對工業(yè)鍋爐能效測試的分析探討

單旭昇 鄧轉(zhuǎn)志

摘 要：工業(yè)鍋爐作為高耗能動力設(shè)備，為工業(yè)生產(chǎn)提供了重要的能源支持，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國的工業(yè)鍋爐每年消耗的原煤占原煤總產(chǎn)量的三分之一，近年來，諸多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)積極響應(yīng)“節(jié)能、降耗、環(huán)?！钡奶栒?，紛紛參照工業(yè)鍋爐能效測試結(jié)果，轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，優(yōu)化工藝流程，改善鍋爐性能，提升鍋爐能效，深入挖掘工業(yè)鍋爐的節(jié)能降耗潛力。本文結(jié)合影響工業(yè)鍋爐能效的主要因素，圍繞工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的有效措施展開全面論述。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐;能效測試;分析;節(jié)能降耗

中圖分類號：TK227 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0084-02

目前，我國的工業(yè)鍋爐仍然以燃煤鍋爐為主，能耗高、污染重、難治理，一直以來都是節(jié)能減排工作主抓的重點對象。為有效降低工業(yè)鍋爐的能量消耗，減少二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量，國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)相繼對鍋爐能效測試，通過判定工業(yè)鍋爐的運行狀況，分析影響鍋爐熱效率的參數(shù)指標(biāo)，并以此制訂科學(xué)合理、針對性強的節(jié)能措施，取得了理想的應(yīng)用效果。

1 工業(yè)鍋爐能效測試方法

對工業(yè)鍋爐進(jìn)行能效測試，遵循的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》、TSG G0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》、GB/T 10180-2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》等，主要采取的測試方法是正、反平衡法。測試的主要參數(shù)包括：排煙溫度、排煙處一氧化碳含量、入爐冷空氣溫度、飛灰可燃物含量、漏煤可燃物含量、爐渣可燃物含量，同時測試人員根據(jù)燃料的工業(yè)分析結(jié)果，計算出工業(yè)鍋爐的能效。借助于能效測試，能夠及時發(fā)現(xiàn)鍋爐運轉(zhuǎn)過程中存在的問題及故障，分析影響熱效率的主要因素，從節(jié)能減排的角度對尋求解決問題的辦法，為工業(yè)鍋爐的高效節(jié)能運行提供了確鑿的數(shù)據(jù)支持。

2 影響工業(yè)鍋爐能效的主要因素

2.1 鍋爐排煙溫度過高，過量空氣系數(shù)較大

排煙熱損失是工業(yè)鍋爐的主要熱損失之一，熱損失率占據(jù)總量的10%-20%，當(dāng)鍋爐排放的煙氣溫度每升高12-15℃時，熱損失將增加1%。影響排煙溫度的因素主要包括煙氣短路、鍋爐受熱面積的塵灰與結(jié)垢等。因此，降低排煙溫度簡單易行的方法是定期清理鍋爐內(nèi)的結(jié)渣、煙垢以及煙灰[1]。同時，應(yīng)盡量杜絕鍋爐后拱上煙灰的堆積現(xiàn)象，如果后拱煙灰堆積嚴(yán)重，極易造成鍋爐煙氣回路短路，從而減少了煙氣回旋面積以及鍋爐換熱面積，這就縮短了換熱時間，排煙溫度瞬間上升。

此外，過量空氣系數(shù)也會影響鍋爐能效，增加排煙熱損失，過量空氣系數(shù)是指實際空氣消耗量與理論空氣需求量的比值，由于工業(yè)鍋爐的型號不同，每一個類型的鍋爐在出廠時，都會界定一個最佳過量空氣系數(shù)。當(dāng)過量空氣系數(shù)超出最佳值，鍋爐爐膛內(nèi)的送風(fēng)量就會增大，導(dǎo)致爐溫降低，燃料燃燒不充分。由此可以判定，過量空氣系數(shù)越小，排煙熱損失越小，節(jié)能效果越好。

