浙江省特种设备检验研究院 浙江杭州 310020
摘要：随着科学技术水平的不断提高，我国各行各业进入了新的发展阶段，工业锅炉的应用范围也在不断扩大。当前能源短缺与环境破坏是工业生产发展中的要点问题，而工业锅炉在其应用过程中的能效利用率，不仅关系着燃料的使用效率，同时也影响着排放物的处理要求以及对环境的影响。本文探讨了工业锅炉能效测试相关内容，对当前锅炉实际能效测试结果进行了分析，研究了热效能低下的原因，提出了工业锅炉节能措施，具有一定借鉴价值。
关键词：工业锅炉；能效测试；节能探索
随着经济的快速发展和人类社会的不断进步，能源形势越来越严峻，如何实现各领域内的能源节约已是各国关注的焦点。工业锅炉指额定压力小于3.8 MPa 的用于工业生产的蒸汽锅炉、热水锅炉以及有机热载体锅炉等。作为一种高耗能设备，工业锅炉每年消耗的能源约占我国能源总量的 1/4 以上。因此，如何提高锅炉运行热效率，减少能源消耗成为当务之急。
1 工业锅炉能效测试中的问题与原因
1.1 长期维持较低的负荷运行
即在工业锅炉能效测试中发现，由于各个领域的生产内容和生产方式存在差异性，因此，各个企业所选的锅炉型号、类别、参数均有所不同。而在工业锅炉实际配置中，为了满足生产条件，时常选用高于所需蒸发量的锅炉。因此，在工业锅炉运行期间，“大马拉小车”的现象时有发生。同时，据工业锅炉能效测试计算结果可知，如若负荷率＞75%，那么工业锅炉将处于较高的运行热效率。但由于部分企业的工业锅炉运行负荷仅维持在额定负荷的30%-70%，因而，在长时间的低负荷运行状态下，严重限制了锅炉热效率的提升，且促使锅炉产生不稳定运行问题，最终造成锅炉散热损失，甚至固体、气体不完全燃烧，损耗大量电能。
1.2 锅炉启停工况切换频繁
即在工业锅炉能效测试过程中发现，工业锅炉的启停、大小火工况切换与其热频率息息相关。若生产线中锅炉启停工况过于频繁，将造成用热、用汽量不均匀现象。同时，将保持十几分钟甚至1 h的周期波动，最终由此影响锅炉运行安全，且引起负荷波动，形成恶劣的燃烧工况，并呈现时高时低的锅炉热效率。
1.3 锅炉受热面灰结垢
即从锅炉能效测试结果中可知，随着锅炉运行时间的增加，锅炉受热面的积灰和结水垢问题会愈发严峻。同时，由于部分企业在工业锅炉运行操控过程中缺乏定期清理意识，从而大大增加了锅炉受热面热阻，引起热能损失。即灰的热传导率与钢相比，仅可达到钢的1/200。此外，水垢热导率是钢的1/200～1/50。除此之外，如若灰垢增加1 mm，锅炉热损失将相应增加4%～6%，而当水垢增加1 mm，锅炉运行中的燃料消耗也会随之增加3%，为此，应在工业锅炉能效测试工作中提高对此问题的重视程度
1.4 锅炉排烟温度较高
即经工业锅炉能效测试计算结果可知，排烟热损失将占据锅炉损失总量的60%～80%。同时，如若排烟温度升高10 ℃～15 ℃，排烟热损失将相应增加1%。因此，在工业锅炉节能探索过程中，应结合锅炉排烟温度问题。
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1.5给水温度较低，冷凝水未回收利用
企业生产用完的蒸汽或冷凝水通常还具有一定的热能，如果能够加以回收利用加热锅炉给水，节能效果将十分明显。研究表明，锅炉给水温度每提高约 6℃，将可节约燃料 1%。然而目前多数企业对冷凝水的回收利用不够重视，特别是系统不完备，参数较小的锅炉，企业通常忽略这一部分能量的回收和节约。
2 节能方法和措施
2.1使用层面
