譚鳳科

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

【關(guān)鍵詞】 工業(yè)鍋爐;測試法規(guī);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(yè)鍋爐（以下簡稱鍋爐）數(shù)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(jīng)濟發(fā)展和人民的生活質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)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(jié)能減排任務(wù)，原國家質(zhì)檢總局將鍋爐的節(jié)能管理與安全監(jiān)察置于同等重要的地位。2009年，頒布的《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》[3]從法律層面對鍋爐的生產(chǎn)單位、使用單位、監(jiān)管機構(gòu)、檢驗檢測機構(gòu)提出了節(jié)能環(huán)保的總體要求;2010年，頒布的TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》[4]（以下簡稱規(guī)程），從鍋爐的設(shè)計、制造、安裝、改造與維修、使用管理、檢驗檢測和能效測試、監(jiān)督管理等方面對影響鍋爐熱效率的因素進行相關(guān)要求;同時出臺TSG G0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》[5]（以下簡稱規(guī)則），對鍋爐能效測試的方法、條件、項目等進行規(guī)定。兩部部門規(guī)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(zhì)檢總局連續(xù)3年開展鍋爐節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)，推動我國鍋爐向節(jié)能減排方向發(fā)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(xiàn)狀及能效測試在實際應(yīng)用中遇到的瓶頸，對《規(guī)程》和《規(guī)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(yōu)缺點、提出實施改進建議，實現(xiàn)鍋爐節(jié)能高效運行。

1 測試法規(guī)分析

《規(guī)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(chǎn)品熱效率測試（以下簡稱定型測試）和鍋爐及其系統(tǒng)運行能效評價（以下簡稱系統(tǒng)測試），如表1所示。

其中，數(shù)據(jù)的采集和部分計算公式按照國家標準GB/T 10180-2017《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》[9]的相關(guān)方法進行?！兑?guī)程》對4類測試方法的測試對象、應(yīng)用時機等做了相關(guān)規(guī)定，結(jié)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(yīng)當(dāng)委托測試機構(gòu)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(gòu)須取得計量認證證書，并經(jīng)管理部門核準。

2）詳細測試的測試對象是在用鍋爐。當(dāng)鍋爐的簡單測試結(jié)果低于國家規(guī)定限定值的90%，或者使用單位要求對鍋爐進行節(jié)能診斷時，測試機構(gòu)應(yīng)當(dāng)對該鍋爐進行詳細測試。測試后，測試機構(gòu)應(yīng)對測試數(shù)據(jù)進行分析，為使用單位進行節(jié)能改造和確定合理的運行參數(shù)提出整改建議。開展詳細測試工作的測試機構(gòu)須取得相應(yīng)資質(zhì)。

3）定型測試的測試對象是鍋爐產(chǎn)品。鍋爐制造單位應(yīng)當(dāng)保證鍋爐產(chǎn)品能效達到規(guī)定指標要求，不得制造國家政策明令淘汰的高耗能鍋爐產(chǎn)品，且定型測試熱效率結(jié)果應(yīng)當(dāng)不低于《規(guī)程》規(guī)定的限定值。開展定型測試工作的測試機構(gòu)須取得相應(yīng)資質(zhì)。

4）系統(tǒng)測試的測試對象是在用鍋爐。系統(tǒng)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(tǒng)測試。系統(tǒng)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(jīng)管理部門核準。

2 測試方法優(yōu)缺點

2.1 簡單測試優(yōu)缺點

簡單測試優(yōu)點：首先，測試參數(shù)少，減輕了測試工作量，使有限的測試人員能夠在短時間內(nèi)完成大量的測試任務(wù);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(shù)據(jù);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(jié)能減排效果不顯著。其原因是簡單測試僅基于熱力學(xué)第一定律，用能量數(shù)量上的高低來評價鍋爐的能源轉(zhuǎn)化情況，不能全面的體現(xiàn)能源的本質(zhì)。能量損失的本質(zhì)是由于能量在轉(zhuǎn)化過程中的不可逆現(xiàn)象導(dǎo)致的。在封閉的系統(tǒng)中，兩個存在溫差的物體之間的換熱、流體在設(shè)備中的節(jié)流流動、兩個物體之間的摩擦、物質(zhì)的擾動和擴散等現(xiàn)象，都產(chǎn)生了不可逆的?損失。因此，應(yīng)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(nèi)，從而真實且全面的反映出鍋爐能源轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)劣，尋求節(jié)能運行和節(jié)能改造的方向。