2.2 氣體燃燒不充分，氣體混合受影響

在工業(yè)鍋爐能效測試中，氣體燃燒不充分是一項重要的測試指標(biāo)，該項指標(biāo)主要表現(xiàn)在煙氣中的一氧化碳含量升高，排放的煙氣當(dāng)中殘留大量的可燃?xì)怏w，這些氣體未完全燃燒，釋放的熱量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值，這就造成了熱量損失。氣體燃燒不充分主要與燃料特性、爐膛過量空氣系數(shù)、鍋爐運行工況以及爐膛結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)聯(lián)。如果鍋爐爐膛的容積較小，煙氣的置留空間受限，這時，可燃?xì)怏w并未完全燃燒，就直接從爐膛內(nèi)排出。此外，在鍋爐運行過程中，如果過量空氣系數(shù)較小，可燃?xì)怏w沒有足夠的氧氣供應(yīng)，導(dǎo)致可燃?xì)怏w無法燃盡，如果過量空氣系數(shù)較大，會造成爐溫降低，同樣給可燃?xì)怏w的燃燒情況帶來不利影響。而二次風(fēng)混合不及時，將影響可燃?xì)怏w與氧氣的充分混合，使鍋爐能效大幅下降。

2.3 固體燃燒不充分，運行參數(shù)不合理

爐渣可燃物含量是鍋爐能效測試的關(guān)鍵指標(biāo)，也是導(dǎo)致熱損失的主要原因之一。爐渣可燃物含量高的原因可能有燃料發(fā)熱量、水分、揮發(fā)分含量不同，爐膛溫度過低以及鍋爐運行參數(shù)不合理等。如果燃料煤的發(fā)熱量過低，就會影響燃燒質(zhì)量，如果發(fā)熱量過高，爐膛內(nèi)的溫度就會升高，使?fàn)t膛內(nèi)的受熱面發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，燃料煤的水分與揮發(fā)分對燃燒溫度也會造成一定影響，含水量大，燃料煤的著火點就會延遲，揮發(fā)分大，煤的燃燒率就會升高，因此，在選擇燃料煤時，盡量選用揮發(fā)分大，水分小的煤種，這樣，能夠有效控制爐渣的含碳量，使燃料煤得到充分燃燒。

2.4 爐體散熱損失，灰渣物理熱損失

爐體散熱損失主要取決于鍋爐爐體的表面溫度值，如果表面溫度大于空氣溫度，爐體散發(fā)出來的熱量就會傳遞給空氣，造成熱損失，如果表面溫度低于空氣溫度，多余的熱量就會存儲在爐體內(nèi)。爐體表面的散熱量與爐體表面積大小、外壁溫度、爐墻絕熱效果有著直接聯(lián)系，表面積越大，外壁的溫度就越高，熱量損失率就越大，絕熱質(zhì)量越差，熱量損失率也會增大。此外，鍋爐爐體內(nèi)排放出的爐渣，表面溫度較高，爐渣在排放過程中，帶走爐內(nèi)的部分熱量，也會造成熱量損失，爐渣物理熱損失的主要因素包括燃料煤中灰份的多少、爐渣是否為固態(tài)或者液態(tài)、排放爐渣量以及排渣溫度、爐渣中的可燃物含量等，雖然灰渣物理熱損占據(jù)總熱損的比率較小，但是，在工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)當(dāng)予以高度重視，針對影響灰渣物理熱損的因素，制訂適時可行的節(jié)能方案[2]。

