摘要：通过对工业锅炉的能效测试结果进行分析和计算，可以全面了解其稳定运行状态下的各项主要热工参数，探究提高锅炉热效率和降低各类热损失的节能途径。在目前的工业锅炉能效测试中，普遍存在运行工况与设计要求存在差距、燃料燃烧不充分、排烟处过量空气系数明显高于国家的相关规定以及热效率明显低于标准要求等问题。本文基于对上述问题产生原因的分析，探讨了通过改进工业锅炉的结构、科学的调整其运行工况、控制燃煤的质量、改造锅炉的辅助设备以及加装节能装置等措施，让工业锅炉的运行状态得到优化。
关键词：能效测试；节能研究；工业锅炉；工况调节；节能改造
Problems in Energy Efficiency Testing of Industrial Boilers and Energy Saving Research
Qian Houyou
Jiangsu Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute Taizhou Branch Jiangsu Taizhou 225300
Abstract：By analyzing and calculating the energy efficiency test results of industrial boilers，it is possible to fully understand the main thermal parameters under stable operating conditions，and explore energy-saving ways to improve boiler thermal efficiency and reduce various heat losses.In the current industrial boiler energy efficiency test，there is a common problem between the operating conditions and the design requirements，the fuel combustion is insufficient，the excess air coefficient in the exhaust gas is significantly higher than the national regulations，and the thermal efficiency is significantly lower than the standard requirements.Based on the analysis of the causes of the above problems，this paper discusses the measures to improve the structure of industrial boilers，scientifically adjust their operating conditions，control the quality of coal combustion，modify boiler auxiliary equipment and install energy-saving devices.The operating state is optimized.
Key words：energy efficiency test；energy saving research；industrial boiler；working condition adjustment；energy saving reform.
引言
我国的在用工业锅炉中，燃煤锅炉占据了绝大部分，而燃煤锅炉的运行工况控制相对困难，热效率偏低且其排放的烟气是大气的首要污染源。因此，通过能效测试精确掌握工业锅炉的运行参数，并且为调节其工况和降低能耗提供科学依据，进而提高我国工业锅炉的热效率，对节约能源和降低大气污染都有很大的帮助。
一、工业锅炉能效测试中发现的问题及其产生的原因
我国近年来加强了对工业锅炉节能环保性能的监控，并且制定了更为严格的节能标准。因此按照新的标准要求，对在用锅炉进行了大规模的节能改造，新投入运行的锅炉也都按照新的标准要求进行设计和安装。但是虽然工业锅炉的各项额定运行参数都达到了要求，在实际使用过程中，却由于使用单位和操作人员缺乏必要的节能意识，导致绝大部分工业锅炉并不能在设计的条件下运行，因此普遍存在能源浪费问题。
（一）工业锅炉的热效率普遍达不到节能标准要求
热效率是衡量工业锅炉能量转换率的基本指标，是燃料理论上燃烧所能够产生的热能转化为有效能量的比例，体现了锅炉对能源的实际利用效率。在能效测试中通过对锅炉的燃料消耗量、排烟温度、炉渣中可燃物含量以及入炉冷空气温度等一系列参数的测量和分析，可以计算出工业锅炉的实际运行热效率。而经测试发现绝大部分工业锅炉的平均热效率和最大热效率都低于标准要求，达不到理想的75%左右，甚至普遍低于65%，低于发达国家水平近20%。而影响锅炉热效率的主要因素是热损失，工业锅炉的热损失类型详见图1所示。首先，接受测试的锅炉存在炉墙和本体温度高、保温措施不全或保温层破损等现象，造成了过多的热量散失。其次，锅炉由于疏于维护导致积灰、积渣和水垢得不到及时清理，影响了热量传递而降低了锅炉的热效率。最后，由于工业锅炉的生产使用要求多变，大部分时间需要在低于额定负荷的状态下运行，并不断调整工况，不利于气体或固体燃料的充分燃烧，燃料的能量无法有效转化为热能。
图1.工业锅炉热损失类型
