燃煤工業(yè)鍋爐能效測(cè)試法規(guī)分析

譚鳳科

【摘要】 本文針對(duì)我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐能效現(xiàn)狀及實(shí)際能效測(cè)試中遇到的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)行測(cè)試法規(guī)進(jìn)行了分析，并建議應(yīng)將鍋爐?效率測(cè)試方法合理的引入法規(guī)中，形成更為科學(xué)的測(cè)試和評(píng)價(jià)體系。

【關(guān)鍵詞】 工業(yè)鍋爐;測(cè)試法規(guī);熱效率;?效率

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.05.009

Abstract： In view of the present situation of energy efficiency of coal-fired industrial boilers in China and the problems encountered in actual energy efficiency test，this paper analyses the existing test regulations，and suggests that the test methods of boiler efficiency should be reasonably introduced into the regulations to form a more scientific test and evaluation system.

Key words： industrial boilers;test regulations;energy efficiency;exergy efficiency

我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐（以下簡(jiǎn)稱鍋爐）數(shù)量大、分布廣、種類多，其能源消耗和污染物排放長(zhǎng)年高居不下，已嚴(yán)重影響我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在用鍋爐平均熱效率僅為70%[1]，煙塵、SO2和NOX排放量分別占全國(guó)總排放量的33%、27%和9%左右[2]。

為完成我國(guó)鍋爐節(jié)能減排任務(wù)，原國(guó)家質(zhì)檢總局將鍋爐的節(jié)能管理與安全監(jiān)察置于同等重要的地位。2009年，頒布的《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》[3]從法律層面對(duì)鍋爐的生產(chǎn)單位、使用單位、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)提出了節(jié)能環(huán)保的總體要求;2010年，頒布的TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》[4]（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程），從鍋爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造與維修、使用管理、檢驗(yàn)檢測(cè)和能效測(cè)試、監(jiān)督管理等方面對(duì)影響鍋爐熱效率的因素進(jìn)行相關(guān)要求;同時(shí)出臺(tái)TSG G0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》[5]（以下簡(jiǎn)稱規(guī)則），對(duì)鍋爐能效測(cè)試的方法、條件、項(xiàng)目等進(jìn)行規(guī)定。兩部部門(mén)規(guī)章的頒布具有重要意義，標(biāo)志著我國(guó)鍋爐能效測(cè)試工作進(jìn)一步得到重視，已從自愿測(cè)試步入到強(qiáng)制測(cè)試的時(shí)代。2015至2017年，原國(guó)家質(zhì)檢總局連續(xù)3年開(kāi)展鍋爐節(jié)能減排攻堅(jiān)戰(zhàn)，推動(dòng)我國(guó)鍋爐向節(jié)能減排方向發(fā)展[6-8]。

但鍋爐能效測(cè)試方法實(shí)施幾年來(lái)，鍋爐能耗高、污染重的問(wèn)題仍未能解決，基于我國(guó)鍋爐能效現(xiàn)狀及能效測(cè)試在實(shí)際應(yīng)用中遇到的瓶頸，對(duì)《規(guī)程》和《規(guī)則》所提供的能效測(cè)試方法進(jìn)行分析，旨在找出測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)、提出實(shí)施改進(jìn)建議，實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能高效運(yùn)行。

1 測(cè)試法規(guī)分析

《規(guī)則》將鍋爐能效測(cè)試方法分為4類：鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試（以下簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)單測(cè)試）、鍋爐運(yùn)行工況熱效率詳細(xì)測(cè)試（以下簡(jiǎn)稱詳細(xì)測(cè)試）、鍋爐定型產(chǎn)品熱效率測(cè)試（以下簡(jiǎn)稱定型測(cè)試）和鍋爐及其系統(tǒng)運(yùn)行能效評(píng)價(jià)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)測(cè)試），如表1所示。

其中，數(shù)據(jù)的采集和部分計(jì)算公式按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10180-2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》[9]的相關(guān)方法進(jìn)行?！兑?guī)程》對(duì)4類測(cè)試方法的測(cè)試對(duì)象、應(yīng)用時(shí)機(jī)等做了相關(guān)規(guī)定，結(jié)合表1具體要求如下：

