鍋爐房節(jié)能降耗措施探討

上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院 朱傳標

0 引言

我國“十一五”規(guī)劃提出了具有重要戰(zhàn)略意義的節(jié)能減排的目標。節(jié)能降耗關(guān)系到經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，是全面貫徹落實科學發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，進一步增強我國綜合竟爭力的重大舉措。為此，我國出臺了一系列的法律法規(guī)。為認真貫徹落實《能源法》對質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的新要求，落實新修訂的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，確保鍋爐房熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟運行，增強節(jié)能降耗效果，完成節(jié)能降耗目標任務(wù)，本文分析了目前導致鍋爐房能耗較高的主要因素，并介紹幾種鍋爐房節(jié)能降耗的可行措施。

1 鍋爐房能耗及其主要影響因素

1.1 鍋爐房能耗與能耗指標

鍋爐房 是指設(shè)有鍋爐及其附屬設(shè)備、水處理設(shè)施、水泵及分汽（水）缸等相關(guān)承壓設(shè)備的廠房。其任務(wù)主要是將燃料燃燒放出的熱量轉(zhuǎn)換成蒸汽和水，為相關(guān)用戶提供熱能。因此，可以將鍋爐房看作一個能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)劃定邊界，按照能量平衡的準則，來評價其能量的有效利用率，以考核鍋爐房的能耗經(jīng)濟性。

鍋爐房能耗 是指在統(tǒng)計期內(nèi)鍋爐房消耗的一次能源（如煤、油、氣等）、二次能源（如電）和能耗工質(zhì)水等折算為標準煤量的綜合能耗。統(tǒng)計水、電耗量時，應(yīng)以整個系統(tǒng)為對象，包括鍋爐房及其輔助設(shè)備房、以及附屬鍋爐房的熱交換站，軟水站、煤場、渣場等的水、電用量。

鍋爐房能量單耗 是指鍋爐房每生產(chǎn)一噸標準蒸汽所耗用的千克標準煤量。

鍋爐房能耗指標 JB/T50158《工業(yè)鍋爐房能耗分等》標準中列出了評定鍋爐房能耗等級的指標，如表1所示。

表1 鍋爐房能耗分等表

單耗指標達不到三等指標的屬于等外。

1.2 影響鍋爐房能耗的主要因素

1）鍋爐實際運行參數(shù)與設(shè)計參數(shù)不符、爐型和燃料配置不匹配等原因，造成能耗過高。

通常鍋爐選型時，應(yīng)通過合理計算確定鍋爐容量，并根據(jù)供應(yīng)的燃料種類選擇爐型，但實際應(yīng)用時較難做到。目前我國在用工業(yè)鍋爐中約 85%是燃煤鍋爐，主要是鏈條爐排鍋爐，普遍存在運行負荷較額定負荷低的狀況，且運行狀況欠佳，爐渣含碳量高，過量空氣系數(shù)較大，排煙溫度高，因此熱效率一般均低于設(shè)計效率。

2）控制系統(tǒng)自動化程度低。

工業(yè)鍋爐運行自動化程度較低，現(xiàn)有自控系統(tǒng)主要起保證鍋爐安全運行的作用，如高低水位報警及聯(lián)鎖保護、超壓報警裝置等，且不少小型鍋爐的這些功能也因維護保養(yǎng)不足而常處于非正常狀態(tài)。對于燃煤鍋爐燃燒工況基本沒有自動調(diào)節(jié)，主要依靠司爐人員憑經(jīng)驗觀察調(diào)節(jié)，往往片面注重安全而忽視了節(jié)能經(jīng)濟燃燒，缺乏基本的自動控制系統(tǒng)，以致鍋爐運行效率普遍偏低，往往只有65%左右。

3）鍋爐房蒸汽管道和耗能設(shè)備保溫差。

在用工業(yè)鍋爐爐體、蒸汽管道及耗熱設(shè)備大多數(shù)采取簡易保溫，加之維修不力，散熱損失嚴重；各種管道、閥門漏汽漏水，浪費嚴重，導致大量熱量在傳輸過程中散失。

4）鍋爐房給水質(zhì)量較低，冷凝水回收較差。

目前不少鍋爐房不注重水質(zhì)處理，鍋爐水質(zhì)處理工作形同虛設(shè)，給水質(zhì)量達不到GB/T1576《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標準要求，導致鍋爐結(jié)垢，直接影響鍋爐傳熱及熱效率；冷凝水的回收利用更差，大多直接排放，既浪費了燃料，又浪費了高質(zhì)量的鍋爐給水。