2.2 詳細測試優(yōu)缺點

詳細測試方法的優(yōu)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(yōu)點，且通過反平衡測試可以找出影響鍋爐熱效率的薄弱環(huán)節(jié)，進而提出節(jié)能改造建議。

但對于負荷波動大、噸位小、數(shù)量多、分布廣的在用鍋爐而言，應(yīng)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(yīng)不少于4h，且測試期間要求鍋爐運行工況保持穩(wěn)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(wěn)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(yīng)用不多;最后，詳細測試僅基于熱力學(xué)第一定律。

2.3 定型測試優(yōu)缺點

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

我國鍋爐制造企業(yè)不斷提高設(shè)計水平、改進制造工藝，新生產(chǎn)的鍋爐產(chǎn)品無論是設(shè)計熱效率、還是實測定型產(chǎn)品熱效率均達到或超過《規(guī)程》規(guī)定的目標值。但目前數(shù)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(shù)鍋爐處于低負荷參數(shù)運行狀態(tài)，“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(chǎn)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(chǎn)和安裝鍋爐的效率，但只有提高數(shù)量大、分布廣、運行參數(shù)各異的在用鍋爐熱效率，才能從根源上解決鍋爐節(jié)能減排問題。同時，定型測試僅基于熱力學(xué)第一定律。

2.4 系統(tǒng)測試優(yōu)缺點

系統(tǒng)測試是通過對鍋爐及其系統(tǒng)在一個生產(chǎn)周期內(nèi)（至少為1個月）總輸出熱量和總輸入熱量進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并計算和分析確定其平均能耗，進而對鍋爐及其系統(tǒng)的總體能耗情況進行評價。應(yīng)用系統(tǒng)測試方法存在的困難在于：統(tǒng)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(tǒng)計數(shù)據(jù)時很容易造成大的誤差;對測試儀器、儀表的精度、穩(wěn)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(yīng)用的很少。

3 結(jié)論

本文總結(jié)了我國現(xiàn)行能效測試法規(guī)，分析了能效測試方法的優(yōu)缺點，得到以下結(jié)論：

1）鍋爐節(jié)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(xué)第一定律，應(yīng)將鍋爐?效率測試方法合理的引入法規(guī)中，形成更為科學(xué)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(yīng)用起來存在一定困難;在用鍋爐的運行參數(shù)往往與設(shè)計參數(shù)相差很大，定型測試不能從根源上解決鍋爐節(jié)能減排問題;系統(tǒng)測試統(tǒng)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(yōu)點特別明顯，測試參數(shù)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(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.“十三五”高耗能特種設(shè)備節(jié)能減排發(fā)展規(guī)劃（征求意見稿）[DB/OL].http：//www.aqsiq.gov.cn/xxgk_13386/zxxxgk/201701/t20170109_480319.htm.

[2] 國家發(fā)展和改革委員會.關(guān)于印發(fā)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實施方案的通知：發(fā)改環(huán)資〔2014〕2451號[A].2014-10-29.

[3] 原國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法：總局第116號令[A].2009-07-03.

[4] 鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程：TSG G0002-2010[S].

[5] 工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則：TSG G0003-2010[S].

[6] 原國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.質(zhì)檢總局關(guān)于印發(fā)燃煤鍋爐節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)工作方案的通知：國質(zhì)檢特〔2015〕152號[A].2015-04-15.

[7] 原國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于繼續(xù)開展燃煤鍋爐節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)的通知：質(zhì)檢特函〔2016〕21號[A].2016-04-26.

[8] 原國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于進一步推進燃煤鍋爐節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)的通知：質(zhì)檢特函〔2017〕10號[A].2017-03-17.

[9] 工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程：GB/T 10180-2017[S].

[10] 工業(yè)鍋爐?效率測試技術(shù)規(guī)程：DB21/T 2567-2016[S].