1）簡(jiǎn)單測(cè)試的測(cè)試對(duì)象是在用鍋爐。國(guó)家強(qiáng)制要求在用鍋爐使用單位每2年應(yīng)當(dāng)委托測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)所使用的鍋爐進(jìn)行一次測(cè)試，測(cè)試工作可與鍋爐的外部檢驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。開(kāi)展簡(jiǎn)單測(cè)試工作的測(cè)試機(jī)構(gòu)須取得計(jì)量認(rèn)證證書(shū)，并經(jīng)管理部門(mén)核準(zhǔn)。

2）詳細(xì)測(cè)試的測(cè)試對(duì)象是在用鍋爐。當(dāng)鍋爐的簡(jiǎn)單測(cè)試結(jié)果低于國(guó)家規(guī)定限定值的90%，或者使用單位要求對(duì)鍋爐進(jìn)行節(jié)能診斷時(shí)，測(cè)試機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)對(duì)該鍋爐進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試。測(cè)試后，測(cè)試機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為使用單位進(jìn)行節(jié)能改造和確定合理的運(yùn)行參數(shù)提出整改建議。開(kāi)展詳細(xì)測(cè)試工作的測(cè)試機(jī)構(gòu)須取得相應(yīng)資質(zhì)。

3）定型測(cè)試的測(cè)試對(duì)象是鍋爐產(chǎn)品。鍋爐制造單位應(yīng)當(dāng)保證鍋爐產(chǎn)品能效達(dá)到規(guī)定指標(biāo)要求，不得制造國(guó)家政策明令淘汰的高耗能鍋爐產(chǎn)品，且定型測(cè)試熱效率結(jié)果應(yīng)當(dāng)不低于《規(guī)程》規(guī)定的限定值。開(kāi)展定型測(cè)試工作的測(cè)試機(jī)構(gòu)須取得相應(yīng)資質(zhì)。

4）系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試對(duì)象是在用鍋爐。系統(tǒng)測(cè)試不是國(guó)家強(qiáng)制要求的，對(duì)于有條件的鍋爐使用單位國(guó)家鼓勵(lì)其對(duì)鍋爐進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試是鍋爐使用單位的自愿行為，無(wú)需取得計(jì)量認(rèn)證，無(wú)需經(jīng)管理部門(mén)核準(zhǔn)。

2 測(cè)試方法優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 簡(jiǎn)單測(cè)試優(yōu)缺點(diǎn)

簡(jiǎn)單測(cè)試優(yōu)點(diǎn)：首先，測(cè)試參數(shù)少，減輕了測(cè)試工作量，使有限的測(cè)試人員能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大量的測(cè)試任務(wù);其次，該測(cè)試方法簡(jiǎn)單、易操作，對(duì)測(cè)試人員水平要求不高，不易造成錯(cuò)誤的測(cè)量數(shù)據(jù);最后，減輕了測(cè)試成本，并且能夠反映影響鍋爐熱效率的主要矛盾。

2010年以來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)試方法已實(shí)施9年，但鍋爐節(jié)能減排效果不顯著。其原因是簡(jiǎn)單測(cè)試僅基于熱力學(xué)第一定律，用能量數(shù)量上的高低來(lái)評(píng)價(jià)鍋爐的能源轉(zhuǎn)化情況，不能全面的體現(xiàn)能源的本質(zhì)。能量損失的本質(zhì)是由于能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中的不可逆現(xiàn)象導(dǎo)致的。在封閉的系統(tǒng)中，兩個(gè)存在溫差的物體之間的換熱、流體在設(shè)備中的節(jié)流流動(dòng)、兩個(gè)物體之間的摩擦、物質(zhì)的擾動(dòng)和擴(kuò)散等現(xiàn)象，都產(chǎn)生了不可逆的?損失。因此，應(yīng)將文獻(xiàn)[10]中鍋爐?效率測(cè)試方法合理的引入測(cè)試和評(píng)價(jià)體系內(nèi)，從而真實(shí)且全面的反映出鍋爐能源轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)劣，尋求節(jié)能運(yùn)行和節(jié)能改造的方向。

2.2 詳細(xì)測(cè)試優(yōu)缺點(diǎn)

詳細(xì)測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需在額定工況下進(jìn)行測(cè)試，可反映所測(cè)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行狀況，具有操作具體化、計(jì)算詳細(xì)化的優(yōu)點(diǎn)，且通過(guò)反平衡測(cè)試可以找出影響鍋爐熱效率的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而提出節(jié)能改造建議。

