工業鍋爐節能降耗現狀及節能措施

豆永飛

（甘肅省特種設備檢驗檢測研究院,甘肅 蘭州 730050）

1 前言

工業鍋爐，主要是指利用各種燃料、電或者其它能源，為使用單位提供蒸汽、熱水或者其它高溫介質的設備，是相對電站鍋爐而言。

2018 年11 月30 日，市場監管總局、國家發展改革委、生態環境部聯合發布《關于加強鍋爐節能環保工作的通知》，通過此文件的發布，可以看出工業鍋爐節能減排工作勢在必行。趙欽新等[1]指出工業鍋爐節能減排的效果不太明顯，主要在于人、料、爐、機、控五個方面不能綜合協調發展，能源政策和社會環境對工業鍋爐節能降耗的壓力不大，節能降耗還停留在單純的技術上，缺乏更深層次的技術經濟性管理和科學化管理的思考。為了進一步提高工業鍋爐的熱效率，降低能源消耗，減少環境污染，推進工業鍋爐節能管理工作就是適應新的發展趨勢。

2 工業鍋爐熱效率低的主要原因及節能潛力分析

通過最近這幾年對工業鍋爐檢驗檢測發現，實際現場在用工業鍋爐大多都沒有配置節能監測儀表，有些雖然配置了節能監測儀表，但是損壞比較嚴重，沒有參考價值，運行人員只能根據自己的運行經驗，做出相應的調整，較難使鍋爐處在最經濟的運行工況。大部分燃煤工業鍋爐自動化控制水平相對低，運行人員的工作強度比較大，鍋爐不能根據天氣或者負荷變化來調整運行狀態，這樣會導致鍋爐運行熱效率偏低。還有一部分運行人員，對節能降耗沒有概念，不懂什么是節能降耗，只知道保證鍋爐安全運行就行，這樣一來，節能降耗就成了一句喊口號的標語，沒有實際意義。

在實際測試過程中還發現仍有一部分工業鍋爐沒有配備相應的水處理設備，由于給水或者鍋爐水水質不好，導致鍋爐受熱面結垢、積渣嚴重，這樣一來，不但降低了傳熱效率，還增加了鍋爐的安全隱患。再有鍋爐輔機與鍋爐不配套，鼓、引風機和水泵配套不是偏大就是偏小，即使與鍋爐參數相當，但由于鍋爐長時間低負荷運行，這樣鍋爐與輔機都不能在最佳區域運行，也會造成能源浪費。另外就是由于國家環保政策，增加脫硫脫硝的這一部分鍋爐，改造完成之后，由于新增的脫硫脫硝設備，增加了煙氣的阻力，但是鼓、引風機還是原來的設備，這樣就使得鼓、引風機的揚程和流量與鍋爐不匹配，也會導致鍋爐熱效率低下，浪費燃料，污染環境。

測試過程中發現影響鍋爐熱效率的主要參數是過量空氣系數、CO 含量、排煙溫度、爐渣含碳量、鍋爐外表面溫度。

2.1 過量空氣系數偏大

鍋爐過量空氣系數偏大，就會導致爐膛溫度降低，煙氣量增大，大部分熱量被煙氣帶出，鍋爐熱效率下降。造成過量空氣系數過大的主要原因有：（1）鍋爐配風不合理，對于鏈條爐排鍋爐，由于燃料在爐排上的燃燒過程是沿爐排長度方向分布的，每個階段所需的空氣量是不同的，但是，運行人員往往忽略這一點，導致整個進風量都偏大，還有就是風室密封不好，導致各風室之間互相串風，對于燃油氣鍋爐，主要是有些燃燒機不能根據燃料量調整送風，始終保持大火燃燒時的風量，這樣就使過量空氣系數偏大；（2）鍋爐漏風可能是各門孔等裝置密封不好，煙道焊接部位開裂或者檢查孔密封不良等引起的；（3）運行人員對鍋爐基本知識、節能技術認識不足，單純根據自己的經驗認為加大風量燃燒就越充分以及鍋爐未配置氧量表計等儀表。

2.2 CO 含量過大

鍋爐煙氣中CO 含量過大，說明燃料燃燒的不充分，主要就是燃料與空氣混合不好，或者空氣量太少所致，主要原因有：燃燒設備與所使用的燃料不匹配，爐膛結構設計不合理等，比如生物質鍋爐，基本沿用的就是鏈條爐排，也沒有加裝二次風，導致燃料不能充分燃燒，CO 產生量較多。

