对工业锅炉能效测试的分析探讨

单旭昇 邓转志

摘 要：工业锅炉作为高耗能动力设备，为工业生产提供了重要的能源支持，据有关统计，我国的工业锅炉每年消耗的原煤占原煤总产量的三分之一，近年来，诸多工业生产企业积极响应“节能、降耗、环保”的号召，纷纷参照工业锅炉能效测试结果，转变设计理念，优化工艺流程，改善锅炉性能，提升锅炉能效，深入挖掘工业锅炉的节能降耗潜力。本文结合影响工业锅炉能效的主要因素，围绕工业锅炉节能降耗的有效措施展开全面论述。

关键词：工业锅炉;能效测试;分析;节能降耗

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）23-0084-02

目前，我国的工业锅炉仍然以燃煤锅炉为主，能耗高、污染重、难治理，一直以来都是节能减排工作主抓的重点对象。为有效降低工业锅炉的能量消耗，减少二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量，国内的工业生产企业相继对锅炉能效测试，通过判定工业锅炉的运行状况，分析影响锅炉热效率的参数指标，并以此制订科学合理、针对性强的节能措施，取得了理想的应用效果。

1 工业锅炉能效测试方法

对工业锅炉进行能效测试，遵循的国家及行业标准包括TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》、TSG G0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》、GB/T 10180-2017《工业锅炉热工性能试验规程》等，主要采取的测试方法是正、反平衡法。测试的主要参数包括：排烟温度、排烟处一氧化碳含量、入炉冷空气温度、飞灰可燃物含量、漏煤可燃物含量、炉渣可燃物含量，同时测试人员根据燃料的工业分析结果，计算出工业锅炉的能效。借助于能效测试，能够及时发现锅炉运转过程中存在的问题及故障，分析影响热效率的主要因素，从节能减排的角度对寻求解决问题的办法，为工业锅炉的高效节能运行提供了确凿的数据支持。

2 影响工业锅炉能效的主要因素

2.1 锅炉排烟温度过高，过量空气系数较大

排烟热损失是工业锅炉的主要热损失之一，热损失率占据总量的10%-20%，当锅炉排放的烟气温度每升高12-15℃时，热损失将增加1%。影响排烟温度的因素主要包括烟气短路、锅炉受热面积的尘灰与结垢等。因此，降低排烟温度简单易行的方法是定期清理锅炉内的结渣、烟垢以及烟灰[1]。同时，应尽量杜绝锅炉后拱上烟灰的堆积现象，如果后拱烟灰堆积严重，极易造成锅炉烟气回路短路，从而减少了烟气回旋面积以及锅炉换热面积，这就缩短了换热时间，排烟温度瞬间上升。

此外，过量空气系数也会影响锅炉能效，增加排烟热损失，过量空气系数是指实际空气消耗量与理论空气需求量的比值，由于工业锅炉的型号不同，每一个类型的锅炉在出厂时，都会界定一个最佳过量空气系数。当过量空气系数超出最佳值，锅炉炉膛内的送风量就会增大，导致炉温降低，燃料燃烧不充分。由此可以判定，过量空气系数越小，排烟热损失越小，节能效果越好。

2.2 气体燃烧不充分，气体混合受影响

在工业锅炉能效测试中，气体燃烧不充分是一项重要的测试指标，该项指标主要表现在烟气中的一氧化碳含量升高，排放的烟气当中残留大量的可燃气体，这些气体未完全燃烧，释放的热量值远远低于标准值，这就造成了热量损失。气体燃烧不充分主要与燃料特性、炉膛过量空气系数、锅炉运行工况以及炉膛结构有着直接关联。如果锅炉炉膛的容积较小，烟气的置留空间受限，这时，可燃气体并未完全燃烧，就直接从炉膛内排出。此外，在锅炉运行过程中，如果过量空气系数较小，可燃气体没有足够的氧气供应，导致可燃气体无法燃尽，如果过量空气系数较大，会造成炉温降低，同样给可燃气体的燃烧情况带来不利影响。而二次风混合不及时，将影响可燃气体与氧气的充分混合，使锅炉能效大幅下降。

2.3 固体燃烧不充分，运行参数不合理

炉渣可燃物含量是锅炉能效测试的关键指标，也是导致热损失的主要原因之一。炉渣可燃物含量高的原因可能有燃料发热量、水分、挥发分含量不同，炉膛温度过低以及锅炉运行参数不合理等。如果燃料煤的发热量过低，就会影响燃烧质量，如果发热量过高，炉膛内的温度就会升高，使炉膛内的受热面发生结焦现象，燃料煤的水分与挥发分对燃烧溫度也会造成一定影响，含水量大，燃料煤的着火点就会延迟，挥发分大，煤的燃烧率就会升高，因此，在选择燃料煤时，尽量选用挥发分大，水分小的煤种，这样，能够有效控制炉渣的含碳量，使燃料煤得到充分燃烧。