但對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)大、噸位小、數(shù)量多、分布廣的在用鍋爐而言，應(yīng)用該測(cè)試方法存在一定困難。首先，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，如SHL型鍋爐，測(cè)試時(shí)間應(yīng)不少于4h，且測(cè)試期間要求鍋爐運(yùn)行工況保持穩(wěn)定，對(duì)于大部分負(fù)荷波動(dòng)大的在用鍋爐很難找到符合要求的長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工況;其次，測(cè)試項(xiàng)目多，測(cè)試費(fèi)用相對(duì)較高，使得鍋爐使用單位不易接受，對(duì)于小型鍋爐該測(cè)試方法實(shí)際應(yīng)用不多;最后，詳細(xì)測(cè)試僅基于熱力學(xué)第一定律。

2.3 定型測(cè)試優(yōu)缺點(diǎn)

通過(guò)定型測(cè)試，可以從源頭上控制新生產(chǎn)和安裝鍋爐的效率，同時(shí)也督促設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)出更高效和節(jié)能的鍋爐，以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

我國(guó)鍋爐制造企業(yè)不斷提高設(shè)計(jì)水平、改進(jìn)制造工藝，新生產(chǎn)的鍋爐產(chǎn)品無(wú)論是設(shè)計(jì)熱效率、還是實(shí)測(cè)定型產(chǎn)品熱效率均達(dá)到或超過(guò)《規(guī)程》規(guī)定的目標(biāo)值。但目前數(shù)量多、分布廣的在用鍋爐依然是效率低、能耗高、污染重，其原因是多數(shù)鍋爐處于低負(fù)荷參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)，“大馬拉小車”問(wèn)題普遍存在，一方面使用單位在購(gòu)買(mǎi)鍋爐時(shí)一般留有較大的富余量，一方面由于生產(chǎn)工藝原因造成鍋爐實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷波動(dòng)大。因此，表面上看通過(guò)定型測(cè)試從源頭上控制了新生產(chǎn)和安裝鍋爐的效率，但只有提高數(shù)量大、分布廣、運(yùn)行參數(shù)各異的在用鍋爐熱效率，才能從根源上解決鍋爐節(jié)能減排問(wèn)題。同時(shí)，定型測(cè)試僅基于熱力學(xué)第一定律。

2.4 系統(tǒng)測(cè)試優(yōu)缺點(diǎn)

系統(tǒng)測(cè)試是通過(guò)對(duì)鍋爐及其系統(tǒng)在一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)（至少為1個(gè)月）總輸出熱量和總輸入熱量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算和分析確定其平均能耗，進(jìn)而對(duì)鍋爐及其系統(tǒng)的總體能耗情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試方法存在的困難在于：統(tǒng)計(jì)周期過(guò)長(zhǎng)，一般以月、季、半年、一年為周期，這樣長(zhǎng)的測(cè)試周期在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)很容易造成大的誤差;對(duì)測(cè)試儀器、儀表的精度、穩(wěn)定性要求高，投入資金多;采集與測(cè)試工作量大，人工費(fèi)用高。因此，該測(cè)試方法實(shí)際應(yīng)用的很少。

3 結(jié)論

本文總結(jié)了我國(guó)現(xiàn)行能效測(cè)試法規(guī)，分析了能效測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)，得到以下結(jié)論：

1）鍋爐節(jié)能減排效果不顯著的原因是，4種能效測(cè)試方法均基于熱力學(xué)第一定律，應(yīng)將鍋爐?效率測(cè)試方法合理的引入法規(guī)中，形成更為科學(xué)的測(cè)試和評(píng)價(jià)體系。

2）簡(jiǎn)單測(cè)試測(cè)試項(xiàng)目少，反映的鍋爐能耗問(wèn)題不夠全面;詳細(xì)測(cè)試測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、項(xiàng)目多，測(cè)試費(fèi)用高，鍋爐使用單位不易接受，應(yīng)用起來(lái)存在一定困難;在用鍋爐的運(yùn)行參數(shù)往往與設(shè)計(jì)參數(shù)相差很大，定型測(cè)試不能從根源上解決鍋爐節(jié)能減排問(wèn)題;系統(tǒng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)期過(guò)長(zhǎng)，誤差大，投入資金多，無(wú)評(píng)定指標(biāo)，對(duì)于小型鍋爐不適合。

3）簡(jiǎn)單測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)特別明顯，測(cè)試參數(shù)少，簡(jiǎn)單、快捷、易操作，測(cè)試工作量小且成本低，能夠反映影響鍋爐熱效率的主要矛盾。

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