工業鍋爐在用能效測試結果及分析

宋德才

（安徽省特種設備檢測院，安徽 合肥 230051）

黨的十八大提出把環境保護、節約優先、保護優先、自然發展、低碳發展等作為以后工作重點，黨的十九大提出環境保護和資源節約協調推進，穩中求好、穩中求優，促進經濟持續健康發展。中國標準化研究院資源與環境標準化研究所公布了中國主要耗能產品實施能效標準節能潛力排行榜，位居榜首的正是工業鍋爐。做好鍋爐能效測試和監管工作，對促進節能減排意義重大[1]，節能效益可觀。

本文基于2008—2017年對某區域448臺工業鍋爐熱效率測試結果，總結分析了某區域在用工業鍋爐的運行現況，為以后節能減排技改方案的制訂提供基礎依據。

1 測試概況

依據《鍋爐節能技術監督管理規程》（TSG G0002—2010）、《工業鍋爐能效測試與評價規則》（TSG G0003—2010）、《工業鍋爐熱工性能試驗規程》（GB/T 10180—2003）等相關條款，對某區域重點行業鍋爐進行能效測試，對鍋爐出力、過量空氣系數、熱效率等在線監測核查。將鍋爐能效數據納入現有鍋爐動態監管系統，實現信息共享。2008—2017年在用鍋爐的能效測試熱損失平均值統計如圖1所示。

圖1 2008—2017年在用鍋爐熱損失統計

從圖1可以看出，燃煤鍋爐的熱損失主要是排煙熱損失q2與固體未完全燃燒熱損失q4，燃氣鍋爐與燃生物質鍋爐的熱損失主要是排煙熱損失q2。

2 測試結果分析

2.1 排煙熱損失q2

鍋爐排煙熱損失q2與固體未完全燃燒熱損失q4是鍋爐能效測試的五項熱損失中占比較大的熱損失。影響鍋爐排煙熱損失q2的主要因素是排煙溫度和過量空氣系數。

鍋爐排煙熱損失q2應結合排煙溫度與過量空氣系數綜合來考慮。過量空氣系數不合格，一方面是由于鍋爐尾部漏風嚴重，一方面是燃燒狀況較差，空氣量過剩，尤其是燃煤鍋爐。燃煤鍋爐尾部漏風嚴重，排煙溫度則會降低，造成尾部節能裝置如省煤器、空氣預熱器達不到預定的效果；鍋爐燃燒狀況較差，空氣量過剩，除了排煙熱損失較高，同時還伴隨著燃燒不充分，固體未完全燃燒熱損失q4較高。

如果將尾部過量空氣系數與排煙溫度整改合格，節能空間較大，由此可見，排煙熱損失對鍋爐能效狀況的影響是相當大的[2]。造成該區域工業鍋爐排煙熱損失q2普遍偏高的因素主要有以下幾個方面。

2．1．1 過量空氣系數偏高

過量空氣系數在鍋爐運行控制中是一個很關鍵的數據，對于鍋爐查漏、控制燃燒狀況至關重要。對于燃用煙煤的工業鍋爐而言，依據《鍋爐節能技術監督管理規程》（TSG G0002—2010）的規定，除流化床鍋爐、采用膜式壁的鍋爐外，過量空氣系數應控制在1.65以內。該區域在用工業鍋爐的過量空氣系數普遍偏高，造成這種狀況的主要因素有以下幾個方面。

2.1.1.1 鍋爐監測儀表配備不齊全

《鍋爐節能技術監督管理規程》（TSG G0002—2010）附件B鍋爐儀表配制要求，大于4 t/h的鍋爐需要監測排煙含氧量。該區域在用工業鍋爐基本都未配制氧量表，司爐工并未嚴格控制過量空氣系數，運行過程中多數根據個人經驗調整。

2.1.1.2 鍋爐本身存在缺陷

鍋爐設計、制造及安裝水平不高，鍋爐本身存在缺陷。鏈條爐排鍋爐一般采用分段送風技術，即在鏈條爐排下方分為幾個風室，每個風室可獨立調節風量。而由于設計制造方面的問題，不同程度地存在著各風室之間相互串風及爐排兩側密封不嚴，致使不能按照鍋爐內的燃燒過程合理地分配風量，運行中配風的不合理，造成過量空氣系數偏大。