5）鍋爐房管理人員及司爐人員技術(shù)素養(yǎng)不高。

多年來，企業(yè)配備專職技術(shù)人員從事工業(yè)鍋爐運行管理較欠缺，且司爐人員的文化水平偏低。據(jù)測試，在爐型、煤種、用汽等條件相同的情況下，由于操作水平的差異，工業(yè)鍋爐運行效率可相差3～10個百分點，這種情況直接影響了鍋爐的安全經(jīng)濟運行和節(jié)能降耗。

2 鍋爐房系統(tǒng)節(jié)能降耗的有效措施

從能源利用的觀點來看，鍋爐房的節(jié)能降耗應(yīng)從鍋爐設(shè)備、熱力系統(tǒng)和綜合管理等方面全面考慮。

2.1 鍋爐設(shè)備節(jié)能降耗技術(shù)

鍋爐設(shè)備節(jié)能降耗從根本上講是要應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)開發(fā)先進的鍋爐產(chǎn)品，但是，目前在用工業(yè)鍋爐量大面廣，運行相對落后的情況，在較長的時間內(nèi)不會改變，因此，對工業(yè)鍋爐進行節(jié)能改造極為重要。

1）燃煤鍋爐煤斗改用分層給煤裝置。

分層給煤裝置主要是改進鍋爐的給煤技術(shù)，一般是在落煤口安裝給煤器，達到落煤疏松和控制加煤量的目的，通過篩選裝置將煤按粒度分檔，使爐排上的煤按不同粒徑范圍有序地分成二層或三層，即將原煤中的塊、末自下而上松散地分布在爐排上，以利于配風均勻、合理，提高燃燒效率，減少灰渣含碳量，可獲得5%～10%的節(jié)煤率，如圖1所示。

2）燃油（氣）鍋爐加裝余熱回收節(jié)能裝置。

余熱回收節(jié)能裝置（余熱節(jié)能器）是安裝在燃油（氣）鍋爐給水泵與鍋筒之間的利用尾部煙氣余熱加熱給水的一種設(shè)備，其工作原理與燃煤鍋爐中的省煤器基本相同。它有承壓式和常壓式兩種，均能降低排煙熱損失，有效提高鍋爐熱效率，如圖2所示。

3）燃氣鍋爐選用冷凝式鍋爐。

冷凝式鍋爐是指能夠從鍋爐排放的煙氣中吸收水蒸氣所含的汽化潛熱的鍋爐（圖3）。這類鍋爐利用低溫水將排煙溫度降到很低，可至50℃～70℃，因此不僅煙氣將顯熱傳遞給水或蒸汽，而且還將其中所含水蒸氣冷凝后釋放的汽化潛熱傳遞給它們，以供有效利用，冷凝式鍋爐的熱效率比傳統(tǒng)的鍋殼鍋爐高10%～17%，不僅節(jié)能，而且在煙氣中水蒸氣冷凝的同時，可以除去煙氣中的有害物質(zhì)，達到了提高熱效率、減少污染的節(jié)能環(huán)保雙重效應(yīng)。冷凝式鍋爐采用高性能的外殼保溫和密封材料。

2.2 鍋爐房系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)

鍋爐房系統(tǒng)是指熱能發(fā)生、輸送和再利用的綜合系統(tǒng)，除了熱能發(fā)生系統(tǒng)即鍋爐外，還包括輔機系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、工質(zhì)回收系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的運行情況與鍋爐房的節(jié)能降耗有直接關(guān)系，在某些情況下，其節(jié)能潛力比鍋爐本身要大得多。因此，應(yīng)予以充分重視。

1）鍋爐房輔機系統(tǒng)的節(jié)能改造。

泵和風機是鍋爐房的主要輔機，也是鍋爐房的主要耗電設(shè)備，其運行參數(shù)與鍋爐房耗能量和熱效率直接相關(guān)。泵和風機選型時都以額定負荷為依據(jù)，但在運行中給水量和風量均隨鍋爐負荷而變化，采用變頻調(diào)速技術(shù)，按負荷需要調(diào)節(jié)風量與水量，維持鍋爐運行的最佳工況，既可節(jié)約燃煤，又可節(jié)約耗電量，為此應(yīng)將泵和風機的手工控制或半自動控制改造成全自動控制，實現(xiàn)計算機實時全程控制。這類改造，在鍋爐負荷變化較大較頻繁時，節(jié)能效果尤為明顯。采用變頻技術(shù)，泵和風機普遍可節(jié)電30%～40%。此外，爐排電機采用變頻調(diào)速裝置，也可根據(jù)需要控制爐排的速度，從而達到最佳燃燒工況，以提高鍋爐的熱效率，同時可減少一氧化碳、二氧化硫等的排放，以保護環(huán)境。采用實時計算機全程控制管理，有效利用了能源，節(jié)能率可達7%左右。

