上海市在用工業(yè)鍋爐節(jié)能現(xiàn)狀分析與對策

仝慶華，盛化才

（1. 上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200062；2. 上海置信節(jié)能環(huán)保有限公司，上海 200062）

近年來國家大力實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而節(jié)能減排就是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。作為高耗能特種設(shè)備之一的工業(yè)鍋爐，其能源消耗和污染物排放在全國總量中均占有較大的比重。加強(qiáng)工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排工作，不僅是一種社會責(zé)任，而且會給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我國工業(yè)鍋爐平均管理及運(yùn)行水平不高，實(shí)際熱效率較低。燃煤鍋爐平均熱效率多在60%～65%，燃油（氣）鍋爐平均熱效率多在80%～85%，均比發(fā)達(dá)國家高水平運(yùn)行熱效率低10%左右［1-2］。上海市由于大多數(shù)企業(yè)管理較規(guī)范，運(yùn)行人員素質(zhì)也較高，平均熱效率高于全國水平。根據(jù)2011年至今的能效測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海市燃油（氣）鍋爐平均熱效率多在85%～90%，仍存在較大節(jié)能空間。在企業(yè)運(yùn)營成本中鍋爐能耗是不可忽略的一部分，若鍋爐熱效率提高5%，將大幅度降低企業(yè)運(yùn)營成本。

1 在用工業(yè)鍋爐運(yùn)行狀況及存在的問題

上海市現(xiàn)有在用工業(yè)鍋爐6 500余臺，其中絕大部分為燃油（氣）鍋爐，另有少量電加熱鍋爐。這些工業(yè)鍋爐為生產(chǎn)和生活提供必不可少的蒸汽、熱水等供熱介質(zhì)。上海市政府及特種設(shè)備監(jiān)督管理部門非常重視在用工業(yè)鍋爐的節(jié)能工作，每年組織相關(guān)部門和人員做好節(jié)能檢查、節(jié)能政策及節(jié)能技術(shù)宣傳、在用工業(yè)鍋爐能效測試等工作，并取得了較好的成績。上海市在用工業(yè)鍋爐平均熱效率和平均達(dá)標(biāo)率均處于全國領(lǐng)先水平。

通過對部分使用單位在用工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行狀況的現(xiàn)場調(diào)研，并結(jié)合歷年能效測試情況和系統(tǒng)內(nèi)在用工業(yè)鍋爐運(yùn)行信息，對上海市在用工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行狀況及存在的問題分析如下：

（1）部分使用單位對工業(yè)鍋爐節(jié)能工作不夠重視，無成文的節(jié)能管理制度和設(shè)備操作指南；大部分企業(yè)未對鍋爐管理人員進(jìn)行節(jié)能考核，也未開展對鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的考核工作，未建立相應(yīng)的獎懲制度，無法調(diào)動鍋爐管理人員的節(jié)能積極性。

（2）部分使用單位工業(yè)鍋爐常年或長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀況，且在日常運(yùn)行中頻繁啟動和停止。鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行和啟停頻繁，不但會降低鍋爐運(yùn)行熱效率，增大鍋爐風(fēng)機(jī)的耗電量，而且會降低鍋爐部件特別是燃燒機(jī)的使用壽命。

（3）部分使用單位工業(yè)鍋爐中與節(jié)能相關(guān)的監(jiān)控儀表配置不全或損壞。排煙溫度表、氧量表和CO指示表缺損，導(dǎo)致鍋爐管理人員和操作人員無法根據(jù)相應(yīng)參數(shù)合理調(diào)節(jié)鍋爐配風(fēng)以使其處于高效燃燒狀態(tài)；燃料計(jì)量、介質(zhì)流量和溫度計(jì)量儀表不全，使企業(yè)無法統(tǒng)計(jì)、考核鍋爐運(yùn)行狀況。

