐體內部極易生成水垢，如果不及時予以處理，就會直接增加熱消耗，據研究調查表明，鍋爐內部的水垢堆積增厚1mm，就會損耗3%的燃料，此外，水垢堆積過多，還會縮減鍋爐的使用壽命，而且也給鍋爐的安全運行帶來諸多不利影響[3]。因此，司爐作業人員在日常管理工作當中，必須加大巡視頻率，及時更換鍋爐內的液態水，確保水質始終滿足標準要求。鍋爐相關監管部門對鍋爐水處理設備做到定期檢查，在檢查中，如果發現水垢嚴重，應立即責令工業生產企業停止使用鍋爐，除去水垢，整改完畢后方可繼續生產。

3.4 加強佳能監督管理，定期進行能效測試

工業鍋爐的能效測試是檢驗鍋爐是否處于正常運行狀態以及能量損耗的重要手段，TSG G0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》中明確規定：“鍋爐使用單位每兩年應當對在用鍋爐進行一次定期能效測試，測試工作宜結合鍋爐外部檢驗，由國家質檢總局確定的能效測試機構進行。”因此，本著“安全第一、節能降耗”的原則，工業生產企業需遵照國家及行業標準要求，定期開展鍋爐能效測試工作。如果第三方檢測機構在能效測試過程中，發現鍋爐運行指標超標或者存在嚴重的能量損耗現象，應責令工業生產企業及時進行整改，各地方的特種設備安全監察部門對企業的整改情況進行跟蹤驗證，并對整改不達標的企業予以嚴肅處理，情況嚴重的應責令其停產整頓。

3.5 熱氣回收處理，空氣二次利用

鍋爐在運行過程中排放出的熱氣可以進行回收處理，使熱氣能夠再次得到有效利用，目前，隨著我國科學技術水平的逐年提升，傳統的省煤器已被新型的熱管省煤器所取代，這種省煤器不僅可以有效清除受熱面的灰塵，而且提高了熱量傳遞速度，在省煤器運轉過程中，能夠回收鍋爐排放煙氣中的熱量，對鍋爐水進行二次加熱，這樣一來，大大減少了熱量損耗，提升了鍋爐水的溫度，使鍋爐內產生的熱量能夠循環使用。此外，為了避免氣體燃燒不充分的情況，工業生產企業應合理供給空氣量，將鍋爐排放出的空氣進行二次利用，使空氣中的燃料得到充分燃燒，以此降低燃料的損耗，這樣，不僅提高了燃料利用率，滿足了節能降耗要求，同時，也為企業節省了更多的燃料成本。

3.6 樹立節能環保意識，提升個人綜合素質

鍋爐節能降耗等同于創造直接經濟效益，因此，工業生產企業的主管領導應充分意識到降低鍋爐能量損耗、減少污染物排放的重要性，利用培訓與內部宣傳相結合的方式，使司爐操作人員樹立節能環保意識以及主人翁責任意識，在日常工作當中，嚴格遵照操作規程，避免資源能源浪費現象的發生。同時，鍋爐檢修人員應不斷提升個人綜合素質以及專業技術水平，積極采用新技術、新材料、新工藝，提升鍋爐能效，促進企業健康可持續發展。

4 結語

通過對鍋爐進行能效測試，能夠準確判定和查找出影響鍋爐能效的原因，進而以各項指標參數為依據，制訂出針對性強、實用效果好的節能降耗方案。隨著我國鍋爐設計生產技術水平的逐年提高，各種新型的節能環保工業鍋爐相繼投產運營，工業鍋爐的資源能源利用率也隨之升高，諸多工業生產企業也因此實現了經濟效益與環保效益雙豐收的美好愿景。

參考文獻

[1] 宋德才.工業鍋爐在用能效測試結果及分析[J].科技與創新，2019（12）：98-99.

[2] 齊國利，丁春輝，宋吉民，等.工業鍋爐能效測試正平衡法和反平衡法淺析[J].中國科技縱橫，2019（2）：81-82.

[3] 向婷婷.關于工業鍋爐能效測試的必要性分析[J].百科論壇電子雜志，2018（12）：728.