2.5 日常管理漏洞，檢修質(zhì)量不高

由于司爐作業(yè)人員節(jié)能環(huán)保意識淡薄，在鍋爐運行過程中，往往疏于檢查巡視，導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)跑汽、冒煙、滴水、漏風(fēng)等現(xiàn)象，鍋爐能效大幅提升。部分工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的主管領(lǐng)導(dǎo)只關(guān)注眼前的經(jīng)濟效益，忽略了長遠(yuǎn)的節(jié)能環(huán)保效益，使得資源能源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。在工業(yè)生產(chǎn)安排方面，未能及時制訂生產(chǎn)計劃，對鍋爐的正常運行狀態(tài)未做出精準(zhǔn)預(yù)判，進(jìn)而增加了鍋爐的運行負(fù)荷，增加鍋爐能量損耗。此外，多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)由于在鍋爐檢修方面，檢修頻次過少，這主要是由于鍋爐停爐檢修，影響正常的生產(chǎn)進(jìn)度，因此，鍋爐長期處于超負(fù)荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，加之鍋爐爐體內(nèi)部的結(jié)垢、灰渣得不到及時清理，鍋爐的能量消耗也日漸增大。

3 工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的有效措施

3.1 創(chuàng)新設(shè)計理念，實施鍋爐改造

由于鍋爐設(shè)計制造企業(yè)的設(shè)計資質(zhì)過低，導(dǎo)致設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)水平參差不齊，在鍋爐設(shè)計過程中，針對鍋爐能效，未進(jìn)行熱力計算，進(jìn)而忽略了鍋爐的節(jié)能減排效果，致使鍋爐能效升高。因此，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新設(shè)計理念，積極借鑒和應(yīng)用鍋爐節(jié)能減排、綠色環(huán)保的新技術(shù)、新工藝，進(jìn)一步提升鍋爐自動化運轉(zhuǎn)水平。尤其在鍋爐改造過程中，嚴(yán)格遵照國家指定節(jié)能指標(biāo)，科學(xué)合理調(diào)整鍋爐運行的各項參數(shù)，并對改造后的鍋爐進(jìn)行能效測試，以獲取能量損耗指標(biāo)，同時，根據(jù)數(shù)據(jù)指標(biāo)對設(shè)計方案進(jìn)行修改和優(yōu)化。

3.2 配備監(jiān)測裝置，控制氧氣含量

為了實時監(jiān)控鍋爐的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)可以在鍋爐尾部的煙道位置安裝數(shù)據(jù)監(jiān)測儀表，對鍋爐內(nèi)部的燃燒情況進(jìn)行有效監(jiān)控，當(dāng)鍋爐在燃燒狀態(tài)下，操作人員可以借助于終端操作平臺接收到的反饋數(shù)據(jù)，對鍋爐內(nèi)燃料的燃燒狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，如果發(fā)現(xiàn)燃燒不充分等情況，可以隨時調(diào)整鍋爐運行參數(shù)，從源頭降低鍋爐的熱損失。下面以某公司DZL6-1.25-A鍋爐為例，該鍋爐尾部的煙道位置加裝了氧量分析儀，當(dāng)鍋爐處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，爐內(nèi)溫度達(dá)到170℃時，鍋爐內(nèi)部的氧氣含量值發(fā)生變動。如果將鍋爐尾部排放出的煙氣含氧量控制在8.3%左右時，鍋爐內(nèi)的溫度也隨之升高，此時，鍋爐的熱能消耗明顯下降，鍋爐能效大幅提升。因此，這種利用監(jiān)測裝置對鍋爐煙氣中的氧氣含量進(jìn)行有效控制的方法，能夠滿足節(jié)能降耗要求。熱效率氧氣含量變化圖如圖1所示。

3.3 保證良好水質(zhì)，避免水垢堆積

鍋爐在運轉(zhuǎn)過程中，爐體內(nèi)部極易生成水垢，如果不及時予以處理，就會直接增加熱消耗，據(jù)研究調(diào)查表明，鍋爐內(nèi)部的水垢堆積增厚1mm，就會損耗3%的燃料，此外，水垢堆積過多，還會縮減鍋爐的使用壽命，而且也給鍋爐的安全運行帶來諸多不利影響[3]。因此，司爐作業(yè)人員在日常管理工作當(dāng)中，必須加大巡視頻率，及時更換鍋爐內(nèi)的液態(tài)水，確保水質(zhì)始終滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。鍋爐相關(guān)監(jiān)管部門對鍋爐水處理設(shè)備做到定期檢查，在檢查中，如果發(fā)現(xiàn)水垢嚴(yán)重，應(yīng)立即責(zé)令工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)停止使用鍋爐，除去水垢，整改完畢后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