（4）個別使用單位供熱管道及給水管道保溫狀況欠佳。目前個別使用單位的室外供熱管道存在裸露或保溫層破損情況，給水管道未保溫現(xiàn)象也較為普遍。

（5）部分賓館、酒店、醫(yī)院、商務(wù)樓或?qū)懽謽堑仁褂脝挝坏墓I(yè)鍋爐主要用于建筑樓宇內(nèi)的供熱或生活熱水供應(yīng)，其運(yùn)行負(fù)荷隨季節(jié)呈周期性變化：冬季負(fù)荷較高，每個使用單位可保持1～2臺鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行；春季、夏季和秋季負(fù)荷較低，一般每個使用單位只有1臺鍋爐間斷運(yùn)行，部分商務(wù)樓或?qū)懽謽莾?nèi)鍋爐的運(yùn)行時間每天不超過1 h。這就導(dǎo)致鍋爐熱效率較低，能源有效利用率更低。

（6）大多數(shù)使用單位的工業(yè)鍋爐排煙溫度偏高，部分達(dá)到200 ℃以上，有的甚至超過300 ℃。排煙溫度高，大量熱能未得到有效利用就隨煙氣排放到大氣中，導(dǎo)致鍋爐排煙熱損失增加，熱效率降低。

（7）大多數(shù)使用單位的工業(yè)鍋爐，排煙處O2含量較高，過量空氣系數(shù)超過規(guī)定值（＜ 1.2），個別甚至超過2.0。較大的過量空氣系數(shù)表明鍋爐配風(fēng)過大，大量多余的空氣會帶走燃料的熱量，導(dǎo)致鍋爐排煙熱損失增加，熱效率降低［3］。

（8）僅依靠工業(yè)鍋爐能效測試，監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)難以及時、全面地了解全市在用工業(yè)鍋爐的能效狀況。

2 原因分析

針對上海市在用工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行狀況及存在問題，分析原因如下：

（1）監(jiān)督管理部門在節(jié)能工作檢查、節(jié)能政策及節(jié)能技術(shù)宣傳時，主要接觸對象為鍋爐管理人員和作業(yè)人員。這部分人員在使用單位建立健全節(jié)能管理制度和節(jié)能考核制度方面自主性和決策性不強(qiáng)，大多僅能將接受的信息簡單上報到?jīng)Q策層；同時，在大多數(shù)單位未建立節(jié)能考核制度和相應(yīng)的獎懲制度時，這部分人員對推進(jìn)本單位工業(yè)鍋爐節(jié)能工作的積極性也不高。而使用單位其他人員尤其是決策層人員接受工業(yè)鍋爐節(jié)能信息的途徑有限，大多未意識到工業(yè)鍋爐節(jié)能工作的必要性和緊迫性，特別是未意識到工業(yè)鍋爐節(jié)能工作對降低本單位運(yùn)營成本的有效性。

（2）運(yùn)行過程中鍋爐頻繁啟停，其原因可能是：①部分使用單位在鍋爐設(shè)計(jì)選型時熱負(fù)荷裕量過大，或僅考慮旺季熱負(fù)荷而忽視淡季熱負(fù)荷，造成鍋爐長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀況，甚至頻繁啟停；②部分使用單位生產(chǎn)工藝要求間歇性進(jìn)汽或加熱，且其中一臺或一套設(shè)備所需蒸汽量或加熱量特別大，這可能造成一臺或數(shù)臺鍋爐隨該設(shè)備頻繁啟停；③部分使用單位鍋爐的燃燒機(jī)僅有兩級或三級調(diào)節(jié)，在外界用汽量或供熱量較低時會造成鍋爐頻繁啟停；④鍋爐的啟動和停止一般是根據(jù)運(yùn)行過程中介質(zhì)的壓力或溫度自動控制，個別使用單位的鍋爐設(shè)定的啟動壓力（或溫度）和停止壓力（或溫度）間距過小，也會造成鍋爐的頻繁啟停。

（3）與節(jié)能相關(guān)的監(jiān)控儀表配置不全，主要原因是：部分鍋爐安裝及投入運(yùn)行時間較早，當(dāng)時的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)未對與節(jié)能相關(guān)監(jiān)控儀表的配備提出具體要求；部分使用單位節(jié)能意識不強(qiáng)，未認(rèn)識到安裝監(jiān)控儀表對工業(yè)鍋爐運(yùn)行過程中節(jié)能的促進(jìn)作用。

