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(yè)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(yè)鍋爐的節(jié)能減排工作，不僅是一種社會責任，而且會給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。

在2007年頒布實施 《中華人民共和國節(jié)約能源法》后，針對特種設備的節(jié)能問題，又相繼推出《高耗能特種設備節(jié)能監(jiān)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(jié)能工作的實施意見》《質檢總局特種設備局關于繼續(xù)開展燃煤鍋爐節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)的通知》和2018年三部委（國家市場監(jiān)督管理總局、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部）下發(fā)的《關于加強鍋爐節(jié)能環(huán)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(jié)能減排工作，大力倡導工業(yè)鍋爐安全與節(jié)能環(huán)保相結合的發(fā)展方式。蘭州市政府也積極采取行動，《關于印發(fā)蘭州市打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動實施方案的通知》（蘭政辦發(fā)〔2018〕335號）。在這一大背景下，我院積極開展蘭州市在用工業(yè)鍋爐能效測試工作，掌握蘭州市在用工業(yè)鍋爐實際運行狀況，不僅能夠促進我市工業(yè)鍋爐整體運行水平提高、也能為我市監(jiān)管部門制定節(jié)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(jié)能減排事業(yè)，緩解社會資源環(huán)境壓力，具有充分的現(xiàn)實意義。

1 蘭州市目前在用工業(yè)鍋爐情況

蘭州市目前在用工業(yè)鍋爐1872臺，占全省的42%左右，經(jīng)過前幾年大規(guī)模的煤改氣，目前市區(qū)基本上以天然氣鍋爐為主，個別縣區(qū)還有一小部分燃煤鍋爐，天然氣鍋爐已經(jīng)構成蘭州市工業(yè)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(yè)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(yè)鍋爐噸位分布表（單位 臺）

圖1 蘭州市在用工業(yè)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(qū)及蘭州新區(qū)。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(shù)據(jù)見表2。

表2 115臺在用鍋爐主要能效測試數(shù)據(jù)

根據(jù)上表的數(shù)據(jù)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(shù)平均值整體比較高，熱效率都能滿足規(guī)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(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)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(shù)分布圖

從過量空氣系數(shù)分布圖3可直觀看到，只有26臺鍋爐在1.15限定值 《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)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(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》，占比近10%，200℃以上3臺，整體情況一般。

根據(jù)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(jié)能應對措施

搞好工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作，最重要的方面就是提高鍋爐熱效率，經(jīng)驗數(shù)據(jù)顯示，鍋爐熱效率提高10%，可節(jié)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(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)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(jié)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(shù)的大小。排煙處的氧含量決定過量空氣系數(shù)的大小，過量空氣系數(shù)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(jù)最近幾年測試數(shù)據(jù)，我市在用燃氣鍋爐平均過量空氣系數(shù)1.5左右，如果能調(diào)整到1.2，則鍋爐效率可提高2%。實際運行中，過量空氣系數(shù)實質上是反映燃料和空氣配合的一項數(shù)值，是衡量鍋爐燃燒配風的尺度。過量空氣系數(shù)過大，表示爐內(nèi)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(shù)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(shù)對鍋爐的燃燒和經(jīng)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(diào)試，建議每隔一段時間約請專業(yè)廠家調(diào)試，根據(jù)鍋爐運行負荷確定一個經(jīng)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(fā)量，t/h；

Dsc——非額定工況下的蒸發(fā)量（實際運行工況蒸發(fā)量），t/h；

從上式明顯可以看出，鍋爐額定蒸發(fā)量越小(≤4t/h),鍋爐實際運行工況蒸發(fā)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(tài)，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(jù)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(shù)；生產(chǎn)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(diào)節(jié)技術，使鍋爐根據(jù)外界用氣量或供熱量的變化自動逐步調(diào)節(jié)燃燒狀況，保持較穩(wěn)定運行狀態(tài)；根據(jù)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(yè)鍋爐節(jié)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(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益，同時也為蘭州市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排事業(yè)做出貢獻。