在用工業(yè)鍋爐能效現(xiàn)狀及節(jié)能應(yīng)對(duì)措施

李永紅

（甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院,甘肅 蘭州 730050）

作為高耗能特種設(shè)備之一的工業(yè)鍋爐，其能源消耗在全國(guó)總量中均占有較大的比重，蘭州市同樣如此。加強(qiáng)工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排工作，不僅是一種社會(huì)責(zé)任，而且會(huì)給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

在2007年頒布實(shí)施 《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》后，針對(duì)特種設(shè)備的節(jié)能問(wèn)題，又相繼推出《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》、國(guó)家質(zhì)檢總局 《關(guān)于做好2011年高耗能特種設(shè)備節(jié)能工作的實(shí)施意見(jiàn)》《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于繼續(xù)開(kāi)展燃煤鍋爐節(jié)能減排攻堅(jiān)戰(zhàn)的通知》和2018年三部委（國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部）下發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)鍋爐節(jié)能環(huán)保工作的通知》等相關(guān)文件，各地政府也相繼出臺(tái)一系列政策計(jì)劃來(lái)支持節(jié)能減排工作，大力倡導(dǎo)工業(yè)鍋爐安全與節(jié)能環(huán)保相結(jié)合的發(fā)展方式。蘭州市政府也積極采取行動(dòng)，《關(guān)于印發(fā)蘭州市打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)實(shí)施方案的通知》（蘭政辦發(fā)〔2018〕335號(hào)）。在這一大背景下，我院積極開(kāi)展蘭州市在用工業(yè)鍋爐能效測(cè)試工作，掌握蘭州市在用工業(yè)鍋爐實(shí)際運(yùn)行狀況，不僅能夠促進(jìn)我市工業(yè)鍋爐整體運(yùn)行水平提高、也能為我市監(jiān)管部門制定節(jié)能政策提供技術(shù)支撐，對(duì)控制我市能源消費(fèi)（特別是天然氣）總量，促進(jìn)我市鍋爐節(jié)能減排事業(yè)，緩解社會(huì)資源環(huán)境壓力，具有充分的現(xiàn)實(shí)意義。

1 蘭州市目前在用工業(yè)鍋爐情況

蘭州市目前在用工業(yè)鍋爐1872臺(tái)，占全省的42%左右，經(jīng)過(guò)前幾年大規(guī)模的煤改氣，目前市區(qū)基本上以天然氣鍋爐為主，個(gè)別縣區(qū)還有一小部分燃煤鍋爐，天然氣鍋爐已經(jīng)構(gòu)成蘭州市工業(yè)民用鍋爐的主要特征。天然氣鍋爐污染物排放以氮氧化物為主，是蘭州市氮氧化物污染物構(gòu)成的一個(gè)主要來(lái)源。蘭州市在用工業(yè)鍋爐噸位分布情況見(jiàn)表1、圖1，由圖1明顯看出，10T/H及以下鍋爐占總量的67%。

表1 蘭州市在用工業(yè)鍋爐噸位分布表（單位 臺(tái)）

圖1 蘭州市在用工業(yè)鍋爐噸位分布圖

2 蘭州市在用天然氣鍋爐測(cè)試情況

2019年度，燃?xì)忮仩t共計(jì)測(cè)試115臺(tái)，測(cè)試鍋爐主要分布在蘭州市三縣五區(qū)及蘭州新區(qū)。鍋爐容量從0.5T/h到20T/h（14MW），以中小容量鍋爐為主，爐型有鍋殼和水管兩種形式，以鍋殼鍋爐為主。不同爐型的主要平均測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 115臺(tái)在用鍋爐主要能效測(cè)試數(shù)據(jù)

根據(jù)上表的數(shù)據(jù)可知，熱水鍋爐的熱效率平均值大于蒸汽鍋爐，過(guò)量空氣系數(shù)平均值整體比較高，熱效率都能滿足規(guī)范要求。

圖2 115臺(tái)燃?xì)忮仩t熱效率分布圖

從熱效率分布圖2可以看出，有10臺(tái)鍋爐熱效率在82.8%限定值《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》以下，占比8.7%，最高96.92%，平均值88.65%，整體良好。

圖3 115臺(tái)燃?xì)忮仩t過(guò)量空氣系數(shù)分布圖

從過(guò)量空氣系數(shù)分布圖3可直觀看到，只有26臺(tái)鍋爐在1.15限定值 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》以下，其余89臺(tái)鍋爐全部達(dá)不到要求，占比77.4%，整體情況很不理想，提升空間較大。

圖4 115臺(tái)燃?xì)忮仩t排煙溫度分布圖

從排煙溫度分布圖4可以看出，有14臺(tái)鍋爐排煙溫度超過(guò)170℃限定值《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》，占比近10%，200℃以上3臺(tái)，整體情況一般。

根據(jù)圖5可知：排煙熱損失q2：最低1.44%，最高15.25%，平均5.71%，整體情況良好；化學(xué)不完全燃燒熱損失q3：最低0，最高1.0%，平均0.2%，整體情況良好；散熱損失q5：最低1.1%，最高18.04%，平均4.9%，散熱損失q5偏大。

3 節(jié)能應(yīng)對(duì)措施

搞好工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作，最重要的方面就是提高鍋爐熱效率，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，鍋爐熱效率提高10%，可節(jié)能13%左右。從測(cè)試結(jié)果看，影響鍋爐熱效率的三個(gè)因素q2、q3、q5中，q3使用單位控制的比較好，基本沒(méi)有提升空間，重點(diǎn)分析q2、q3影響因素及對(duì)應(yīng)措施。