2）鍋爐房熱力管道系統(tǒng)的節(jié)能改造。

熱力管道系統(tǒng)是鍋爐房與熱用戶連接的橋梁，節(jié)能潛力很大，對其實施隔熱保溫、定期檢修，能取得明顯的節(jié)能效果。采用熱力管道直埋技術(shù)，能有效降低基礎(chǔ)投資和運行費用，直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)比較，不僅具有節(jié)省用地、方便施工、減少工程投資和維護工作量小的優(yōu)點，同時由于采用導熱系數(shù)極小的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料作保溫材料，熱損失大大低于地溝敷設(shè)。對于架空和地溝敷設(shè)的供熱管道，也應(yīng)使用新型保溫材料。此外，必須重視對法蘭、閥門及各類管道附件采取的保溫措施，以降低整個供熱管網(wǎng)的熱損失?！芭苊暗温笔枪峁芫W(wǎng)的老問題，不僅直接影響鍋爐房的效能，也威脅到鍋爐房的安全運行，因此，必須提高供熱管網(wǎng)的日常維護保養(yǎng)和定期檢修的質(zhì)量，這對提高鍋爐房的效率起著重要的作用。

3）鍋爐房工質(zhì)回收系統(tǒng)的節(jié)能改造。

蒸汽經(jīng)過用熱設(shè)備后生成的冷凝水水質(zhì)好，且溫度可達60－100℃，但90%以上在用工業(yè)鍋爐的用戶未對冷凝水進行回收，而當廢水排掉了。若能對凝結(jié)水采用多區(qū)段過濾附加鍋內(nèi)加藥法進行綜合回收利用，不僅減輕了水處理的負荷，節(jié)省了水處理費用，同時提高了給水溫度，降低了燃料耗量，通常給水溫度每提高6℃，可節(jié)約燃料1%。從已有的冷凝水回收案例來看，節(jié)能可達10%～12%。為降低鍋爐排污熱損失，應(yīng)加強鍋爐給水品質(zhì)控制，并盡可能減少鍋爐排污量，同時應(yīng)采取措施回收排污熱量。鍋爐房熱力系統(tǒng)的排污量應(yīng)控制在5%以下，最好為2%左右。此外，可采用加裝排污擴容器及換熱器來回收部分排污熱量，以起到節(jié)能降耗的作用。

2.3 鍋爐房節(jié)能降耗的綜合管理

為了實現(xiàn)鍋爐房節(jié)能降耗的指標，按一定的管理原理和方法進行計劃、組織、協(xié)調(diào)、控制,使鍋爐房系統(tǒng)內(nèi)部的各種要素（人、財、物、時間、事件、信息等）朝著節(jié)能降耗的目標,相互協(xié)調(diào)高效運轉(zhuǎn)的過程，稱為鍋爐房節(jié)能降耗綜合管理。其內(nèi)容主要包括燃料的合理供應(yīng)，鍋爐、管網(wǎng)和用熱設(shè)備的運行調(diào)度，管理人員、司爐人員的技能培訓，運行班組間的節(jié)能考核，各種節(jié)能管理法規(guī)的宣傳貫徹，鍋爐房專業(yè)化管理模式的實施推行等。

1）鍋爐房燃料計量考核節(jié)能管理。

鍋爐房燃料管理的目的是節(jié)約能源，合理使用燃料，其核心是進行燃料量和質(zhì)的管理，以便于司爐人員能夠根據(jù)燃料品質(zhì)的差異合理進行燃燒調(diào)節(jié)，不僅對提高燃燒效率有較明顯的作用，還為管理者開展能效考核提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。燃料管理包括：燃料的進廠驗收，涉及按購貨單據(jù)核對進廠燃料的品質(zhì)、過秤并記錄入帳；燃料的分區(qū)存放，涉及按燃料的種類、價格及進廠日期分區(qū)存放并標明燃料特性；燃料品質(zhì)的調(diào)整，涉及對不同煤種進行混配并對水分、顆粒度等進行調(diào)整；燃料消耗的計量，涉及對每臺鍋爐和每個班組分別計量，按燃料種類記錄消耗情況，做到能耗有指標，單耗有比較，以便開展節(jié)能評比。