（4）供熱管道及給水管道保溫狀況欠佳的主要原因是使用單位節(jié)能意識淡薄。這種情況主要發(fā)生在小型生產(chǎn)單位。

（5）建筑樓宇內(nèi)的工業(yè)鍋爐在選型設(shè)計(jì)時，除供應(yīng)生活熱水外，冬季用蒸汽供應(yīng)樓宇采暖供熱，其他季節(jié)用蒸汽驅(qū)動中央空調(diào)溴化鋰機(jī)組的運(yùn)行，而現(xiàn)在大多數(shù)中央空調(diào)溴化鋰機(jī)組已改造為天然氣直燃型，所以建筑樓宇內(nèi)的工業(yè)鍋爐除冬季外運(yùn)行負(fù)荷較低。

（6）鍋爐排煙溫度偏高的主要原因是由于部分鍋爐安裝及投入運(yùn)行時間較早，未配備尾部受熱面，受熱面積少，介質(zhì)吸收的熱量少，排煙溫度就高。另一個可能的原因是換熱面積灰和結(jié)垢，燃料燃燒狀況不良（主要指液體燃燒）會造成換熱面煙氣側(cè)積碳或積灰，水處理不達(dá)標(biāo)，造成換熱面水側(cè)結(jié)垢。積灰和結(jié)垢均會大大增加換熱面熱阻，減少換熱量，提高排煙溫度。

（7）鍋爐過量空氣系數(shù)較高的原因主要是部分使用單位對工業(yè)鍋爐節(jié)能工作不夠重視，管理人員和操作人員也缺乏工業(yè)鍋爐運(yùn)行過程中節(jié)能管理意識和知識儲備，未要求維護(hù)保養(yǎng)單位定期對鍋爐燃料和配風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使得排煙處過量空氣系數(shù)較高。另一個原因是部分鍋爐缺少氧量表，鍋爐管理人員和操作人員無法根據(jù)煙氣中的氧氣含量及時對燃料和配風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)整。

（8）工業(yè)鍋爐的運(yùn)行狀況是根據(jù)外界用汽量或供熱量以及其他外界因素的變化而變化的，其能效狀況不是恒定的。在用工業(yè)鍋爐的能效測試僅能反映被測鍋爐在測試時間段、采用測試時所用的燃料、當(dāng)時的運(yùn)行工況及當(dāng)時的操作條件下的能效狀況，不能完全反映該鍋爐全年運(yùn)行水平。

3 對策與建議

為了推動在用工業(yè)鍋爐節(jié)能工作，針對上海市在用工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行狀況、存在問題及產(chǎn)生的原因，提出如下對策與改進(jìn)建議：

（1）監(jiān)督管理部門加大節(jié)能減排政策和工業(yè)鍋爐節(jié)能知識及技術(shù)宣傳的廣度和深度，特別是加強(qiáng)工業(yè)鍋爐節(jié)能必要性和有效性的宣傳，力爭在全社會建立加快工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作的共識。管理部門將工業(yè)鍋爐節(jié)能工作與安全工作并重，督促使用單位按照相應(yīng)的使用管理規(guī)則建立健全工業(yè)鍋爐節(jié)能相關(guān)的管理制度和考核制度，并落到實(shí)處，以提高管理人員和作業(yè)人員在日常管理和運(yùn)行中深抓節(jié)能工作的積極性。

（2）對于啟停頻繁的鍋爐可采取措施加以改進(jìn)：①鍋爐設(shè)計(jì)選型時應(yīng)根據(jù)所需負(fù)荷及負(fù)荷的變化情況，選擇合理的鍋爐型號和鍋爐臺數(shù)；②生產(chǎn)工藝要求間歇性大量進(jìn)汽或加熱的使用單位可設(shè)置蒸汽蓄熱器，利用蓄熱器使鍋爐保持在正常負(fù)荷下運(yùn)行，消除負(fù)荷波動對鍋爐燃燒和熱效率的影響；③在燃燒機(jī)更換或改造時可引進(jìn)比例調(diào)節(jié)技術(shù)，使鍋爐根據(jù)外界用汽量或供熱量的變化自動逐步調(diào)節(jié)燃燒狀況，保持較穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；④根據(jù)本單位設(shè)備運(yùn)行情況設(shè)定合理的啟動壓力（或溫度）和停止壓力（或溫度）間距，可避免鍋爐啟停過于頻繁。