在工业锅炉能效测试工作开展的基础上，为了进一步实现工业锅炉的节能运行，应注重要求企业在锅炉选用时，参照自身生产能力和负荷需求，选用适宜参数的锅炉，且适当采取多台小容量锅炉的集中控制方法，避免锅炉运行中热效率的损失。同时，由于运行人员管理水平和运行能力关系着锅炉节能运行效果，因此，应定期针对运行人员知识领域、技术领域进行培训，并注重引导运行人员在实际工作开展过程中，做好工业锅炉的燃烧测试和燃烧调整工作，且依据锅炉参数和负荷需求，改造锅炉不匹配辅机。如，通过对变频风机和给水泵等的更换与改造，保持锅炉始终处于合理的工况运行状态下。除此之外，在工业锅炉使用过程中，为了降低能源损耗，也应依据生产工艺实际情况，做好乏汽和冷凝水的选择性回收工作，由此达到节能型生产效果。
2.2从锅炉各项热损失方面考虑
2.2.1降低排烟热损失
排烟热损失的降低重点在于锅炉排烟温度和过量空气系数的合理控制。
（1）对于烟气余热的回收，应遵循“高质高用”的原则，可以根据锅炉结构和实际运行情况进行梯级利用。对于温度较高的烟气余热应优先用于生产蒸汽或加热给水，可以设置蒸汽发生器或者省煤器；对于温度较低的烟气余热可以用来预热助燃空气、加热燃料、采暖，或者作为供应生活热水的热源。应考虑烟气阻力的增加和尾部末级受热面的低温腐蚀。
（2）定期检查锅炉受热面内外表面积灰和结垢情况，及时清洁各受热面，改善传热；加强锅炉水质处理，减少锅炉结垢。
（3）选取合理的过量空气系数，保证锅炉各系统密封情况，消除炉膛、烟道漏风，防止烟气短路；运行中实时监测尾部氧气含量变化情况，根据负荷和工况调整燃料和配风比例，减少排烟量。
2.2.2降低固体不完全燃烧热损失
（1）根据锅炉实际情况选取合适的燃料，燃料应有一定的热值保证其稳定着火和燃烧，维持较高的炉膛温度。
（2）根据燃烧工况合理调节炉排转速，及时拨火翻煤，使燃料与空气充分接触，保证燃料在炉膛中有足够的停留时间，以利于燃烧和燃尽。
（3）采用分层给煤和分层布风技术。改进给煤装置，使燃料颗粒随炉排煤层厚度增加方向呈减小的趋势，大块燃料分布于炉排底层，形成空隙并有效减少漏煤，中等颗粒燃料布于其上，粉末及颗粒布于表层，使燃料容易着火和燃烧。根据燃料和炉膛燃烧情况合理布风，对于难以燃尽的燃料适当增加热二次风，维持较高的炉膛温度并保证燃料与空气的充分混合。
2.2.3 降低气体不完全燃烧热损失
降低气体不完全燃烧热损失要求保持适当的过量空气系数以及适当的炉温，增加可燃气体在炉膛内停留时间，使可燃气体与空气充分混合。过量空气系数偏低，燃料燃烧不完全，导致尾部可燃气体含量增加；过量空气系数过大，在锅炉负荷较小时，炉膛温度较低，燃料挥发分来不及燃烧就随烟气排出，同样会导致不完全燃烧热损失增大。
3 结语
综上可知，在现代工业生产中，工业锅炉得到了广泛应用，但在工业锅炉使用过程中，燃料不充分燃烧、排烟温度过高等问题也逐渐涌现出来。为此，为了达到节能生产目的，应做好工业锅炉的能效测试工作。同时，在工业锅炉能效测试期间，从降低排烟热损失、改造锅炉不匹配辅机、制定锅炉节能技术监督机制等层面入手，提升工业锅炉热效率，达到合理的工况运行效果。
参考文献：
[1] 李栋. 关于工业锅炉能效测试中的问题及节能探索[J]. 科技创新导报，2017（6）.
[2] 叶常青. 浅谈工业锅炉能效测试中的问题及节能措施[J]. 大科技，2015（3）.
[3] 董亚民. 工业锅炉能效测试中相关问题的探讨[C]. 特种设备安全与节能学术交流会. 2011.
论文作者:肖彬
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/2
标签：锅炉论文; 工业锅炉论文; 燃料论文; 能效论文; 损失论文; 工况论文; 炉膛论文; 《基层建设》2017年第28期论文;