2）鍋爐房設(shè)備、管網(wǎng)和熱用戶平衡調(diào)節(jié)運行管理。

通常一個熱力管網(wǎng)要連接多個熱用戶，盡管設(shè)計采取了管徑調(diào)整和閥門控制等許多措施進行水力平衡計算，但還是難以滿足規(guī)范規(guī)定的壓差平衡標準。為了克服了供熱管網(wǎng)始端用戶過熱、末端用戶不熱的弊病，.近年來鍋爐房設(shè)備、管網(wǎng)和熱用戶之間采用平衡調(diào)節(jié)運行管理的技術(shù)，即在熱力管網(wǎng)上安裝平衡閥或自力式流量控制器，實現(xiàn)熱力管網(wǎng)的水力平衡，以保證每個熱用戶的熱媒流量能在計算工況下運行，從而有效地降低了鍋爐房設(shè)備、管網(wǎng)和熱用戶的運行能耗。

3）加強鍋爐房的人員管理，重視節(jié)能培訓，實行經(jīng)濟考核。

鍋爐房管理人員和司爐人員的技術(shù)水平對鍋爐運行效率起到重要作用，應(yīng)對鍋爐房管理人員和司爐人員進行強化培訓，幫助他們熟悉掌握系統(tǒng)和設(shè)備功能，以提高他們專業(yè)知識和技能，使系統(tǒng)和設(shè)備在最佳狀態(tài)下工作；應(yīng)實行合理的考核獎懲，開展運行班組間的節(jié)能競賽，以提高他們的節(jié)能意識和責任心。

4）鍋爐房實現(xiàn)專業(yè)化委托管理。

鍋爐房實現(xiàn)專業(yè)化委托管理是指通過建立完善的現(xiàn)代設(shè)備要素和設(shè)備合理配置，為鍋爐房提供專業(yè)化管理的模式。這種管理模式以現(xiàn)代設(shè)備資源的優(yōu)化組合和有效運行，為社會提供保障，以促進現(xiàn)代設(shè)備管理由企業(yè)自主管理向全社會專業(yè)化委托管理轉(zhuǎn)化。鍋爐房專業(yè)化委托管理，能充分發(fā)揮優(yōu)化資源配置中的基礎(chǔ)作用，更有利于實現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)備管理的規(guī)范化、標準化。積極鼓勵和促進便捷的專業(yè)化委托管理服務(wù)，是促進鍋爐房系統(tǒng)節(jié)約能源、減少污染的有效途徑。如某市有4t/h以上燃煤鍋爐1500臺，平均熱效率不足65%，全年耗煤300萬噸以上。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)對鍋爐運行的管理水平直接影響著鍋爐熱效率，司爐人員操作水平的差異，可使鍋爐熱效率相差3%～10%。若企業(yè)實現(xiàn)專業(yè)化委托管理，在專業(yè)技術(shù)人員的高水平管理和操作下，鍋爐熱效率達到75%以上，節(jié)能效果顯著。再如上海某企業(yè)能源中心鍋爐房采用專業(yè)化委托管理后，充分發(fā)揮了現(xiàn)代設(shè)備的綜合效能，創(chuàng)造出最佳的設(shè)備效益?？梢娚鐣瘜I(yè)管理模式可望成為實現(xiàn)鍋爐房節(jié)能降耗的新途徑。

3 結(jié)束語

鍋爐房節(jié)能降耗是一個綜合工程，仍有許多工作要做。鍋爐房節(jié)能降耗的可行措施可從鍋爐設(shè)備、鍋爐輔機、熱力管道和鍋爐房管理等多方面進行，如設(shè)備的節(jié)能改造與選用新型節(jié)能鍋爐，采用變頻調(diào)節(jié)和自動控制技術(shù)，加強熱力管道的保溫和維護，推廣熱力管道直埋式技術(shù)，對凝結(jié)水、排污水進行綜合處理提高回收率，加強鍋爐房節(jié)能降耗綜合管理，包括燃料的合理供應(yīng)、鍋爐管網(wǎng)和用熱設(shè)備的運行調(diào)度、對管理人員司爐人員進行技能培訓、開展運行班組間的節(jié)能考核、推行鍋爐房專業(yè)化管理模式等內(nèi)容，上述措施是鍋爐房大幅度節(jié)能降耗的根本保證。本文尤為推薦鍋爐房專業(yè)化委托管理模式，該模式能充分發(fā)揮優(yōu)化資源配置的基礎(chǔ)作用，更有利于實現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)備管理的規(guī)范化、標準化，有望成為現(xiàn)代鍋爐房節(jié)能降耗的新途徑。

[1]上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備監(jiān)察處《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》

上?？茖W普及出版社 2008.9

[2]朱傳標 周華 《新編工業(yè)鍋爐基礎(chǔ)》 上海科學普及出版社 2007.10

[3]沈永剛 《現(xiàn)代設(shè)備管理》 機械工業(yè)出版社 2004.6

[4]章振華 工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗措施的研究《中小企業(yè)管理與科技》2010.1