2.3 排煙溫度高

排煙熱損失在鍋爐熱損失之中占據很大一部分比例，主要取決于排煙溫度和煙氣容積。一般排煙溫度每提高15 ℃左右，鍋爐熱效率降低1%左右。排煙溫度偏高的原因主要有：（1）運行其間對鍋爐沒有及時維護，鍋爐水水質不良，導致受熱面積垢含水渣等，這將導致傳熱效率降低，使煙氣中的熱量不能有效利用而被排放；（2）設計人員在設計過程中，由于熱力計算過程中選取傳熱系數不合理，導致鍋爐受熱面面積偏小，排煙溫度升高；（3）有些鍋爐雖然配置省煤器等尾部受熱面，但是，在實際運行過程中由于省煤器漏水或其他原因，將省煤器斷開不用，這也會導致排煙溫度升高。對于有機熱載體鍋爐，為了保證鍋爐內煙氣與導熱油的傳熱溫差，往往出口煙溫較高。

2.4 爐渣含碳量高

爐渣含碳量高則說明固體不完全燃燒熱損失過高，導致爐渣含碳量高主要原因有：鍋爐的料層厚度偏厚、爐排運行速度過快；燃料水分過大或揮發成分太少，導致燃料著火困難，燃燒時間過短不能充分燃燒，造成爐渣含碳量高；鍋爐的容積熱負荷及斷面熱負荷選取不合理，導致爐膛的幾何尺寸設計不合理，以及爐拱的布置、二次風的配置、燃燒器的安裝位置等，都會影響燃料的整個燃燒過程。

2.5 散熱損失過大

按照TSG G0002—2010 《鍋爐節能技術監督管理規程》的要求，爐墻、煙道、各種熱力設備和閥門要有很好的保溫性和密封性能。在環境溫度是25 ℃，與門（孔）相距300 mm 的爐體外表面溫度不能超過50 ℃，爐頂溫度要低于70 ℃[2]。現場實際測試中發現爐體外表面溫度超過100 ℃的工業鍋爐數量還比較多，這樣引起的散熱損失也是比較嚴重的，同時保溫材料出現的破損、脫落等現象，也增大了散熱損失。

下面分別通過實際測試數據，對燃煤和燃氣鍋爐節能潛力做簡要計算說明。

某單位一臺DHL29-1.25/95/70-AⅡ的鍋爐，該鍋爐的運行熱效率只有62.99%，如果該單位注重鍋爐節能減排工作，加強鍋爐運行管理，使其鍋爐運行熱效率控制在80%左右，假設用戶使用的燃料低位發熱量為20 000 kJ/kg 二類煙煤，則其節能效果可以測算如下:

（3）節能后每小時的節煤量為8 286.9－6 524.9＝1 762（kg）。

（4）按年運行200 d，每天工作16 h 計算，則整年節煤量為：每小時節煤量×日運行時間×年運行天數=1 762×16×200=5 638.4（t）。

若以每噸原煤及運費690 元計，則節能后每年可節約燃料費用達389 萬元。

某單位一臺WNS 14-1.25/95/70-Q 的供暖鍋爐，該鍋爐的運行熱效率為88%，雖然看起來效率比較高，但是離設計值的92%還有一定差距，如果該單位同樣注重鍋爐節能減排工作，加強鍋爐運行管理人員技術水平，使其鍋爐運行熱效率達到設計值92%，假設用戶使用的燃料低位發熱量為36 000kJ/kg，則其節能效果可以測算如下:

（4）按年運行150 d，每天工作20 h 計算，則整年節氣量為：每小時節氣量×日運行時間×年運行天數=69.2×20×150=207 600（Nm3）。

若以每標準立方天然氣2.71 元計，則節能后每年可節約燃料費用達56.3 萬元。

通過以上簡單計算，可以看出，增強企業節能減排意識，加強鍋爐運行人員節能技術水平，使鍋爐處在一個最佳的運行熱效率下，對企業來說可以節省一筆不小的運行費用，對國家來說減少不可再生燃料的浪費。

