燃煤工業鍋爐能效測試法規分析

譚鳳科

【摘要】 本文針對我國燃煤工業鍋爐能效現狀及實際能效測試中遇到的問題，對現行測試法規進行了分析，并建議應將鍋爐?效率測試方法合理的引入法規中，形成更為科學的測試和評價體系。

【關鍵詞】 工業鍋爐;測試法規;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

我國燃煤工業鍋爐（以下簡稱鍋爐）數量大、分布廣、種類多，其能源消耗和污染物排放長年高居不下，已嚴重影響我國的經濟發展和人民的生活質量。據統計，我國在用鍋爐平均熱效率僅為70%[1]，煙塵、SO2和NOX排放量分別占全國總排放量的33%、27%和9%左右[2]。

為完成我國鍋爐節能減排任務，原國家質檢總局將鍋爐的節能管理與安全監察置于同等重要的地位。2009年，頒布的《高耗能特種設備節能監督管理辦法》[3]從法律層面對鍋爐的生產單位、使用單位、監管機構、檢驗檢測機構提出了節能環保的總體要求;2010年，頒布的TSG G0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》[4]（以下簡稱規程），從鍋爐的設計、制造、安裝、改造與維修、使用管理、檢驗檢測和能效測試、監督管理等方面對影響鍋爐熱效率的因素進行相關要求;同時出臺TSG G0003-2010《工業鍋爐能效測試與評價規則》[5]（以下簡稱規則），對鍋爐能效測試的方法、條件、項目等進行規定。兩部部門規章的頒布具有重要意義，標志著我國鍋爐能效測試工作進一步得到重視，已從自愿測試步入到強制測試的時代。2015至2017年，原國家質檢總局連續3年開展鍋爐節能減排攻堅戰，推動我國鍋爐向節能減排方向發展[6-8]。

但鍋爐能效測試方法實施幾年來，鍋爐能耗高、污染重的問題仍未能解決，基于我國鍋爐能效現狀及能效測試在實際應用中遇到的瓶頸，對《規程》和《規則》所提供的能效測試方法進行分析，旨在找出測試方法的優缺點、提出實施改進建議，實現鍋爐節能高效運行。

1 測試法規分析

《規則》將鍋爐能效測試方法分為4類：鍋爐運行工況熱效率簡單測試（以下簡稱簡單測試）、鍋爐運行工況熱效率詳細測試（以下簡稱詳細測試）、鍋爐定型產品熱效率測試（以下簡稱定型測試）和鍋爐及其系統運行能效評價（以下簡稱系統測試），如表1所示。

其中，數據的采集和部分計算公式按照國家標準GB/T 10180-2017《工業鍋爐熱工性能試驗規程》[9]的相關方法進行。《規程》對4類測試方法的測試對象、應用時機等做了相關規定，結合表1具體要求如下：

1）簡單測試的測試對象是在用鍋爐。國家強制要求在用鍋爐使用單位每2年應當委托測試機構對所使用的鍋爐進行一次測試，測試工作可與鍋爐的外部檢驗同時進行。開展簡單測試工作的測試機構須取得計量認證證書，并經管理部門核準。

2）詳細測試的測試對象是在用鍋爐。當鍋爐的簡單測試結果低于國家規定限定值的90%，或者使用單位要求對鍋爐進行節能診斷時，測試機構應當對該鍋爐進行詳細測試。測試后，測試機構應對測試數據進行分析，為使用單位進行節能改造和確定合理的運行參數提出整改建議。開展詳細測試工作的測試機構須取得相應資質。

3）定型測試的測試對象是鍋爐產品。鍋爐制造單位應當保證鍋爐產品能效達到規定指標要求，不得制造國家政策明令淘汰的高耗能鍋爐產品，且定型測試熱效率結果應當不低于《規程》規定的限定值。開展定型測試工作的測試機構須取得相應資質。

4）系統測試的測試對象是在用鍋爐。系統測試不是國家強制要求的，對于有條件的鍋爐使用單位國家鼓勵其對鍋爐進行系統測試。系統測試是鍋爐使用單位的自愿行為，無需取得計量認證，無需經管理部門核準。

2 測試方法優缺點

2.1 簡單測試優缺點

簡單測試優點：首先，測試參數少，減輕了測試工作量，使有限的測試人員能夠在短時間內完成大量的測試任務;其次，該測試方法簡單、易操作，對測試人員水平要求不高，不易造成錯誤的測量數據;最后，減輕了測試成本，并且能夠反映影響鍋爐熱效率的主要矛盾。

2010年以來簡單測試方法已實施9年，但鍋爐節能減排效果不顯著。其原因是簡單測試僅基于熱力學第一定律，用能量數量上的高低來評價鍋爐的能源轉化情況，不能全面的體現能源的本質。能量損失的本質是由于能量在轉化過程中的不可逆現象導致的。在封閉的系統中，兩個存在溫差的物體之間的換熱、流體在設備中的節流流動、兩個物體之間的摩擦、物質的擾動和擴散等現象，都產生了不可逆的?損失。因此，應將文獻[10]中鍋爐?效率測試方法合理的引入測試和評價體系內，從而真實且全面的反映出鍋爐能源轉化效率的優劣，尋求節能運行和節能改造的方向。

