浅谈工业锅炉节能技术（产品）评价体系建立

陆 倩 徐慎忠



浅谈工业锅炉节能技术（产品）评价体系建立

陆 倩 徐慎忠

（江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院 南通 226001）

摘 要：目前我国工业锅炉整体运行效率低下，响应国家节能号召的锅炉节能技术与产品繁多，缺少统一的评价方法对其适用性、经济性和推广性进行综合评价。虽然目前国内外的节能评价体系日趋成熟，但多是针对大型电站锅炉、集中供暖等，对分布较广、较分散的工业锅炉节能技术（产品）借鉴性不足。未来可以采用文献研究为基础、工程分析与问卷调研相结合的方式，辅以实验验证、典型案例分析、数值仿真模拟等方法，形成定性、定量相结合，技术与市场相结合，安全与节能相结合的多元工业锅炉节能技术（产品）评价指标模型。

关键词：锅炉节能 评价体系 研究现状 展望趋势

1 当前锅炉节能形势

近年来，我国锅炉向大容量、高参数方向发展，作为重要的能量转换设备，电站锅炉在生产制造和运营管理方面均已接近国外先进水平，但工业锅炉由于保有量大、分布广、能耗高、污染重，能源消耗与污染排放列居中国工业行业第二位，高于钢铁、石化等高耗能行业，与国外相比仍有一定的差距［1］。据工信部统计，我国2012年底燃煤工业锅炉达46.7万台，年消耗原煤约7亿t，占全国煤炭消耗总量18%以上，整体运行效率比国际先进水平低15%左右。因此，我国的工业锅炉的节能发展具有巨大潜力。

为推动工业锅炉节能工作的稳步向前，自2008年4月1日《中华人民共和国节约能源法》实施以来，国家质量监督检验检疫总局始终关心高耗能特种设备节能工作，当年发文提出《关于推进高耗能特种设备节能监管工作的指导意见》（国质检特函〔2008〕264号），并且自2009年开始，连续三年指示做好当年高耗能特种设备节能工作（质检特函〔2009〕27号、质检特函〔2010〕19号、质检特函〔2011〕36号），每年节能工作重点均提及工业锅炉。同时有TSG G0002—2010 《锅炉节能技术监督管理规程》［2］和TSG G0003—2010《工业锅炉能效测试与评价规则》［3］等特种设备安全技术规范更新，一方面从设计节能审查、定型能效测试等制造源头保证工业锅炉能效水平，另一方面从锅炉能效测试平台、节能技术甄选等使用环节推动工业锅炉节能进步。

此外，为尽快走出当前工业锅炉整体运行效率低下的困局，国家和各地方政府也通过资金扶持和地方政策多面推进节能工作的开展。工信部近日编制印发了《燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案》，从多方面细致部署工业锅炉节能工作，要求到2018年完成高效锅炉50万蒸吨的推广，提高高效燃煤锅炉市场占有率至40%，淘汰40万蒸吨落后燃煤锅炉，节能改造40万蒸吨燃煤锅炉，推动高效锅炉制造基地建立，培育高效锅炉骨干企业，将燃煤工业锅炉平均运行效率提高6%等。

2 锅炉节能技术（产品）分类

为响应国家政策号召，满足市场节能需求，我国近年来工业锅炉节能技术有所发展，目前国内外较为典型的工业锅炉节能技术主要有以下几大类［4-5］：

1）锅炉燃烧技术改良节能，包括改造炉拱调节炉内高温区分布、分层燃烧提高燃烧效率、煤粉复合燃烧提高劣质燃煤燃烧质量、合理送风调节燃烧、燃烧自动化适应锅炉的不同运行工况等，这些方法主要都是保证燃料充分高效燃烧，降低飞灰、炉渣等可燃物含量，控制排烟温度，从而提高锅炉热效率。

2）烟气系统余热回收节能，包括铝合金、不锈钢、石墨等各类材质的烟气尾部余热回收装置、热管余热回收技术、实现余热与凝结水双项回收的冷凝锅炉技术等，该类节能技术主要通过降低锅炉排烟温度，减少锅炉排烟热损失，进而提高锅炉热效率。

3）汽水系统节能，例如适应锅炉波动负荷节能的蓄能装置、凝结水与废蒸汽回收等方式，通过在汽水系统的能源合理收集与利用，将相同的能源投入得到更多产出回报，提高能源的利用效率。