2.1.1.3 司爐工節能操作水平不高

絕大部分工業鍋爐司爐工缺乏控制過量空氣系數的意識和熟練的專業知識，鍋爐運行狀況沒有詳細的數據參考。

2．1．2 受熱面布置不足，排煙溫度過高

大部分鍋爐未安裝煙氣余熱回收利用裝置，如省煤器、空氣預熱器等。通過計算，排煙溫度每降低10℃，熱效率提高約0.6%～0.8%。安裝煙氣余熱利用裝置是降低排煙溫度最有效的方法之一。

2．1．3 鍋爐水處理設備不滿足要求，水質達標率低

大部分鍋爐未安裝水處理設備或水處理設備失效，而僅僅依靠鍋內加藥進行水質處理，鍋內加藥水處理普遍缺乏管理，致使鍋爐水質難以達到相關標準要求。

2．1．4 司爐工缺乏相關節能操作知識

司爐工缺乏相關節能操作知識，沒有根據鍋爐負荷變化、煤質變化及時調整運行如負荷低造成的頻繁啟停。由于鍋爐運行有較長的滯后性，也給司爐工調整帶來一定難度。

2.2 固體未完全燃燒熱損失q4

固體未完全燃燒熱損失q4主要針對燃煤鍋爐，有的鍋爐高達20%以上，主要是爐渣的含碳量過高。爐渣的含碳量在GB/T 15317—2009中的考核指標中，15 t/h以下鍋爐應控制在15%以內，15 t/h及以上鍋爐應控制在12%以內，在用鍋爐能效測試中差異較大，管理好的鍋爐能達到5%，但是大部分超過標準考核指標，有的鍋爐的爐渣含碳量甚至超過了20%。

固體未完全燃燒熱損失q4影響很大，應重點控制。造成該區域工業鍋爐固體未完全燃燒熱損失q4偏高的主要原因有以下幾個方面：①鍋爐運行參數不合理。未根據使用負荷及煤種來調整煤層厚度、爐排轉速、配風等參數至合理狀態。②鍋爐結構設計不合理。部分鍋爐在設計的時候，熱力計算、煙風阻力計算選用參數不對，導致設計的鍋爐結構存在缺陷。③使用低于設計煤種的煤。表現為揮發分低、灰分高、熱量低，粒度及水分皆達不到要求，從而降低了鍋爐燃燒效率。④鍋爐維護保養不到位。在使用過程中存在爐墻、爐拱、爐排損壞的情況，改變了燃燒條件，而使用單位重視度不夠，導致爐渣未燃盡。

2.3 爐體外表溫度

GB/T 15317—2009要求爐體側面溫度不大于50℃，爐頂溫度不大于70℃。分析在用鍋爐能效測試結果發現，部分鍋爐壁溫在60℃以上。測試中通過對爐體的紅外熱成像分析，溫度較高的地方主要在爐門、爐前、爐后，以及爐體漏風處。部分鍋爐保溫很差，局部溫度達到100℃。散熱損失一般在1%～3%之間，但是只要鍋爐保溫做得好，散熱損失是很容易控制的，散熱損失也能降下來[3]。

3 節能狀況分析

部分節能措施雖不能明顯提高鍋爐本體熱效率，但是能大幅節約燃料和成本，如冷凝水回收利用、電機變頻技術等。另一個普遍影響節能的重要原因是鍋爐存在大馬拉小車、負荷不穩定、頻繁啟停等現象。鍋爐長期存在負荷較低的現象，由于鍋爐并未進入最佳燃燒狀態，造成鍋爐效率偏低。鍋爐負荷不穩定，鍋爐在頻繁啟停的過程中反復調整，造成效率偏低。通過測試過程中的調查可以看出，節能狀況與使用單位管理水平有很大的關系，往往使用單位管理水平較高的，鍋爐效率較高。使用單位可以通過以下措施改善鍋爐節能現狀：①建立節能管理制度，將節能納入考核，并切實有效執行。②對產汽、水電用量及燃料用量進行記錄。③水處理工作到位，水處理設備包括活性炭、鈉離子交換器等，化驗項目齊全，通過對爐水在線儀表監測來控制排污。④采用節能技術改造，如在省煤器后加裝空氣預熱器，冷凝水回收利用，鍋爐全保溫（包括爐門、省煤器及煙道）等。⑤司爐工節能意識增強。

4 結論

基于2008—2017年間某區域448臺工業鍋爐熱效率測試結果，闡述了排煙溫度過高、過量空氣系數偏大、爐渣含碳量偏高、爐表面溫度過高等影響鍋爐熱效率的問題，分析了相關因素，并提出了工業鍋爐節能的有力措施。為鍋爐的在線監查和動態監管提供了依據，并且為以后鍋爐節能減排技改方案的制訂提供了參考。