2.2 詳細測試優缺點

詳細測試方法的優點：無需在額定工況下進行測試，可反映所測鍋爐的實際運行狀況，具有操作具體化、計算詳細化的優點，且通過反平衡測試可以找出影響鍋爐熱效率的薄弱環節，進而提出節能改造建議。

但對于負荷波動大、噸位小、數量多、分布廣的在用鍋爐而言，應用該測試方法存在一定困難。首先，測試時間長，如SHL型鍋爐，測試時間應不少于4h，且測試期間要求鍋爐運行工況保持穩定，對于大部分負荷波動大的在用鍋爐很難找到符合要求的長時間的穩定工況;其次，測試項目多，測試費用相對較高，使得鍋爐使用單位不易接受，對于小型鍋爐該測試方法實際應用不多;最后，詳細測試僅基于熱力學第一定律。

2.3 定型測試優缺點

通過定型測試，可以從源頭上控制新生產和安裝鍋爐的效率，同時也督促設計單位，設計出更高效和節能的鍋爐，以提高市場競爭力。

我國鍋爐制造企業不斷提高設計水平、改進制造工藝，新生產的鍋爐產品無論是設計熱效率、還是實測定型產品熱效率均達到或超過《規程》規定的目標值。但目前數量多、分布廣的在用鍋爐依然是效率低、能耗高、污染重，其原因是多數鍋爐處于低負荷參數運行狀態，“大馬拉小車”問題普遍存在，一方面使用單位在購買鍋爐時一般留有較大的富余量，一方面由于生產工藝原因造成鍋爐實際運行負荷波動大。因此，表面上看通過定型測試從源頭上控制了新生產和安裝鍋爐的效率，但只有提高數量大、分布廣、運行參數各異的在用鍋爐熱效率，才能從根源上解決鍋爐節能減排問題。同時，定型測試僅基于熱力學第一定律。

2.4 系統測試優缺點

系統測試是通過對鍋爐及其系統在一個生產周期內（至少為1個月）總輸出熱量和總輸入熱量進行數據統計，并計算和分析確定其平均能耗，進而對鍋爐及其系統的總體能耗情況進行評價。應用系統測試方法存在的困難在于：統計周期過長，一般以月、季、半年、一年為周期，這樣長的測試周期在統計數據時很容易造成大的誤差;對測試儀器、儀表的精度、穩定性要求高，投入資金多;采集與測試工作量大，人工費用高。因此，該測試方法實際應用的很少。

3 結論

本文總結了我國現行能效測試法規，分析了能效測試方法的優缺點，得到以下結論：

1）鍋爐節能減排效果不顯著的原因是，4種能效測試方法均基于熱力學第一定律，應將鍋爐?效率測試方法合理的引入法規中，形成更為科學的測試和評價體系。

2）簡單測試測試項目少，反映的鍋爐能耗問題不夠全面;詳細測試測試時間長、項目多，測試費用高，鍋爐使用單位不易接受，應用起來存在一定困難;在用鍋爐的運行參數往往與設計參數相差很大，定型測試不能從根源上解決鍋爐節能減排問題;系統測試統計期過長，誤差大，投入資金多，無評定指標，對于小型鍋爐不適合。

3）簡單測試的優點特別明顯，測試參數少，簡單、快捷、易操作，測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。

【參考文獻】

[1] 原國家質量監督檢驗檢疫總局.“十三五”高耗能特種設備節能減排發展規劃（征求意見稿）[DB/OL].http：//www.aqsiq.gov.cn/xxgk_13386/zxxxgk/201701/t20170109_480319.htm.

[2] 國家發展和改革委員會.關于印發燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案的通知：發改環資〔2014〕2451號[A].2014-10-29.

[3] 原國家質量監督檢驗檢疫總局.高耗能特種設備節能監督管理辦法：總局第116號令[A].2009-07-03.

[4] 鍋爐節能技術監督管理規程：TSG G0002-2010[S].

[5] 工業鍋爐能效測試與評價規則：TSG G0003-2010[S].

[6] 原國家質量監督檢驗檢疫總局.質檢總局關于印發燃煤鍋爐節能減排攻堅戰工作方案的通知：國質檢特〔2015〕152號[A].2015-04-15.

[7] 原國家質量監督檢驗檢疫總局.質檢總局特種設備局關于繼續開展燃煤鍋爐節能減排攻堅戰的通知：質檢特函〔2016〕21號[A].2016-04-26.

[8] 原國家質量監督檢驗檢疫總局.質檢總局特種設備局關于進一步推進燃煤鍋爐節能減排攻堅戰的通知：質檢特函〔2017〕10號[A].2017-03-17.

[9] 工業鍋爐熱工性能試驗規程：GB/T 10180-2017[S].

[10] 工業鍋爐?效率測試技術規程：DB21/T 2567-2016[S].