在用工業鍋爐能效現狀及節能應對措施

李永紅

（甘肅省特種設備檢驗檢測研究院,甘肅 蘭州 730050）

作為高耗能特種設備之一的工業鍋爐，其能源消耗在全國總量中均占有較大的比重，蘭州市同樣如此。加強工業鍋爐的節能減排工作，不僅是一種社會責任，而且會給企業帶來可觀的經濟效益。

在2007年頒布實施 《中華人民共和國節約能源法》后，針對特種設備的節能問題，又相繼推出《高耗能特種設備節能監督管理辦法》、國家質檢總局 《關于做好2011年高耗能特種設備節能工作的實施意見》《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》和2018年三部委（國家市場監督管理總局、國家發展改革委、生態環境部）下發的《關于加強鍋爐節能環保工作的通知》等相關文件，各地政府也相繼出臺一系列政策計劃來支持節能減排工作，大力倡導工業鍋爐安全與節能環保相結合的發展方式。蘭州市政府也積極采取行動，《關于印發蘭州市打贏藍天保衛戰三年行動實施方案的通知》（蘭政辦發〔2018〕335號）。在這一大背景下，我院積極開展蘭州市在用工業鍋爐能效測試工作，掌握蘭州市在用工業鍋爐實際運行狀況，不僅能夠促進我市工業鍋爐整體運行水平提高、也能為我市監管部門制定節能政策提供技術支撐，對控制我市能源消費（特別是天然氣）總量，促進我市鍋爐節能減排事業，緩解社會資源環境壓力，具有充分的現實意義。

1 蘭州市目前在用工業鍋爐情況

蘭州市目前在用工業鍋爐1872臺，占全省的42%左右，經過前幾年大規模的煤改氣，目前市區基本上以天然氣鍋爐為主，個別縣區還有一小部分燃煤鍋爐，天然氣鍋爐已經構成蘭州市工業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成的一個主要來源。蘭州市在用工業鍋爐噸位分布情況見表1、圖1，由圖1明顯看出，10T/H及以下鍋爐占總量的67%。

表1 蘭州市在用工業鍋爐噸位分布表（單位 臺）

圖1 蘭州市在用工業鍋爐噸位分布圖

2 蘭州市在用天然氣鍋爐測試情況

2019年度，燃氣鍋爐共計測試115臺，測試鍋爐主要分布在蘭州市三縣五區及蘭州新區。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試數據見表2。

表2 115臺在用鍋爐主要能效測試數據

根據上表的數據可知，熱水鍋爐的熱效率平均值大于蒸汽鍋爐，過量空氣系數平均值整體比較高，熱效率都能滿足規范要求。

圖2 115臺燃氣鍋爐熱效率分布圖

從熱效率分布圖2可以看出，有10臺鍋爐熱效率在82.8%限定值《鍋爐節能技術監督管理規程》以下，占比8.7%，最高96.92%，平均值88.65%，整體良好。

圖3 115臺燃氣鍋爐過量空氣系數分布圖

從過量空氣系數分布圖3可直觀看到，只有26臺鍋爐在1.15限定值 《鍋爐節能技術監督管理規程》以下，其余89臺鍋爐全部達不到要求，占比77.4%，整體情況很不理想，提升空間較大。

圖4 115臺燃氣鍋爐排煙溫度分布圖

從排煙溫度分布圖4可以看出，有14臺鍋爐排煙溫度超過170℃限定值《鍋爐節能技術監督管理規程》，占比近10%，200℃以上3臺，整體情況一般。

根據圖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 節能應對措施

搞好工業鍋爐節能減排工作，最重要的方面就是提高鍋爐熱效率，經驗數據顯示，鍋爐熱效率提高10%，可節能13%左右。從測試結果看，影響鍋爐熱效率的三個因素q2、q3、q5中，q3使用單位控制的比較好，基本沒有提升空間，重點分析q2、q3影響因素及對應措施。

3.1 排煙熱損失q2

燃氣鍋爐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。

排煙溫度對鍋爐熱效率影響很大，根據經驗數據排煙溫度每升高10～15度，熱效率降低1%左右。對于沒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；對于配有省煤器而排煙溫度高的，建議加強鍋爐各受熱面檢查和水處理設備運行檢查，及時清理水側積垢和煙側積灰，降低排煙溫度以提高鍋爐熱效率，達到節能的效果。

對于一定的燃料（天然氣），排煙量取決于過量空氣系數的大小。排煙處的氧含量決定過量空氣系數的大小，過量空氣系數的大小與鍋爐排煙熱損失成正比關系，直接影響鍋爐熱效率的高低，根據最近幾年測試數據，我市在用燃氣鍋爐平均過量空氣系數1.5左右，如果能調整到1.2，則鍋爐效率可提高2%。實際運行中，過量空氣系數實質上是反映燃料和空氣配合的一項數值，是衡量鍋爐燃燒配風的尺度。過量空氣系數過大，表示爐內供風過多，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，同時也使風機的電耗增加。過量空氣系數太小又不能保證燃料的充分燃燒，造成q3增大。過量空氣系數對鍋爐的燃燒和經濟運行有很大的影響，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試，建議每隔一段時間約請專業廠家調試，根據鍋爐運行負荷確定一個經濟合理的配風比，控制在1.10左右最好，并形成記錄，便于對比。兩年一次的在用鍋爐能效測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、維護結構的保溫情況以及散熱表面積的大小、形狀等有關，同時還與鍋爐的額定容量和運行負荷的大小有關。從測試情況看，造成q5偏大有兩個主要因素，即維護結構的耐火保溫情況和運行負荷的大小。

維護結構的耐火保溫，對最常見的鍋殼式鍋爐而言，主要是前、后煙箱耐火層和保溫層破損，導致局部表面溫度偏高。建議鍋爐運行中多注意觀察，情況嚴重時，啟用備用鍋爐停爐檢修。

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

q5=q5ed×Ded/Dsc

q5——非額定工況下的散熱損失 （實際運行工況散熱損失），%；

q5ed——額定工況下的散熱損失，%；

Ded——額定工況下的蒸發量，t/h；

Dsc——非額定工況下的蒸發量（實際運行工況蒸發量），t/h；

從上式明顯可以看出，鍋爐額定蒸發量越小(≤4t/h),鍋爐實際運行工況蒸發量越小,散熱損失越大。從測試情況看，不少鍋爐處于低負荷長運行狀態，有些小容量鍋爐甚至運行在30%負荷附近。造成q5成倍增大。建議在鍋爐建設選型時根據所需負荷及負荷的變化情況，選擇合理的鍋爐型號和鍋爐臺數；生產工藝要求間歇性大量進汽或加熱的使用單位可設置蒸汽蓄熱器，利用蓄熱器使鍋爐保持在正常負荷下運行，消除負荷波動對鍋爐燃燒和熱效率的影響；在燃燒機更換或改造時可引進比例調節技術，使鍋爐根據外界用氣量或供熱量的變化自動逐步調節燃燒狀況，保持較穩定運行狀態；根據本單位設備運行情況設定合理的啟動壓力（或溫度）和停止壓力（或溫度）間距，可避免鍋爐啟停過于頻繁。

4 結束語

工業鍋爐節能減排工作意義重大，要做好這項工作，一定要抓住提高鍋爐熱效率這個核心要點，從影響鍋爐熱效率的主要因素下手，有的放矢，提高鍋爐整體運行水平。一定會給企業帶來顯著的經濟效益，同時也為蘭州市工業鍋爐節能減排事業做出貢獻。