4）水处理技术促进节能，主要是去除水垢提高受热面换热效率和减少排污或排污水热能利用减少热损失等。

5）辅机设备节电方向，包含选用高效节能型的锅炉鼓、引风机和给水泵、电机变频调速技术的应用等，都是通过减少锅炉配套辅机的用电量，实现锅炉系统耗电量的减少。

6）锅炉运行维护促进节能，包括锅炉自动化控制技术、锅炉满负荷运行、定期清除积灰、预防跑冒滴漏、合理保温等，有的措施是提高锅炉能源产出与能源投入的比值，有的措施则直接减少锅炉运行的散热损失。

7）其他节能技术，例如自动真空除氧代替传统热力除氧，减少锅炉除氧用蒸汽，从而增加锅炉蒸汽产出。

以上节能技术不断发展，并相继研发出各类节能产品，品种繁多。例如，刘克平［6］以锅炉变频调速节能为例，针对锅炉燃烧过程的面向节能降耗生产过程的控制与优化技术，总结了变频调速在锅炉燃烧过程节能控制中的优越性。张世军［7］基于分离型冷凝式燃气锅炉，通过工业性能测试证明常规燃气锅炉加装冷凝换热器，可将锅炉热效率提高10%左右。项建锋等［8］研究新型节能拱结构用来改造有机热载体炉，可以最大限度提高前段动力燃烧区的温度，延长烟气炉内逗留，起到节能和降低排烟污染的作用。

但是，各单位对工业锅炉节能技术（产品）的特点各执一词，研究深度多止于开发试验阶段或者验证定性阶段，研究结论中定性指标多、定量指标少，技术性指标多、经济性指标少，特殊性指标多、普遍性指标少，缺少统一的评价方法对评价技术（产品）的适用性、经济性和推广性进行综合评价。

3 节能技术（产品）评价体系的研究

3.1国外研究现状

国外开展节能评价指标体系研究起步较早，由于研究主体的不同，各国的研究方向和研究成果也有所不同。例如，英国构建涉及43个子指标的能源指标体系，基本目标为建立环境友好、可靠的能源供应、消除家庭能源贫困、建立竞争性的能源市场，指标因素分为主要指标、支持指标和背景指标三大类［9］。欧盟能源效率将成员国之间能源效率比较作为评价目标和落脚点，涉及交通运输业、服务业、工业、居民生活等多个领域的能效指标，从宏观层面和微观层面多个角度，按照能效指数、能耗强度、单位能耗比、扩散指标、目标及调整指标等完成全国及行业范围内的能源效率利用水平的衡量［10］。国际原子能机构为使评价指标体系更加系统和全面，评价可持续发展能效指标要素涉及经济活动、社会活动和生态环境等多个范畴［11］。世界能源理事会则主要考虑经济活动和技术水平，从区域角度和全球角度建立能源效率评价指标体系比较国家之间的能源利用效率和节能政策［12］。

此外，为进一步补充完善能效评价研究成果，国外完成了对能效标准建立和产品节能认证。英国鼓励推广能源技术目录（Energy Technology List）中的节能产品，具有该目录标识的产品都通过Enhanced Capital Allowance法案。美国从上世纪80年代起就制定了强制性的能效标识和认证制度，并且政府带头购买具有能效标识的产品。

国际上能效评价考虑技术水平、经济结构、社会观念等因素，从经济、社会、环境多个角度，全面系统地构建各种评价指标，不经评价定量指标，也考查定性指标，科学分析、合理评估，能够完成本国或国际间能源利用情况和可持续发展的科学评价或者对比。

3.2我国研究现状

我国节能评价研究起步相对较晚，近年来受到能源约束效应的影响，能源利用效率得到重视，我国学者也相应开展了一系列的能源效率评价研究，呈现出以下明显的特征：

1）系统评价对象具体到电站锅炉、集中采暖、企业能耗、建筑节能等多个方面。

刘海山［13］从节能效果、节能潜力、电厂能效改善质量等方面，分析我国火力发电厂节能现状和节能管理，建立了火电厂的节能管理评价指标体系和电站锅炉改造项目后评价方法；嵇远等［14］以建立供热锅炉实施方案综合评价指标体系，对集中供热锅炉燃煤与燃气方案综合评判结果进行分析，最终评选出较优实施方案；孙红霞等［15］建立了油田企业的能耗评价指标体系和能耗预测模型；郭林文［16］、王润霞［17］则针对不同类型的建筑开展节能研究，并建立相应的建筑节能综合评价体系。