3 工業鍋爐節能降耗的主要措施

工業鍋爐主要通過以下幾個方面來減少燃料消耗，提高鍋爐熱效率。

3.1 政府監管方面

政府部門應大力開展工業鍋爐節能降耗及工業鍋爐節能知識宣傳大型活動，加大力度宣傳工業鍋爐節能降耗的必要性和有效性，力爭在全社會營造一個工業鍋節能降耗的良好氛圍，使鍋爐使用單位人員都積極參與進來。管理部門應將工業鍋爐節能降耗工作與安全工作放在同等重要的位置，及時督促使用單位按照TSG G0002—2010 《鍋爐節能技術監督管理規程》建立健全工業鍋爐節能降耗工作的相關管理制度和考核制度，以提高管理人員和作業人員在實際運行中深抓節能工作的積極性[3]。

積極向全社會推廣能源合同管理模式，2010 年4 月2 日，國務院辦公廳轉發發展改革委、財政部、人民銀行、稅務總局四部門《關于加快推行合同能源管理促進節能服務產業發展意見的通知》，這是合同能源管理模式開展的一個良好開端，雖然我國在推進合同能源管理過程中面臨很多困難，但大多數人都看好這個新模式，合同能源管理必將在我國節能降耗歷程中發揮重要作用。

3.2 余熱利用方面

（1）加裝余熱回收裝置，可以通過在鍋爐尾部煙道中加裝節能器、冷凝器或空氣預熱器等余熱利用裝置，來回收高溫煙氣中的熱量，達到降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率、有效減少燃料消耗量的目的，同時，還可以改善除塵及脫硫脫硝設備的工作條件，降低鍋爐污染物排放。

（2）加裝冷凝水回收裝置，大多數在用工業鍋爐的排煙溫度都偏高，基本在160～300 ℃左右，這樣煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態，使得這一部分汽化潛熱不能有效利用。如果在尾部加裝冷凝器，就能將排煙溫度控制在60 ℃左右。據文獻統計[4]，燃油、氣工業鍋爐，排煙溫度每降低15 ℃，排煙熱損失可降低1%左右。同時，生產或生活用蒸汽產生的冷凝水也是一種優質的軟化水，如果回收作為鍋爐的給水，也是節約能源的一種體現。

3.3 鍋爐運行管理方面

使用單位應根據單位自身的用熱量，選擇合理的鍋爐臺數和鍋爐功率，避免出現大馬拉小車的現象；對于運行中節能監控表計安裝不符合要求的，使用單位應按照相應法規標準要求，及時合理地加裝節能監控表計；運行過程中司爐工應加強鍋爐運行管理水平，選擇合理的配風量，使燃料完全充分地燃燒，從而減少氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失，同時，加強鍋爐外表面的保溫，減少散熱損失。

鍋爐使用單位及時按照TSG G0002—2010 《鍋爐節能技術監督管理規程》建立鍋爐節能管理制度，如節能目標責任制、鍋爐及其系統日常節能檢查制度、鍋爐作業人員經濟運行知識教育培訓制度等，從而進一步提高作業人員的節能意識。

對工業鍋爐使用單位領導、相應管理人員和作業人員應進行“三級”節能培訓，主要培訓內容是：對企業領導加強國家政策及節能知識的宣傳培訓，強化企業領導的節能意識；對相應管理人員應加強節能降耗專業知識的培訓，端正節能降耗工作的態度；對作業人員應加強節能降耗基本知識的宣傳和實操培訓，提高操作技能以及綜合素質和專業能力。鍋爐使用單位的作業人員在上崗培訓考核中，應增加節能降耗實際操作的相關內容，為鍋爐作業人員在以后的鍋爐運行中，養成良好的節能降耗習慣；對水處理作業人員的培訓應包含鍋爐安全運行知識、鍋爐節能知識、鍋爐基本結構原理、鍋爐的停爐保養及相應法規標準等內容[5]。

4 總結

目前，工業鍋爐在我國仍扮演重要的角色，雖然近幾年國家一直提倡節能環保，始終堅持節能環保政策，但工業鍋爐使用單位仍存在很多問題，包括工業鍋爐使用節能意識不強、鍋爐長期低負荷運行、鍋爐保溫缺失、鍋爐配風不合理、冷凝水未回收、鍋爐排煙溫度偏高、節能監控表計不全等諸多問題。因此，通過相應政策引導及節能知識宣傳，改善工業鍋爐節能降耗現狀，具有重要的現實意義。