3.4 加強佳能監(jiān)督管理，定期進(jìn)行能效測試

工業(yè)鍋爐的能效測試是檢驗鍋爐是否處于正常運行狀態(tài)以及能量損耗的重要手段，TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》中明確規(guī)定：“鍋爐使用單位每兩年應(yīng)當(dāng)對在用鍋爐進(jìn)行一次定期能效測試，測試工作宜結(jié)合鍋爐外部檢驗，由國家質(zhì)檢總局確定的能效測試機構(gòu)進(jìn)行?！币虼耍局鞍踩谝?、節(jié)能降耗”的原則，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)需遵照國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，定期開展鍋爐能效測試工作。如果第三方檢測機構(gòu)在能效測試過程中，發(fā)現(xiàn)鍋爐運行指標(biāo)超標(biāo)或者存在嚴(yán)重的能量損耗現(xiàn)象，應(yīng)責(zé)令工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)及時進(jìn)行整改，各地方的特種設(shè)備安全監(jiān)察部門對企業(yè)的整改情況進(jìn)行跟蹤驗證，并對整改不達(dá)標(biāo)的企業(yè)予以嚴(yán)肅處理，情況嚴(yán)重的應(yīng)責(zé)令其停產(chǎn)整頓。

3.5 熱氣回收處理，空氣二次利用

鍋爐在運行過程中排放出的熱氣可以進(jìn)行回收處理，使熱氣能夠再次得到有效利用，目前，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的逐年提升，傳統(tǒng)的省煤器已被新型的熱管省煤器所取代，這種省煤器不僅可以有效清除受熱面的灰塵，而且提高了熱量傳遞速度，在省煤器運轉(zhuǎn)過程中，能夠回收鍋爐排放煙氣中的熱量，對鍋爐水進(jìn)行二次加熱，這樣一來，大大減少了熱量損耗，提升了鍋爐水的溫度，使鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的熱量能夠循環(huán)使用。此外，為了避免氣體燃燒不充分的情況，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)合理供給空氣量，將鍋爐排放出的空氣進(jìn)行二次利用，使空氣中的燃料得到充分燃燒，以此降低燃料的損耗，這樣，不僅提高了燃料利用率，滿足了節(jié)能降耗要求，同時，也為企業(yè)節(jié)省了更多的燃料成本。

3.6 樹立節(jié)能環(huán)保意識，提升個人綜合素質(zhì)

鍋爐節(jié)能降耗等同于創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益，因此，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的主管領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)充分意識到降低鍋爐能量損耗、減少污染物排放的重要性，利用培訓(xùn)與內(nèi)部宣傳相結(jié)合的方式，使司爐操作人員樹立節(jié)能環(huán)保意識以及主人翁責(zé)任意識，在日常工作當(dāng)中，嚴(yán)格遵照操作規(guī)程，避免資源能源浪費現(xiàn)象的發(fā)生。同時，鍋爐檢修人員應(yīng)不斷提升個人綜合素質(zhì)以及專業(yè)技術(shù)水平，積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝，提升鍋爐能效，促進(jìn)企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

通過對鍋爐進(jìn)行能效測試，能夠準(zhǔn)確判定和查找出影響鍋爐能效的原因，進(jìn)而以各項指標(biāo)參數(shù)為依據(jù)，制訂出針對性強、實用效果好的節(jié)能降耗方案。隨著我國鍋爐設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)水平的逐年提高，各種新型的節(jié)能環(huán)保工業(yè)鍋爐相繼投產(chǎn)運營，工業(yè)鍋爐的資源能源利用率也隨之升高，諸多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)也因此實現(xiàn)了經(jīng)濟效益與環(huán)保效益雙豐收的美好愿景。

參考文獻(xiàn)

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[3] 向婷婷.關(guān)于工業(yè)鍋爐能效測試的必要性分析[J].百科論壇電子雜志，2018（12）：728.