2）评价体系的指标研究向全面性、整体性不断完善。

杨明全等［18］以蒸汽锅炉群为评价对象，构建了包含节能性、环保性、经济性多目标综合评价指标体系，客观地反映锅炉群在不同条件下运行的综合效果；熊华文等人［19］开展企业节能综合评价时，考虑的时效果指标、潜力指标、可持续能力指标、能效改善质量指标和其他辅助指标五个方面；谭忠富等［20］在能源分类的基础上，结合系统理论建立能源可持续利用系统结构模型。

3）综合指标评价方法呈现多样性和针对性。

吴中师［21］采用多层次模糊综合评价模型探讨电站锅炉安全运行危险因素，并利用二叉树分类算法判断所属安全等级；刘肖［22］利用物元分析理论对火电厂节能进行综合评价；方卫国［23］建立油田企业节能评价模型时运用数据包络分析法；白雪莲等［24］对商场建筑的节能潜力分析则采用应用回归分析法。

4）节能认证具有国际性和递进性。

中国节能产品认证是依据我国相关的认证用标准和技术要求，按照国际上通行的产品认证制定与程序，经中国节能产品认证管理委员会确认并通过颁布认证证书和节能标志，属于国际上通行的产品质量认证范畴。1999年颁布《中国节能产品认证管理办法》和“节能产品认证标志”，2010年对《中国节能产品认证管理办法》进行重新修订，国家质检总局、国家发展改革委和国家认监委会同国务院有关部门建立节能产品认证部际协调工作机制，共同确定节能产品认证目录、认证依据、认证结果采信等节能产品认证有关管理事项。此外，国家节能中心于2012年开始组织实施“中国能效之星”评价活动，旨在选择能效水平领先、核心技术竞争力强，以及节能经济性、环境友好性和社会认可度高的产品，共涉及家电类、电机类、变压器、水泵、工业锅炉等11大类产品。

4 目前评价体系研究的局限性

综合目前的研究现况，结合全面评价工业锅炉节能技术（产品）的目标，发现有以下几点局限性：

1）目前较为成熟的评价体系指标虽有参考性，却借鉴性不足。与国外能效评价研究相比，国内研究对象更加具体，指标更加明确，在节能系统影响范围和规模宏大的产业，各自形成一套独立开展的评价系统（方法），虽然为相应产业节能评价带来便利，但同时造成了评价方法对其他产业的借鉴性不强，例如电站锅炉的节能评价指标很多无法适用于工业锅炉，更无法对应到工业锅炉节能技术（产品）的评价。电站锅炉自动化、大型化、连续性的指标，工业锅炉基本不需考虑，而工业锅炉管理水平、自动化水平、部件稳定性相对较低，对应考虑部件细节指标无法在电站锅炉节能评价指标中找到对应项，至于更进一步的工业锅炉节能技术，其自身经济性、市场推广性、地区适应性等指标因素更是无从谈起。

2）目前工业锅炉节能技术评价中所采用的评价方法和衡量标准有待进一步讨论。例如GB/T 10180—2003《工业锅炉热工性能试验规程》、GB/T 17954—2007 《工业锅炉经济运行》、TSG G0003—2010 《工业锅炉能效测试与评价规则》等，测量具体要求多，数据评价量级少，并且仅仅侧重安全和热效率两个方面，程玉珍［25］通过结合实践工作，已提出《工业锅炉能效测试与评价规则》在锅炉系统运行能效评价工作存在的问题。

3）目前节能技术的评价标准和指标体系分值设计上缺少客观科学性。工业锅炉节能系统评价时应进行现场调查和验证测量，以涵盖涉及的设备和管理因素，但是目前评价却多以特殊性的测试数据作为评审资料进行评分，显然不易完成工业锅炉节能技术（产品）的准确全面评价。最终，节能技术评价的局限性导致在评选出的所谓节能技术或产品或者节能效果不佳，或者难以推广。

5 工业锅炉节能技术（产品）评价体系研究展望

当前亟需建立一套全面综合的工业锅炉节能技术（产品）评价体系，对工业锅炉的节能技术（产品）从安全、节能、经济、可推广性等方面进行评价，突破现有从节能单方面定性评价节能技术（产品）的局限性，形成定性、定量相结合，技术与市场相结合，安全与节能相结合的多元评价指标模型。通过研究确定评价体系所需的各项指标的评价标准并针对不同类别技术或产品进行量化，并将筛选出的各项指标与评价方法关系化，使得体系模型既能独立的反映出节能技术自身的特点，又能全面的体现出节能技术的水平、适用性、经济性和可推广性，同时将影响评价的人为因素降到最低，使节能技术（产品）评价体系做到客观、科学、合理，促进工业锅炉节能技术产业化的良性发展。