（3）對于監(jiān)控儀表配備不全或損壞的使用單位，一方面應(yīng)加強(qiáng)工業(yè)鍋爐運(yùn)行過程中節(jié)能知識和技術(shù)的宣傳，使其認(rèn)識到安裝監(jiān)控儀表的重要性；另一方面監(jiān)督管理部門應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)內(nèi)容的檢查，督促使用單位加裝缺失的監(jiān)控儀表，使鍋爐管理人員和操作人員在日常節(jié)能工作中有的放矢，并將使用單位的節(jié)能考核制度落到實(shí)處。

（4）對于供熱管道及給水管道保溫狀況欠佳的使用單位應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能知識和技術(shù)的宣傳及日常檢查，促進(jìn)使用單位結(jié)合各自實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)。

（5）對于每天運(yùn)行時間特別短的鍋爐使用單位（主要是商務(wù)樓和寫字樓），探討在春季、夏季和秋季負(fù)荷極低時采用其他形式能源代替鍋爐產(chǎn)生熱水或蒸汽的可行性。

（6）對于因未布置尾部受熱面而排煙溫度較高的鍋爐，建議使用單位加裝冷凝式或非冷凝式節(jié)能器，充分利用煙氣余熱。加裝非冷凝式節(jié)能器一般可將排煙溫度降低到120 ℃左右，冷凝式節(jié)能器可將排煙溫度降低到60 ℃左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃油（氣）工業(yè)鍋爐，排煙溫度每降低25 ℃，熱效率可提高1%左右［4］。

在工業(yè)鍋爐的運(yùn)行過程中還應(yīng)合理調(diào)節(jié)燃燒機(jī)的燃燒狀況，確保燃料完全燃燒，并做好鍋外或鍋內(nèi)的水處理工作，避免換熱面積灰和結(jié)垢。

（7）對于過量空氣系數(shù)較高的鍋爐，建議使用單位一方面加強(qiáng)鍋爐的維護(hù)保養(yǎng)工作，要求維護(hù)保養(yǎng)單位定期對鍋爐在不同運(yùn)行負(fù)荷下的燃料和配風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整；另一方面配備與節(jié)能相關(guān)的監(jiān)控儀表，使鍋爐管理人員和操作人員在日常工作中可以根據(jù)煙氣中的氧氣含量及時調(diào)節(jié)鍋爐配風(fēng)量。

（8）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)在線工業(yè)鍋爐能效監(jiān)測平臺，安裝在線傳感器，通過互聯(lián)網(wǎng)將鍋爐運(yùn)行的安全數(shù)據(jù)和節(jié)能數(shù)據(jù)及時統(tǒng)一傳送到監(jiān)測中心，隨時掌握每臺鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，同時可發(fā)揮政府特種設(shè)備公共技術(shù)機(jī)構(gòu)專家力量優(yōu)勢，及時為運(yùn)行異常的鍋爐提供診斷和處置方案［5］。通過該平臺，監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)可及時、全面地了解全市在用工業(yè)鍋爐的安全狀況和能效狀況，必要時實(shí)時指導(dǎo)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)整；通過對積累的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，可針對性指導(dǎo)鍋爐技術(shù)改造和管理優(yōu)化，提高鍋爐的管理水平和能效狀況。

4 結(jié) 論

上海市在用工業(yè)鍋爐的節(jié)能管理水平和能效狀況雖處于全國領(lǐng)先水平，但仍存在一些問題，包括部分使用單位節(jié)能意識不強(qiáng)、鍋爐長期低負(fù)荷運(yùn)行及啟停頻繁、與節(jié)能相關(guān)的監(jiān)控儀表配置不全、鍋爐排煙溫度偏高、煙氣中氧氣含量偏高以及監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)難以及時全面地了解全市在用工業(yè)鍋爐的能效狀況等。通過加強(qiáng)節(jié)能政策和技術(shù)的宣傳以及節(jié)能管理的監(jiān)督檢查、改善鍋爐運(yùn)行方式、完善監(jiān)控儀表的配置、對老舊鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造、建設(shè)工業(yè)鍋爐能效在線監(jiān)測平臺等方式，可解決或改善現(xiàn)有問題，進(jìn)一步提高上海市在用工業(yè)鍋爐的節(jié)能管理水平和能效狀況，達(dá)到節(jié)能減排的目的。