工業(yè)在用熱交換器能效等級管控機制建設(shè)的研究

＊張婧 孟亞惠

（1.甘肅省特種設(shè)備檢驗檢測研究院 甘肅 730050 2.國家節(jié)能換熱設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（甘肅）甘肅 730050）

熱交換器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，在化工、石油、動力、食品及其他許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，是開發(fā)利用工業(yè)二次能源、實現(xiàn)余熱回收和節(jié)能減排的主要設(shè)備。但是,熱交換器本身也是耗能大戶，作為高耗能特種設(shè)備—熱交換器能效水平的高低對推進熱交換器行業(yè)技術(shù)的進步、提高能源利用率、降低能源消耗等具有重要意義。根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》第十六條：對高耗能特種設(shè)備，按照國務(wù)院的規(guī)定實行節(jié)能審查和監(jiān)管。按照《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》（2020年國家市監(jiān)總局令第31號）要求對使用過程中能源消耗量或者轉(zhuǎn)換量大，并具有較大節(jié)能空間的換熱壓力容器等特種設(shè)備應(yīng)實行節(jié)能監(jiān)管與安全監(jiān)察相結(jié)合的工作機制。對熱交換器的管理僅僅停留在相關(guān)職能部門的節(jié)能監(jiān)管及安全監(jiān)察方面，缺失了使用單位作為第一責(zé)任人對熱交換器能效等級管控工作的需求和管控工作的意義。能效評價是對高耗能設(shè)備能源利用率的準確評價，是能效等級管控工作的基礎(chǔ)。工業(yè)在用熱交換器能效等級管控機制建設(shè)是以能效評價為基礎(chǔ)，探索能效等級管控的措施和方法，填補工業(yè)在用熱交換器僅重視安全管理，忽視能效等級管控的問題，形成一套服務(wù)于使用單位的能效等級管控體系，為提高能源利用率，加強企業(yè)能效管控，為促進用能單位全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展助力。

1.工業(yè)在用熱交換器的能效等級管控機制的建設(shè)依據(jù)

工業(yè)在用熱交換器能效等級管控的基礎(chǔ)是能效評價，能效評價是對能源轉(zhuǎn)化與利用效率或在一定時間內(nèi)能源消耗與提供服務(wù)等指標進行檢測、計算，給定所處水平等級。以往對熱交換器能效等級評價可分別基于熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律及熱經(jīng)濟學(xué)評價指標。對板式熱交換器和螺旋板式熱交換器，采用熱力學(xué)第一定律的能效評價指標K/▽pn（總傳熱系數(shù)K與壓力梯度的關(guān)系），即消耗單位折合流動壓強下所獲得的總換熱系數(shù)，綜合反映熱交換器在不同工況下的傳熱與流動的基本屬性，此種評價方式具有穩(wěn)定性，不受環(huán)境因素（溫度、壓力、流量）影響，保證了GB/T27698-2011進行性能測試的結(jié)果能代表熱交換器實際能效狀況，隨之推出的TSG R0010-2019總結(jié)了大量的熱交換器測試結(jié)果，形成了適用于液-液工況下的板式熱交換器的能效評價規(guī)則。

按照熱交換器熱工性能與流體阻力性能測試結(jié)果進行能效評價指標（Energy Efficiency Index，EEI）的推導(dǎo)計算，根據(jù)熱交換器能效評價指標水平分布，將熱交換器能效等級分為3級，見表1，其中能效等級1級的產(chǎn)品為節(jié)能產(chǎn)品，其能效指標值為熱交換器產(chǎn)品的能效指標目標值，優(yōu)先推薦使用。能效等級為3級的產(chǎn)品為高耗能產(chǎn)品，建議淘汰。利用能效評價指標（EEI值）可用于實現(xiàn)工業(yè)在用熱交換器能效水平的定量評價，為在用熱交換器能效等級管控工作奠定基礎(chǔ)。