3.1 排煙熱損失q2

燃?xì)忮仩t最主要的損失是排煙熱損失q2，它取決于排煙溫度和排煙量。

排煙溫度對(duì)鍋爐熱效率影響很大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)排煙溫度每升高10～15度，熱效率降低1%左右。對(duì)于沒(méi)有配置省煤器而排煙溫度高的鍋爐建議用戶配置省煤器或煙氣冷凝器；對(duì)于配有省煤器而排煙溫度高的，建議加強(qiáng)鍋爐各受熱面檢查和水處理設(shè)備運(yùn)行檢查，及時(shí)清理水側(cè)積垢和煙側(cè)積灰，降低排煙溫度以提高鍋爐熱效率，達(dá)到節(jié)能的效果。

對(duì)于一定的燃料（天然氣），排煙量取決于過(guò)量空氣系數(shù)的大小。排煙處的氧含量決定過(guò)量空氣系數(shù)的大小，過(guò)量空氣系數(shù)的大小與鍋爐排煙熱損失成正比關(guān)系，直接影響鍋爐熱效率的高低，根據(jù)最近幾年測(cè)試數(shù)據(jù)，我市在用燃?xì)忮仩t平均過(guò)量空氣系數(shù)1.5左右，如果能調(diào)整到1.2，則鍋爐效率可提高2%。實(shí)際運(yùn)行中，過(guò)量空氣系數(shù)實(shí)質(zhì)上是反映燃料和空氣配合的一項(xiàng)數(shù)值，是衡量鍋爐燃燒配風(fēng)的尺度。過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大，表示爐內(nèi)供風(fēng)過(guò)多，不僅降低爐溫，惡化燃燒，而且使煙氣量增加，從而引起鍋爐排煙熱損失增加，鍋爐效率降低，同時(shí)也使風(fēng)機(jī)的電耗增加。過(guò)量空氣系數(shù)太小又不能保證燃料的充分燃燒，造成q3增大。過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)鍋爐的燃燒和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的影響，一般鍋爐房不配備煙氣分析儀器，管理人員及司爐工又不懂燃燒器調(diào)試，建議每隔一段時(shí)間約請(qǐng)專業(yè)廠家調(diào)試，根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的配風(fēng)比，控制在1.10左右最好，并形成記錄，便于對(duì)比。兩年一次的在用鍋爐能效測(cè)試是一種有效的督促手段。

3.2 散熱損失q5

鍋爐的散熱損失與周圍大氣的溫度、維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫情況以及散熱表面積的大小、形狀等有關(guān)，同時(shí)還與鍋爐的額定容量和運(yùn)行負(fù)荷的大小有關(guān)。從測(cè)試情況看，造成q5偏大有兩個(gè)主要因素，即維護(hù)結(jié)構(gòu)的耐火保溫情況和運(yùn)行負(fù)荷的大小。

維護(hù)結(jié)構(gòu)的耐火保溫，對(duì)最常見(jiàn)的鍋殼式鍋爐而言，主要是前、后煙箱耐火層和保溫層破損，導(dǎo)致局部表面溫度偏高。建議鍋爐運(yùn)行中多注意觀察，情況嚴(yán)重時(shí)，啟用備用鍋爐停爐檢修。

鍋爐運(yùn)行負(fù)荷對(duì)q5影響非常大。在非額定工況下，散熱損失與鍋爐的負(fù)荷成反比，即

q5=q5ed×Ded/Dsc

q5——非額定工況下的散熱損失 （實(shí)際運(yùn)行工況散熱損失），%；

q5ed——額定工況下的散熱損失，%；

Ded——額定工況下的蒸發(fā)量，t/h；

Dsc——非額定工況下的蒸發(fā)量（實(shí)際運(yùn)行工況蒸發(fā)量），t/h；

從上式明顯可以看出，鍋爐額定蒸發(fā)量越小(≤4t/h),鍋爐實(shí)際運(yùn)行工況蒸發(fā)量越小,散熱損失越大。從測(cè)試情況看，不少鍋爐處于低負(fù)荷長(zhǎng)運(yùn)行狀態(tài)，有些小容量鍋爐甚至運(yùn)行在30%負(fù)荷附近。造成q5成倍增大。建議在鍋爐建設(shè)選型時(shí)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(hào)和鍋爐臺(tái)數(shù)；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(dòng)對(duì)鍋爐燃燒和熱效率的影響；在燃燒機(jī)更換或改造時(shí)可引進(jìn)比例調(diào)節(jié)技術(shù)，使鍋爐根據(jù)外界用氣量或供熱量的變化自動(dòng)逐步調(diào)節(jié)燃燒狀況，保持較穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)本單位設(shè)備運(yùn)行情況設(shè)定合理的啟動(dòng)壓力（或溫度）和停止壓力（或溫度）間距，可避免鍋爐啟停過(guò)于頻繁。

4 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作意義重大，要做好這項(xiàng)工作，一定要抓住提高鍋爐熱效率這個(gè)核心要點(diǎn)，從影響鍋爐熱效率的主要因素下手，有的放矢，提高鍋爐整體運(yùn)行水平。一定會(huì)給企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為蘭州市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排事業(yè)做出貢獻(xiàn)。