工業在用熱交換器能效等級管控機制建設的研究

＊張婧 孟亞惠

（1.甘肅省特種設備檢驗檢測研究院 甘肅 730050 2.國家節能換熱設備質量監督檢驗中心（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備，在化工、石油、動力、食品及其他許多工業生產中占有重要地位，是開發利用工業二次能源、實現余熱回收和節能減排的主要設備。但是,熱交換器本身也是耗能大戶，作為高耗能特種設備—熱交換器能效水平的高低對推進熱交換器行業技術的進步、提高能源利用率、降低能源消耗等具有重要意義。根據《中華人民共和國節約能源法》第十六條：對高耗能特種設備，按照國務院的規定實行節能審查和監管。按照《高耗能特種設備節能監督管理辦法》（2020年國家市監總局令第31號）要求對使用過程中能源消耗量或者轉換量大，并具有較大節能空間的換熱壓力容器等特種設備應實行節能監管與安全監察相結合的工作機制。對熱交換器的管理僅僅停留在相關職能部門的節能監管及安全監察方面，缺失了使用單位作為第一責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備能源利用率的準確評價，是能效等級管控工作的基礎。工業在用熱交換器能效等級管控機制建設是以能效評價為基礎，探索能效等級管控的措施和方法，填補工業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，加強企業能效管控，為促進用能單位全面協調可持續發展助力。

1.工業在用熱交換器的能效等級管控機制的建設依據

工業在用熱交換器能效等級管控的基礎是能效評價，能效評價是對能源轉化與利用效率或在一定時間內能源消耗與提供服務等指標進行檢測、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第一定律、熱力學第二定律及熱經濟學評價指標。對板式熱交換器和螺旋板式熱交換器，采用熱力學第一定律的能效評價指標K/▽pn（總傳熱系數K與壓力梯度的關系），即消耗單位折合流動壓強下所獲得的總換熱系數，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定性，不受環境因素（溫度、壓力、流量）影響，保證了GB/T27698-2011進行性能測試的結果能代表熱交換器實際能效狀況，隨之推出的TSG R0010-2019總結了大量的熱交換器測試結果，形成了適用于液-液工況下的板式熱交換器的能效評價規則。

按照熱交換器熱工性能與流體阻力性能測試結果進行能效評價指標（Energy Efficiency Index，EEI）的推導計算，根據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級的產品為節能產品，其能效指標值為熱交換器產品的能效指標目標值，優先推薦使用。能效等級為3級的產品為高耗能產品，建議淘汰。利用能效評價指標（EEI值）可用于實現工業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。

表1 能效等級表

2.工業在用熱交換器能效等級管控的建立

高能耗工業企業管理工作的重點是以安全生產為基礎、以經濟效益為中心、以企業資源優化為目標的全方位綜合管理。工業生產中熱交換器的使用，企業對熱交換器的管控重點一方面落實在安全監管方面，一方面著眼于新工藝、新技術制造的新型熱交換器的能效指標方面，對工業在用熱交換器綜合管控系統建立不夠完善，能效等級管控更是空白。因此，工業在用熱交換器需要大力推進能效等級管控進程，加強信息技術建設、科學管理、優化資源配置，加強運行人員的約束力度，提高能效等級管控水平，貫徹節能政策措施、響應可持續發展戰略。

(1)能效等級管控分級措施

依據熱交換器能效指標對應值，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嚴格執行有關法律、法規、相關規范和標準要求，確保熱交換器及相關系統安全、經濟運行，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建立健全經濟運行、能效計量監控與統計、能效考核等節能管理制度和崗位責任制度，使用單位應結合本單位機構設置情況、管理層級、崗位設置，劃分能效等級管控層級，并應將每個能效等級管控責任分解到單位、部門、工段，明確管控責任。使用單位應對操作難度大、技術含量高、能效等級為高耗能的熱交換器進行重點管控；②配備、安裝輔助設備和能效監控裝置、能源計量器具，并記錄相關數據；③開展節能教育和培訓，提高技術人員及相關作業人員的節能意識和操作水平，確保熱交換器安全、經濟運行，作業人員嚴格執行操作規程和節能管理制度；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任制考核內容，定期考核管控措施落實效果；⑤對于超過設計使用年限且已不滿足設計能效指標的、超過規定能效指標范圍使用的、經檢驗檢測判定為高耗能且需繼續使用的、負有能效等級管控責任的部門或負責人認定有高耗能情況的工業在用熱交換器應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

工業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。應包括能效等級管控制度、能效等級管控清單等內容。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單獨建檔管理。根據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相關法律、法規、安全技術規范及標準發生變化引起的能效等級的改變；②同行業對能效等級管控有新的認識；③管理體系或組織機構發生重大調整；④熱交換器周邊環境發生較大變化；⑤運行條件或工藝系統發生較大改變；⑥熱交換器的運行系統、相關控制系統發生改變；⑦能效等級控制措施發生變化。

3.結語

本文通過對工業熱交換器能效等級管控體系的建設，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，管控技能和應急處置能力；促使熱交換器能效等級得到有效管控，節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，推廣節能新技術、新產品，確保符合能效指標要求。