表1 能效等級表

2.工業(yè)在用熱交換器能效等級管控的建立

高能耗工業(yè)企業(yè)管理工作的重點是以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)、以經(jīng)濟效益為中心、以企業(yè)資源優(yōu)化為目標的全方位綜合管理。工業(yè)生產(chǎn)中熱交換器的使用，企業(yè)對熱交換器的管控重點一方面落實在安全監(jiān)管方面，一方面著眼于新工藝、新技術(shù)制造的新型熱交換器的能效指標方面，對工業(yè)在用熱交換器綜合管控系統(tǒng)建立不夠完善，能效等級管控更是空白。因此，工業(yè)在用熱交換器需要大力推進能效等級管控進程，加強信息技術(shù)建設(shè)、科學(xué)管理、優(yōu)化資源配置，加強運行人員的約束力度，提高能效等級管控水平，貫徹節(jié)能政策措施、響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

(1)能效等級管控分級措施

依據(jù)熱交換器能效指標對應(yīng)值，自高到低將能效管控等級劃分為1級-基層管控、2級中級管控、3級重點管控3個等級，分別用“綠黃紅”三種顏色標示，實施分級管控。熱交換器使用單位應(yīng)嚴格執(zhí)行有關(guān)法律、法規(guī)、相關(guān)規(guī)范和標準要求，確保熱交換器及相關(guān)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行，能效等級及管控要求參見表2，能效等級管控基本要求如下：①建立健全經(jīng)濟運行、能效計量監(jiān)控與統(tǒng)計、能效考核等節(jié)能管理制度和崗位責(zé)任制度，使用單位應(yīng)結(jié)合本單位機構(gòu)設(shè)置情況、管理層級、崗位設(shè)置，劃分能效等級管控層級，并應(yīng)將每個能效等級管控責(zé)任分解到單位、部門、工段，明確管控責(zé)任。使用單位應(yīng)對操作難度大、技術(shù)含量高、能效等級為高耗能的熱交換器進行重點管控；②配備、安裝輔助設(shè)備和能效監(jiān)控裝置、能源計量器具，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；③開展節(jié)能教育和培訓(xùn)，提高技術(shù)人員及相關(guān)作業(yè)人員的節(jié)能意識和操作水平，確保熱交換器安全、經(jīng)濟運行，作業(yè)人員嚴格執(zhí)行操作規(guī)程和節(jié)能管理制度；④在進行每一輪能效等級評價后，編制能效等級管控清單；各級組織應(yīng)掌握和落實能效等級管控措施，并將管控措施落實情況納入目標責(zé)任制考核內(nèi)容，定期考核管控措施落實效果；⑤對于超過設(shè)計使用年限且已不滿足設(shè)計能效指標的、超過規(guī)定能效指標范圍使用的、經(jīng)檢驗檢測判定為高耗能且需繼續(xù)使用的、負有能效等級管控責(zé)任的部門或負責(zé)人認定有高耗能情況的工業(yè)在用熱交換器應(yīng)予以能效等級重點管控。

表2 能效等級及管控要求

(2)能效等級管控的信息化建設(shè)

工業(yè)熱交換器的使用單位按照制定的熱交換器能效等級管控質(zhì)量管理體系要求，建立能效等級管控過程的記錄資料，并建檔管理。應(yīng)包括能效等級管控制度、能效等級管控清單等內(nèi)容。涉及高耗能熱交換器能效測試與評價過程記錄，能效等級管控措施及其實施和改進記錄應(yīng)單獨建檔管理。根據(jù)以下情況變化對能效等級管控的影響，及時開展能效評價，及時更新能效信息，編制各個等級的能效等級管控清單、隱患排查項目清單：①相關(guān)法律、法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范及標準發(fā)生變化引起的能效等級的改變；②同行業(yè)對能效等級管控有新的認識；③管理體系或組織機構(gòu)發(fā)生重大調(diào)整；④熱交換器周邊環(huán)境發(fā)生較大變化；⑤運行條件或工藝系統(tǒng)發(fā)生較大改變；⑥熱交換器的運行系統(tǒng)、相關(guān)控制系統(tǒng)發(fā)生改變；⑦能效等級控制措施發(fā)生變化。

3.結(jié)語

本文通過對工業(yè)熱交換器能效等級管控體系的建設(shè)，改進原有的管控措施，提高能效等級管控可靠性；提高使用單位對能效等級管控工作的認識，管控技能和應(yīng)急處置能力；促使熱交換器能效等級得到有效管控，節(jié)能運行得到有效保障；整體提高熱交換器能效水平，淘汰高耗能熱交換器，推廣節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品，確保符合能效指標要求。