一種對鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)進(jìn)行快速檢測與節(jié)能診斷的方法

張全佳

摘 要：當(dāng)前不少企業(yè)的鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)仍存在設(shè)備、技術(shù)相對落后，運(yùn)行管理粗放等問題，能源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，亟需解決，這類熱力設(shè)備系統(tǒng)也是對企業(yè)進(jìn)行節(jié)能診斷的重要內(nèi)容。但在工程實(shí)踐中，對企業(yè)進(jìn)行節(jié)能診斷時(shí)，發(fā)現(xiàn)目前已有的眾多涉及鍋爐熱效率和蒸汽輸送系統(tǒng)的設(shè)備檢測、節(jié)能監(jiān)測與節(jié)能評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，并不完全適應(yīng)企業(yè)對檢測和節(jié)能診斷的實(shí)際需要，很多時(shí)候甚至是與實(shí)際脫節(jié)的。為此，提出一種從企業(yè)實(shí)際需求出發(fā)，突出重點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速檢測，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能診斷，以快速發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題和有效解決問題為目標(biāo)的鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)檢測與節(jié)能診斷方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐 蒸汽輸送 檢測 節(jié)能診斷 方法

中圖分類號(hào)：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(yè)企業(yè)中應(yīng)用廣泛。鍋爐生產(chǎn)的蒸汽則需通過蒸汽輸送系統(tǒng)輸送到各生產(chǎn)車間。當(dāng)前不少企業(yè)的鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)仍存在設(shè)備、技術(shù)相對落后，運(yùn)行管理粗放等問題，能源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，亟需解決。這類熱力設(shè)備系統(tǒng)也是對企業(yè)進(jìn)行節(jié)能診斷的重要內(nèi)容，面對日益增加的節(jié)能減排壓力，企業(yè)對節(jié)能檢測和節(jié)能診斷有著廣泛的實(shí)際需求，但這種需求顯然不是逐次對單個(gè)設(shè)備的精確檢測和分析，而是希望能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測并判斷問題，可以在短時(shí)間內(nèi)完成改進(jìn)處理，低費(fèi)、有效解決問題。目前確實(shí)有多種針對鍋爐和蒸汽輸送系統(tǒng)的設(shè)備檢測、節(jié)能監(jiān)測、節(jié)能評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，但這類規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和方法往往注重的是論述嚴(yán)密、檢測精確，也存在為檢測而檢測的弊端，并不完全適應(yīng)企業(yè)對節(jié)能檢測和節(jié)能診斷的實(shí)際需要，很多時(shí)候甚至與實(shí)際脫節(jié)。為此，提出一種突出重點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速檢測，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能診斷，以快速發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵和有效解決問題為目標(biāo)，針對鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)的檢測與節(jié)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(jié)能監(jiān)測、節(jié)能評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，如GB/T10180-2003《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》、TSG G0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規(guī)則》、GB/T 17954-2007《工業(yè)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》、GB 24500-2009《工業(yè)鍋爐能效限定值及能效等級(jí)》、GB/T 15317-2009《燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測》；TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》、NBT 47035-2013《工業(yè)鍋爐系統(tǒng)能效評價(jià)導(dǎo)則》等。涉及蒸汽輸送系統(tǒng)的能效檢測和評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法主要有GBT 12712-1991《蒸汽供熱系統(tǒng)凝結(jié)水回收及蒸汽疏水閥技術(shù)管理要求》、GBT 15910-2009《熱力輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測》、GBT 3486-1993《評價(jià)企業(yè)合理用熱技術(shù)導(dǎo)則》、GB/T4272《設(shè)備及管道絕熱技術(shù)通則》等。

目前需要解決的問題有以下幾個(gè)方面。

（1）對企業(yè)來說，蒸汽鍋爐和蒸汽輸送系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到運(yùn)行都是一體化處理，但實(shí)際在做檢測時(shí)往往是割裂、分開處理，導(dǎo)致節(jié)能診斷無法系統(tǒng)化；（2）對鍋爐的能效檢測以檢測為目的，對節(jié)能診斷幫助不大，企業(yè)抓不住需改進(jìn)提高的重點(diǎn)；（3）對蒸汽輸送系統(tǒng)的效率問題重視不夠；（4）蒸汽輸送系統(tǒng)檢測涉及的相應(yīng)國標(biāo)、行標(biāo)檢測方法和能效標(biāo)準(zhǔn)一般比較籠統(tǒng)，且不大適應(yīng)現(xiàn)場處理和實(shí)際解決問題的需要；（5）設(shè)備檢測時(shí)間長，耗費(fèi)的時(shí)間和精力多，但檢測報(bào)告對解決企業(yè)實(shí)際問題幫助不大。

