文_董美智 劉大為 柳乃明 北京節(jié)能環(huán)保中心

供熱行業(yè)是我國能源消費(fèi)體系中的消耗大戶，我國每單位面積的供熱能耗是發(fā)達(dá)國家的2～3 倍，供熱行業(yè)有著巨大的節(jié)能潛力。

在目前所有的冬季供熱方式中，集中供熱是覆蓋面積最大、應(yīng)用最廣的一種方式，集中供熱是我國北方區(qū)域冬季采暖的主要方式。我國城鎮(zhèn)化的高速推進(jìn)使得北方城鎮(zhèn)建筑面積不斷增長，北方城鎮(zhèn)集中供熱面積亦隨之快速增長。2017 ～2018 年供暖季，北京市城市總供熱面積已經(jīng)達(dá)到84265 萬m2，熱力消費(fèi)量5237.1 萬GJ。因此做好供熱行業(yè)的節(jié)能降耗工作，對于北京市整體能耗下降具有重要意義。

北京節(jié)能環(huán)保中心對北京市在用107 臺(包括熱水鍋爐100臺、蒸汽鍋爐7 臺)燃?xì)忮仩t進(jìn)行運(yùn)行工況能效測試，考察目前北京市在用鍋爐的能效水平，并為供熱鍋爐節(jié)能運(yùn)行提出改進(jìn)建議。

1 燃?xì)忮仩t能效測試原理

《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定額定壓力小于3.8MPa 的介質(zhì)為水或液相有機(jī)熱載體的固體燃料鍋爐、液體燃料鍋爐、氣體燃料鍋爐以及電加熱鍋爐的熱工性能試驗(yàn)均能夠采用此標(biāo)準(zhǔn)。本文涉及的鍋爐均為燃?xì)鉄崴⒄羝仩t，滿足該標(biāo)準(zhǔn)測試要求。

鍋爐熱效率測試一般需同時(shí)采用正平衡測量法和反平衡測量法，熱效率值為正平衡測量法與反平衡測量法測得結(jié)果平均值。正平衡測量法為直接測量輸入熱量和輸出熱量來確定鍋爐熱效率的方法；反平衡測量法為通過測量各種燃燒產(chǎn)物熱損失（燃?xì)忮仩t主要為排煙熱損失、氣體不完全燃燒熱損失、散熱損失三方面熱損失）來確定鍋爐熱效率的方法，見圖1。

圖1 鍋爐效率平衡圖

對于發(fā)生煙氣冷凝且熱量回收利用的鍋爐實(shí)驗(yàn)時(shí)，鍋爐本體部分采用正反平衡測試法，冷凝段部分僅采用正平衡測試法，鍋爐效率為本體部分熱效率與冷凝段部分熱效率之和。

2 測試結(jié)果匯總及分析

2.1 燃?xì)鉄崴仩t

本文以100 臺熱水鍋爐為樣本，對其進(jìn)行運(yùn)行工況能效測試，測試結(jié)果如表1 所示。

2.1.1 鍋爐排煙溫度分析

鍋爐排煙溫度平均值為81.3℃，低于排煙溫度平均值的鍋爐為63 臺，高于排煙溫度平均值的鍋爐為37 臺，其中，21 臺鍋爐的排煙溫度高于100℃。排煙溫度過高會(huì)導(dǎo)致鍋爐排煙熱損失增大，降低鍋爐效率，造成能源浪費(fèi)。

2.1.2 鍋爐排煙處過量空氣系數(shù)分析

鍋爐過量空氣系數(shù)平均值為1.27，過量空氣系數(shù)位于1.1～1.3 之間的鍋爐臺數(shù)為63 臺。過高或者過低的過量空氣系數(shù)不利于燃料燃燒，造成燃料浪費(fèi)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整鍋爐燃燒狀態(tài)。

2.1.3 鍋爐效率分析

鍋爐效率整體平均值可達(dá)95.31%，最高值可達(dá)99.42%；高于效率平均值的鍋爐為66 臺，低于效率平均值的鍋爐為34 臺，其中2 臺鍋爐的效率低于90%。過低的鍋爐效率，不僅影響鍋爐的良好運(yùn)行，同時(shí)也對能源造成浪費(fèi)。