此外，工业锅炉节能技术（产品）综合评价指标体系的建立，还将减少节能技术发明或者改进时大量人员讨论鉴定的浪费。通过相关指标参数的调研与测量，输入利用评价体系模型建立的软件，迅速直观的反映节能技术（产品）的优势与劣势，能同时为节能技术（产品）提供企业、鉴定单位、使用企业三方节省费用开支。

工业锅炉节能技术评价体系构建的重点在于实现评价的全面系统性，提高评价指标客观性，包括指标选取、指标权重、指标关联等，研究中主要依靠针对性的研究方法应用和多种方法相辅相成来实现。任何一个节能产品或节能技术都不是孤立的，而是与其应用场合、应用对象以及所处的社会背景紧密相关的，离开这些孤立地评价一项技术或一个产品势必会失之偏颇。因此必须建立一种综合的、考虑到各方面因素的评价体系，才能发现和发挥节能产品或节能技术的真正效能，全面系统的评价体系必然是一种“装置级+系统级+社会级”多层次全局评价。

因此在研究中可以采用文献研究为基础、工程分析与问卷调研相结合的方式，对工业锅炉节能技术（产品）进行整理分类，将节能技术的评价开发于多方合作的平台之上，初步拟定指标要素及其所占的权重，制定合理的量化标准，通过层次分析和模糊评估方法，将工业锅炉的节能技术（产品）从社会级指标（安全、节能、经济、可推广性等）到系统级指标（安全管理、有害气体排放、燃煤消耗、辅机用电、设备成本、适用地区等）再进一步到装置级指标（人员人数、素质、额定工况、50%运行状态每蒸吨耗煤量燃煤、引风机、鼓风机耗电量等），利用矩阵方法引入模糊评价方法中的隶属度概念，实现评价系统层次的递进和关联，构建评价体系的框架，结合指标因素的确认和权重，确保评价系统的全面系统性。

此外，虽然评价都源自主观，但都通过有效的客观约束能够有效的减少人为主观的影响。在工业锅炉节能技术（产品）评价体系建立过程中，为了避免脱离评价体系的实际应用性，除了依靠文献和问卷方法完善，还可以通过实验验证、典型案例分析、数值仿真模拟等方法，对评价指标的选取、量化、关联方式等各个环节进行验证和完善。将实验、案例、仿真等手段应用于综合评价体系，能够沟通实际操作因素和原理分析因素，有助于逆向发掘综合评价指标提升的主要因素，即得到不同节能技术或产品能够带来的效能提升潜力，以此来考评节能技术投入的必要性和可行性，引出的其它问题以及产生的新的节能潜力点。

6 总结

整体说来，我国目前工业锅炉整体运行效率仍旧较低，各类锅炉节能技术与产品层出不穷，但是市场缺少统一的评价方法对其适用性、经济性和推广性进行综合评价，无法对工业锅炉节能技术和产品进行比较和衡量。虽然国内外对节能技术已经不断开展评价体系研究，但多是针对大型装置或者系统等，工业锅炉节能技术（产品）的评价可借鉴性不足，但通过参考目前评价体系的建立模式，未来可以文献研究为基础、工程分析与问卷调研相结合，结合实验验证、典型案例分析、数值仿真模拟，进行定性、定量相结合，技术与市场相结合，安全与节能相结合的多元工业锅炉节能技术（产品）评价指标模型研究。

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Discussion on Evaluation System of the Industrial Boiler Energy-saving Technology or Products

Lu Qian Xu Shenzhong
(Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Branch of Nantong Nantong 226011)

AbstractAt present， the overall operating effciency of China's industrial boiler was low， and the energy boiler energy-saving technology and product respond to national conserve energy call was various, but there was no unifed comprehensive evaluation method on their applicability， economical effciency and popularization. Although the energy saving evaluation system at home and abroad had been more and more mature, but most aimed at large power station boilers, central heating, etc., with no reference to the sparser industrial boiler energy saving technology (product). In the future, based on literature research, combined with engineering analysis and questionnaire survey, supplemented by experimental verification, typical case analysis and numerical simulation and other methods, the multivariate industrial boiler energy-saving technology (product) evaluation index model combining qualitative and quantitative, technical and market, safety and energy saving could been established.

KeywordsBoiler energy saving Evaluation system Research status Outlook trends

中图分类号：X933.2

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）04-0068-05

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.04.012

作者简介：陆倩（1987～），女，硕士，工程师，主要从事锅炉检验、节能、数值模拟分析工作。

收稿日期：（2015-11-03）