企業(yè)需要一種針對鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)的，能突出重點(diǎn)，快速檢測，準(zhǔn)確進(jìn)行節(jié)能診斷，低費(fèi)改進(jìn)，最終有效解決問題的檢測與節(jié)能診斷方法。

2 一種快速檢測與節(jié)能診斷的方法

通過對多個(gè)工程案例的分析和研究，提出以下一種可實(shí)現(xiàn)快速檢測與節(jié)能診斷的方法。

2.1 檢測目的與要求

針對企業(yè)的實(shí)際需求，突出重點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速檢測，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行準(zhǔn)確的節(jié)能診斷，以快速發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題和有效解決問題為目標(biāo)。

2.2 檢測關(guān)鍵指標(biāo)

設(shè)置以下檢測指標(biāo)：一級(jí)指標(biāo)：鍋爐熱效率、疏水閥完好率；二級(jí)指標(biāo)：鍋爐排煙溫度、鍋爐排煙處過量空氣系數(shù)、（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(shè)備

（1）全自動(dòng)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(jì)（精度不低于1.0級(jí)，量程要求：0～+400 ℃）；（3）超聲波流量計(jì)（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(dòng)加速度，沖擊脈沖/32 kHz，可測表面溫度；配計(jì)算軟件，可計(jì)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(jié)能診斷程序和方法

2.4.1 檢測與節(jié)能診斷程序

檢測與節(jié)能診斷程序如圖1所示。

2.4.2 檢測與節(jié)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(yīng)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(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規(guī)則》），以快速測定鍋爐熱效率，重點(diǎn)在于快速判明鍋爐的各項(xiàng)熱損失。通過現(xiàn)場檢測對鍋爐過量空氣系數(shù)和排煙溫度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析判斷，結(jié)合鍋爐主、輔設(shè)備配置水平及對爐體、風(fēng)煙道的保溫檢測和泄漏檢查，現(xiàn)場可以形成指導(dǎo)鍋爐燃燒調(diào)整等初步節(jié)能診斷意見，需要用到的主要檢測設(shè)備有全自動(dòng)煙氣分析儀、熱電偶溫度計(jì)、超聲波流量計(jì)、紅外熱成像儀。

（2）蒸汽輸送系統(tǒng)疏水閥完好率檢測。利用疏水閥檢漏儀對運(yùn)行中的疏水閥進(jìn)行檢測并記錄有泄漏表征的疏水閥數(shù)據(jù)（如儀器顯示的振動(dòng)值）。根據(jù)疏水閥泄漏嚴(yán)重程度，現(xiàn)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(tǒng)的保溫檢測。利用紅外熱成像儀重點(diǎn)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(shù)據(jù)，現(xiàn)場可以形成初步的保溫部分處理建議。

2.4.3 節(jié)能診斷要點(diǎn)

（1）鍋爐能效。鍋爐熱效率及排煙溫度、排煙處過量空氣系數(shù)等關(guān)鍵運(yùn)行控制技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合TSG G0002-2010 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（含“第一號(hào)修改單”）規(guī)定的要求，如常用鍋爐熱效率：燃天然氣鍋爐應(yīng)在92%以上（節(jié)能目標(biāo)值98%），燃輕重油鍋爐90%以上（節(jié)能目標(biāo)值96%），一般燃煤（層燃）鍋爐不應(yīng)低于80%（節(jié)能目標(biāo)值+5%）。節(jié)能診斷要點(diǎn)：根據(jù)鍋爐熱效率判斷鍋爐的總體能效水平，是否存在改進(jìn)的空間，是否有改造的價(jià)值；根據(jù)鍋爐實(shí)測運(yùn)行控制工況，結(jié)合使用燃料的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)、灰渣可燃物含量化驗(yàn)結(jié)果，判斷與鍋爐最優(yōu)化燃燒工況的偏離程度，在此基礎(chǔ)工業(yè)上提出燃燒調(diào)整建議；根據(jù)鍋爐外表面溫度檢測情況提出保溫方面的改進(jìn)意見；根據(jù)鍋爐泄漏檢查情況提出鍋爐的密封改進(jìn)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(tǒng)。疏水閥完好率至少應(yīng)達(dá)到95%以上，節(jié)能目標(biāo)值100%?，F(xiàn)場檢測判斷為“泄漏”的疏水閥應(yīng)安排拆開檢視，更換或維修處理；車間冷凝水經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較有回收條件的應(yīng)實(shí)現(xiàn)全部回收；熱力管道及附件的保溫不應(yīng)有嚴(yán)重破損，脫落等缺陷，其外表面溫度≥50 ℃，除有特殊要求外，均應(yīng)考慮保溫處理；熱力管道任何部位保溫層外表面溫度不應(yīng)高于管內(nèi)介質(zhì)溫度45 ℃（依據(jù)GBT 15910-2009《熱力輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測》“6考核指標(biāo)”之6.1保溫結(jié)構(gòu)允許最大溫升）。