表1 燃?xì)鉄崴仩t測試結(jié)果匯總表

2.1.4 節(jié)能潛力分析

若對低于效率平均值的34 臺鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造，使得其能效值達(dá)到平均水平，按照目前鍋爐出力，初步估算一個(gè)供暖季34 臺鍋爐節(jié)約燃?xì)饬咳绫? 所示。

表2 34臺熱水鍋爐節(jié)能改造后節(jié)約燃?xì)饬繀R總表

折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為：

539976.50 m3×1.2143kg/m3÷1000=656t

(注：公式中按照熱水鍋爐耗氣量100m3/h/MW，每天運(yùn)行時(shí)間按照24h，一個(gè)供暖季按照120d 計(jì)算，34 臺鍋爐的初始效率按照測試效率計(jì)算，改造后效率按照效率平均值95.31%計(jì)算，1m3天然氣為1.2143kgce。)

從上面計(jì)算可以看出，一個(gè)供暖季可節(jié)約天然氣54.00萬m3，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為656tce。

2.2 燃?xì)庹羝仩t

本文另對7臺蒸汽鍋爐進(jìn)行能效測試，測試結(jié)果如表3 所示。

表3 燃?xì)庹羝仩t測試結(jié)果匯總表

通過表3 測試結(jié)果可以看出，1 ～3 號鍋爐的排煙溫度在200℃左右，而且排煙處的過量空氣系數(shù)均較大，這兩個(gè)因素導(dǎo)致這3 臺鍋爐的排煙熱損失較大，鍋爐效率相對較低。4 ～7號鍋爐處在一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)，保證鍋爐效率在95%左右。

如果在1～3 號鍋爐末端增加余熱回收裝置，降低鍋爐排煙溫度，并調(diào)整鍋爐的配風(fēng)比，降低過量空氣系數(shù)，使得3 臺鍋爐的效率能夠達(dá)到95%，按照目前鍋爐出力，初步估算一個(gè)供暖季3 臺鍋爐節(jié)約燃?xì)饬繛椋?/p>

折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為：

331815m3×1.2143kg/m3÷1000=403t

(注：公式中按照1t 蒸汽的燃料消耗量為80m3天然氣，每天運(yùn)行時(shí)間按照24h，一個(gè)供暖季按照120d 計(jì)算，3 臺鍋爐的初始效率按照88%計(jì)算，改造后效率按照95%計(jì)算，1m3天然氣為1.2143kgce。)

從上面計(jì)算可以看出，一個(gè)供暖季可節(jié)約33.18 萬m3天然氣，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為403tce。

3 結(jié)語

通過以這107 臺鍋爐能效測試結(jié)果為樣本進(jìn)行分析，結(jié)果表明：107 臺鍋爐中仍有將近40%左右的鍋爐存在排煙溫度較高，運(yùn)行不合理的情況存在。

因此，建議各供暖單位在條件允許情況下，每1～2 年對現(xiàn)有供熱鍋爐評估，對出力較大的鍋爐進(jìn)行能效測試或自測鍋爐的運(yùn)行參數(shù)（排煙溫度、排煙處過量空氣系數(shù)），以便及時(shí)了解鍋爐運(yùn)行狀態(tài)；并對排煙溫度過高的鍋爐進(jìn)行余熱利用改造，達(dá)到提高能效、節(jié)約能源、減少能源費(fèi)用的目的。

另外通過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)目前冷凝鍋爐測試標(biāo)準(zhǔn)仍需完善。隨著技術(shù)的進(jìn)步，冷凝鍋爐應(yīng)用越來越廣泛，而關(guān)于冷凝鍋爐的能效測試標(biāo)準(zhǔn)無法完全滿足現(xiàn)有要求。

《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》GB/T10180-2017 中雖然對發(fā)生煙氣冷凝且熱量回收利用的鍋爐效率進(jìn)行闡述，但現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，存在一部分鍋爐本體部分和冷凝部分無法分開，無法采用上述標(biāo)準(zhǔn)中方法進(jìn)行測試。因此需編制適用于冷凝鍋爐能效測試的標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)中可以考慮采用正平衡測試方法對冷凝鍋爐進(jìn)行能效測試。