巴永杰

摘要：工業(yè)鍋爐是一種主要的能源轉換設備，除了要提供蒸汽動力給工業(yè)生產(chǎn)，也要滿足人們的基本生活需求。在節(jié)能減排工作當中，作為高能耗設備的工業(yè)鍋爐，需要進行能效測試，對能效的利用狀況進行分析、診斷，以此來挖掘節(jié)能潛力，實現(xiàn)更好的節(jié)能效果。為此，分析工業(yè)鍋爐能效測試中的問題及節(jié)能潛力，以實現(xiàn)熱效率的提升，滿足節(jié)能減排工作。

關鍵詞：工業(yè)鍋爐;能效測試;問題分析;節(jié)能措施

引言

近年來，國家在節(jié)能減排工作中取得了顯著成效，但與發(fā)達國家相比，存在資源利用率低、能源消耗量過大、環(huán)境污染等嚴重問題，因此需要對工業(yè)鍋爐做全面細致的能效測試，在設備的結構、工藝方面、技術層面等進行不斷的創(chuàng)新和改革，攻克工業(yè)鍋爐現(xiàn)存的狀況，為節(jié)能損耗貢獻力量。

1整改前測試結果

在對某單位型號為WNS4-1.25-Y（Q）1臺鍋爐進行定期能效測試期間鍋爐安全、穩(wěn)定、連續(xù)運行，鍋爐在兩段火（小火和大火）交替運行，不同段火下的主要測試參數(shù)天然氣消耗量（B）、煙氣中的含氧量（O2）、煙氣中的一氧化碳含量（CO）、鍋爐排煙處的排煙溫度（tpy）、入爐冷空氣溫度（tlk）、鍋爐出力（D），以上為整改前的測試參數(shù)值見表1。

從表1 中的數(shù)據(jù)可以得出以下三條結論：（1）該鍋爐在小火、大火運行時，鍋爐排煙處tpy不符合TSGG0002-2010《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》中第八條對tpy規(guī)定值的要求，實測tpy超過規(guī)定值170℃;（2）小火運行時煙氣中的含氧量過大，計算出鍋爐排煙處的過量空氣系數(shù)αpy不符合TSGG0002-2010中第九條對αpy規(guī)定值的要求，αpy超過規(guī)定值1.15。大火運行時，煙氣中的含氧量過低，天然氣未燃盡;（3）大火運行時，煙氣中的一氧化碳含量過大，天然氣未充分燃燒。

2測試參數(shù)數(shù)據(jù)分析

2.1? 測試參數(shù)異常的原因

鍋爐小火運行時存在兩方面的問題：1）tpy偏高;2）αpy過大。該鍋爐尾部排煙處未安裝煙氣節(jié)能裝置，查看鍋爐內(nèi)檢報告時，發(fā)現(xiàn)該鍋爐煙管內(nèi)側積灰嚴重、外側有水垢堆積。煙管的積灰和水垢，降低了煙管換熱系數(shù)使排煙溫度升高。燃燒器的進風量與天然氣消耗量不匹配，進風量過大時造成煙氣中的O2過大導致αpy過大。鍋爐大火運行時存在兩方面的問題：（1）tpy過高;（2）煙氣中的CO含量過大。tpy過高的原因同小火tpy高的原因。天然氣中的烴類燃燒時第一步生成CO，CO進一步燃燒生成二氧化碳，當烴類燃燒供給O2不足時煙氣就會殘留大量的CO。

2.2? 參數(shù)異常的危害

（1）根據(jù)《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》中排煙熱損失q2的計算公式可知，過量空氣系數(shù)αpy、排煙溫度tpy和排煙熱損失q2成正比關系，αpy、tpy值越大q2越大，致使鍋爐熱效率降低。鍋爐運行過程中進風量過大、排煙溫度高都會導致熱量不能被充分利用，造成熱能的浪費。一般排煙溫度每升高10～15℃，鍋爐熱效率下降1%。（2）天然氣在缺氧條件下生成CO、CO2、炭黑等物質。炭黑是一種無定形碳，輕、松而極細的黑色粉末，是含碳物質（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。進風量過小、CO過大導致天然氣沒有充分燃燒，產(chǎn)生炭黑。炭黑粘附在煙管內(nèi)側降低管子換熱系數(shù)使熱效率降低，還會造成管子局部過熱降低材質使用壽命造成安全事故，此外部分炭黑會隨煙氣排入空氣中污染環(huán)境，增大清灰工作量，從而增加維護成本。

2.3? 解決方案

（1）???? tpy偏高，清理鍋爐受熱面上的水垢、炭黑，提高鍋爐受熱面的導熱系數(shù)，增加鍋爐受熱面（鍋爐尾部增加節(jié)能裝置）或改變鍋爐結構從而達到降低tpy目的。鍋爐運行期間，燃料充分燃燒沒有炭黑產(chǎn)生，鍋爐的給水和鍋水質量指標符合GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質》的要求，避免受熱面上結垢、腐蝕。

（2）???? αpy偏大或偏小、煙氣中的CO含量過大時，檢查燃燒器機頭內(nèi)是否積有浮灰，在無浮灰的情況下，確保天然氣充分燃燒且αpy符合TSGG0002-2010第九條的要求，合理調節(jié)燃燒器進風量與燃料消耗量的配比。

3整改后測試結果

在測試的過程中，測試數(shù)據(jù)如表1 所示，小火、大火運行時燃燒器的進風量和燃料消耗量的配比不是很合理。在對燃燒器的進風量和燃料消耗量配比從新調試。

燃燒器調試后小火的αpy符合《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》的要求，大火的天然氣由未完全燃燒（O2<0%，CO>10000ppm）變成完全燃燒（O2=1.68%，CO=0ppm），天然氣充分利用且避免了炭黑的產(chǎn)生。根據(jù)公式1、2計算出調試前、后小火的αpy、q2，根據(jù)《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》中計算氣體未完全燃燒熱損失q3和散熱損失q5，鍋爐熱效率ηj=100-（q2+q3+q4+q5+q6）結果見表2。

依據(jù)表2 得出，燃燒器調試后q2降低了5.67%，鍋爐熱效率提高了5.67%。

計算 出燃 燒器 調試 后Qout=2221703.17kJ/h、ηj=84.38%、Qnet，v，ar=32354.93kJ/m3，需要的天然氣B=81.38m3/h。

燃燒器調試后，鍋爐效率提高了5.67%，節(jié)天然氣5.86m3/h。

4結束語

工業(yè)鍋爐運行工況熱效率簡單測試可以快速判定鍋爐實際運行能效狀況，發(fā)現(xiàn)鍋爐運行中存在的耗能、安全隱患問題等。發(fā)現(xiàn)并解決運行中存在問題，可提高鍋爐安全運行系數(shù)、延長鍋爐壽命、節(jié)約經(jīng)濟成本。此外，測試數(shù)據(jù)還可以為鍋爐的節(jié)能方向、節(jié)能設計、改造提供數(shù)據(jù)支持。

參考文獻：

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[2]?? 周扶林.工業(yè)鍋爐系統(tǒng)能效主要影響因素的識別方法及節(jié)能量測量驗證技術的研究[D].華中科技大學，2018.