（二）排烟处的过量空气系数过高
对排烟处的过量空气系数进行分析和计算，是评价工业锅炉运行状态的重要依据。排烟处的过量空气系数反映了锅炉中燃料燃烧过程的经济性，也体现了引风系统的配置和使用是否合理。合理过量空气系数的选择首先要保证燃料得到足够的氧气以便充分燃烧，在此基础上数值越低则锅炉运行的经济性越好。这是由于过量空气系数越大则意味着引入炉腔的冷空气量和排烟量增加，会不必要的消耗燃料热能、增加引风机和排烟设备能耗以及随烟气带走更多热能。而在工业锅炉的能效测试中排烟处的过量空气系数普遍过高，个别锅炉甚至达到了标准值的两倍以上，这主要是由于操作人员没有根据锅炉的运行状况及时调节辅机和辅机与锅炉的参数不匹配造成的。
（三）大部分工业锅炉的炉渣含碳量偏高
炉渣含碳量是衡量固体燃料工业锅炉燃料利用率的重要指标，燃煤锅炉的炉渣含碳量过高显示煤炭的燃烧不完全，有效能量没有能够全部转换为热能，因此出现这种现象的工业锅炉有很大的节能空间。而导致煤炭燃烧不完全的原因有很多，炉膛温度偏低、燃料质量存在问题或与锅炉的设计不匹配，以及锅炉的炉膛构造形式都直接影响煤炭的燃烧效率，并且由于煤炭颗粒大小与锅炉设计不匹配还会造成煤炭泄露。因此，针对炉渣含碳量高的问题采取节能改造措施，需要从多个方面进行分析，找到引起相应问题的所有关键原因并制定改造方案。
（四）排烟温度高于相关规范要求且排烟量偏大
排烟温度和烟气量体现了工业锅炉燃料燃烧热能的散失水平，国家对使用不同燃料的工业锅炉排烟温度有明确的要求，相关标准见表1所示。在能效测试中，排烟温度超出规范要求的问题比较常见，而排烟热损失的有效控制一方面取决于锅炉设备操作人员的技术水平和节能意识，如果相关人员不能及时调节过量空气系数，就会由于排烟量偏大带走更多热能[1]。另一方面，直接与排烟温度相关。通常排烟温度偏高与锅炉的导热部件设计或使用中维护的不合理有关，导致燃料燃烧产生的热能传导效率不高，从而来不及转化成生产所需的热能就直接被烟气带走。
表1.工业锅炉排烟温度控制标准（单位：℃）
二、解决能效测试中问题的有效措施
（一）改进工业锅炉的内部结构并加装节能装置
当工业锅炉因内部结构不合理导致热效率偏低，应首先根据具体原因对其内部传热面的布置、炉排结构以及炉腔几何形状等进行改造，改善其燃煤无法完全燃烧、漏煤或炉膛燃烧系统布局不科学的问题，提高燃料的利用效率。其次，对积灰积垢严重的锅炉要装加相应的节能装置，通过控制水质和自动吹灰等装置改善锅炉的运行条件，降低水垢和积灰对热量传导的影响。
（二）科学的调整工业锅炉的运行工况
工业锅炉的额定运行参数只有在特定条件下才能实现，因此在实际的使用中应尽量让锅炉在设计条件下运行，才能取得理想的节能效果。首先，使用单位应根据实际生产需要，选择各项额定参数都与实际需要相匹配的锅炉，确保其工作状态接近设计负荷[2]。其次，锅炉和辅助设备的操作人员要及时调节锅炉的运行工况，通过对引风、供水以及燃料供给设备的调节，让锅炉的各项运行参数保持在最佳状态，确保燃料能够完全燃烧、辅助设备的能耗合理，并且降低热量的散失。
（三）确保燃煤质量符合工业锅炉的设计要求
燃煤品质不稳定和与锅炉的设计要求不匹配，是我国燃煤工业锅炉使用中非常常见的现象。由于在燃煤采购和使用中没有相应的控制标准，很多单位不同批次的燃煤品质差别很大，因此要想使其燃烧过程控制在最佳状态，要求使用单位能够快速测试各项能耗参数，而多数单位并不具备这样的技术条件。因此，尽量让燃煤质量和品质符合锅炉的设计要求是比较现实可行的节能办法。此外，在燃煤的保存方面也要加以注意，要避免掺入杂质和水分。
（四）改造锅炉的辅助设备
工业锅炉的辅助设备对调节其运行参数起到了关键作用，并且这些设备本身的运行也需要消耗大量能源。因此，改造工业锅炉的辅助设备，使其能够更加精确的调整锅炉运行状况，可以产生双重节能效果。首先，要实现引风机和水泵等机电设备的变频调速，并且对其加装自动化控制装置，实现对其运行状态的自动化实时调节。其次，确保辅机与工业锅炉的额定参数相匹配，减少辅机运行的能源消耗并改善锅炉的运行状况。
三、结束语
我国的工业锅炉虽然绝大部分在设计上达到了最新的节能标准，但是对实际运行状态的控制和调节依然存在很多问题，导致燃料的利用率明显偏低。因此，工业锅炉的节能应注重有效的监测和控制，通过自动化控制技术和在线监测设备的使用，让工业锅炉的实际运行状态接近设计要求。
参考文献：
[1]王试元.工业锅炉能效测试中的问题及节能研究[J].化工设计通讯，2017，43（12）：93-93.
[2]梁明伟.工业锅炉能效测试中的问题及节能措施分析[J].山东工业技术，2018（8）.
[3]梁喆.工业锅炉能效测试中的问题及节能措施浅谈[J].水电与新能源，2013，12（2）：72-74.
[4]常勇强，管坚，齐国利.工业锅炉定型产品测试数据统计分析[J].中国特种设备安全，2016，13（4）：60-67.
[5]赵海滨，冯维君，刘乐雄，等.浙江省工业锅炉节能现状与对策[J].中国特种设备安全，2014，14（8）：56-61.
[6]严朗平.关于工业锅炉能效测试的必要性分析[J].科技展望，2015，30（15）：56.
[7]王中伟，管坚，常勇强，等.中国工业锅炉能效测试与评价能力建设进展[J].中国特种设备安全，2015，12（9）：9-13.
论文作者:钱厚友
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/16
标签：锅炉论文; 工业锅炉论文; 节能论文; 热效率论文; 燃料论文; 排烟论文; 能效论文; 《基层建设》2018年第36期论文;