（3）熱力系統(tǒng)整體診斷。在檢測和專業(yè)判斷的基礎(chǔ)上，需對企業(yè)熱力系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。要點(diǎn)是：新蒸汽輸送管道及凝結(jié)水管道設(shè)計(jì)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(jié)流損失；熱力系統(tǒng)的疏水閥和截止閥、旁通閥設(shè)置是否合理和足夠；運(yùn)行管理是否適當(dāng)，能源是否能夠做到分級(jí)利用，有無條件提高冷凝水回收率等。

（4）首次報(bào)告，節(jié)能診斷應(yīng)對未達(dá)到滿意運(yùn)行效果的關(guān)鍵指標(biāo)和參數(shù)，進(jìn)行節(jié)能潛力計(jì)算，并提供計(jì)算分析結(jié)果。即計(jì)算某關(guān)鍵參數(shù)未達(dá)標(biāo)，由此造成的年能源浪費(fèi)量及折算燃料費(fèi)用。

（5）末次報(bào)告，節(jié)能診斷應(yīng)對經(jīng)整改后的實(shí)際效果進(jìn)行節(jié)能計(jì)算，以驗(yàn)證通過檢測和節(jié)能診斷，項(xiàng)目實(shí)際已經(jīng)產(chǎn)生的節(jié)能效果。

3 案例分析

采用上述方法對某紡織企業(yè)型號(hào)為SZL10-1.25-AⅡ的蒸汽鍋爐及其蒸汽輸送系統(tǒng)進(jìn)行快速檢測和節(jié)能診斷?，F(xiàn)場進(jìn)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(xiàn)場診斷出鍋爐節(jié)能設(shè)施基本齊備，但無安裝煙氣氧量表，導(dǎo)致燃燒調(diào)整和運(yùn)行參數(shù)難以準(zhǔn)確控制，鍋爐風(fēng)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(xiàn)象，現(xiàn)場共檢測105個(gè)疏水閥，良好率為83.8%。經(jīng)節(jié)能診斷提出針對性的低費(fèi)，無需做重大技術(shù)改造的節(jié)能改進(jìn)措施，主要是通過加裝煙氣氧量表并在運(yùn)行中將煙氣含氧量精確控制在現(xiàn)場節(jié)能診斷專家給出的允許波動(dòng)范圍內(nèi)，維修輕微泄漏的疏水閥，更換泄漏嚴(yán)重的疏水閥等。企業(yè)付出的改進(jìn)成本僅在1萬元左右。企業(yè)落實(shí)改進(jìn)措施3個(gè)月后再次進(jìn)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(xiàn)象。疏水閥良好率提升至95.2%。改進(jìn)后的節(jié)能效果：企業(yè)年節(jié)約原煤量約402.7 t，實(shí)現(xiàn)減排SO2：0.442 t/a、減排CO2：556.33 t/a、減排NO：0.506 t/a。企業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，噸產(chǎn)品蒸汽耗量下降近25%。收到了非常好的節(jié)能減排效果。

4 結(jié)語

通過節(jié)能診斷的有效途徑，提高企業(yè)的蒸汽鍋爐及其輸送系統(tǒng)的效率，對降低企業(yè)單位產(chǎn)品能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，提高企業(yè)經(jīng)營效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前已有的鍋爐能效和蒸汽輸送系統(tǒng)的設(shè)備檢測、節(jié)能監(jiān)測、節(jié)能評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，并不完全符合企業(yè)的實(shí)際需要，很多時(shí)候甚至是與實(shí)際脫節(jié)的。為此，提出以下一種突出重點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)快速檢測，并在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確進(jìn)行節(jié)能診斷，以快速發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題和有效解決問題為目標(biāo)的檢測與診斷方法。具體要求有：選擇合適的檢測設(shè)備，設(shè)置實(shí)用、合理的檢測指標(biāo)，在對鍋爐熱效率、疏水閥完好率兩個(gè)一級(jí)指標(biāo)，以及鍋爐排煙溫度、鍋爐排煙過量空氣系數(shù)、（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(gè)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行必要檢測的基礎(chǔ)上，通過對節(jié)能診斷要點(diǎn)的專業(yè)分析，快速判斷發(fā)現(xiàn)問題，指出并計(jì)算節(jié)能潛力，提出改進(jìn)建議和措施；企業(yè)利用3～6個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行改進(jìn)后，再次進(jìn)行檢測和診斷，以驗(yàn)證項(xiàng)目實(shí)際節(jié)能效果。該方法對檢測和評價(jià)人員提出了更高的要求，需要檢測和評價(jià)人員具備較高的專業(yè)知識(shí)和技能，以及豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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