2.4 炉体散热损失，灰渣物理热损失

炉体散热损失主要取决于锅炉炉体的表面温度值，如果表面温度大于空气温度，炉体散发出来的热量就会传递给空气，造成热损失，如果表面温度低于空气温度，多余的热量就会存储在炉体内。炉体表面的散热量与炉体表面积大小、外壁温度、炉墙绝热效果有着直接联系，表面积越大，外壁的温度就越高，热量损失率就越大，绝热质量越差，热量损失率也会增大。此外，锅炉炉体内排放出的炉渣，表面温度较高，炉渣在排放过程中，带走炉内的部分热量，也会造成热量损失，炉渣物理热损失的主要因素包括燃料煤中灰份的多少、炉渣是否为固态或者液态、排放炉渣量以及排渣温度、炉渣中的可燃物含量等，虽然灰渣物理热损占据总热损的比率较小，但是，在工业生产企业也应当予以高度重视，针对影响灰渣物理热损的因素，制订适时可行的节能方案[2]。

2.5 日常管理漏洞，检修质量不高

由于司炉作业人员节能环保意识淡薄，在锅炉运行过程中，往往疏于检查巡视，导致锅炉出现跑汽、冒烟、滴水、漏风等现象，锅炉能效大幅提升。部分工业生产企业的主管领导只关注眼前的经济效益，忽略了长远的节能环保效益，使得资源能源浪费现象严重。在工业生产安排方面，未能及时制订生产计划，对锅炉的正常运行状态未做出精准预判，进而增加了锅炉的运行负荷，增加锅炉能量损耗。此外，多数工业生产企业由于在锅炉检修方面，检修频次过少，这主要是由于锅炉停炉检修，影响正常的生产进度，因此，锅炉长期处于超负荷运转状态，加之锅炉炉体内部的结垢、灰渣得不到及时清理，锅炉的能量消耗也日渐增大。

3 工业锅炉节能降耗的有效措施

3.1 创新设计理念，实施锅炉改造

由于锅炉设计制造企业的设计资质过低，导致设计人员的专业技术水平参差不齐，在锅炉设计过程中，针对锅炉能效，未进行热力计算，进而忽略了锅炉的节能减排效果，致使锅炉能效升高。因此，设计人员应当不断创新设计理念，积极借鉴和应用锅炉节能减排、绿色环保的新技术、新工艺，进一步提升锅炉自动化运转水平。尤其在锅炉改造过程中，严格遵照国家指定节能指标，科学合理调整锅炉运行的各项参数，并对改造后的锅炉进行能效测试，以获取能量损耗指标，同时，根据数据指标对设计方案进行修改和优化。

3.2 配备监测装置，控制氧气含量

为了实时监控锅炉的运转状态，工业生产企业可以在锅炉尾部的烟道位置安装数据监测仪表，对锅炉内部的燃烧情况进行有效监控，当锅炉在燃烧状态下，操作人员可以借助于终端操作平台接收到的反馈数据，对锅炉内燃料的燃烧状态进行精准分析，如果发现燃烧不充分等情况，可以随时调整锅炉运行参数，从源头降低锅炉的热损失。下面以某公司DZL6-1.25-A锅炉为例，该锅炉尾部的烟道位置加装了氧量分析仪，当锅炉处于运转状态，炉内温度达到170℃时，锅炉内部的氧气含量值发生变动。如果将锅炉尾部排放出的烟气含氧量控制在8.3%左右时，锅炉内的温度也随之升高，此时，锅炉的热能消耗明显下降，锅炉能效大幅提升。因此，这种利用监测装置对锅炉烟气中的氧气含量进行有效控制的方法，能够满足节能降耗要求。热效率氧气含量变化图如图1所示。

3.3 保证良好水质，避免水垢堆积

锅炉在运转过程中，炉体内部极易生成水垢，如果不及时予以处理，就会直接增加热消耗，据研究调查表明，锅炉内部的水垢堆积增厚1mm，就会损耗3%的燃料，此外，水垢堆积过多，还会缩减锅炉的使用寿命，而且也给锅炉的安全运行带来诸多不利影响[3]。因此，司炉作业人员在日常管理工作当中，必须加大巡视频率，及时更换锅炉内的液态水，确保水质始终满足标准要求。锅炉相关监管部门对锅炉水处理设备做到定期检查，在检查中，如果发现水垢严重，应立即责令工业生产企业停止使用锅炉，除去水垢，整改完毕后方可继续生产。

3.4 加强佳能监督管理，定期进行能效测试

工业锅炉的能效测试是检验锅炉是否处于正常运行状态以及能量损耗的重要手段，TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》中明确规定：“锅炉使用单位每两年应当对在用锅炉进行一次定期能效测试，测试工作宜结合锅炉外部检验，由国家质检总局确定的能效测试机构进行。”因此，本著“安全第一、节能降耗”的原则，工业生产企业需遵照国家及行业标准要求，定期开展锅炉能效测试工作。如果第三方检测机构在能效测试过程中，发现锅炉运行指标超标或者存在严重的能量损耗现象，应责令工业生产企业及时进行整改，各地方的特种设备安全监察部门对企业的整改情况进行跟踪验证，并对整改不达标的企业予以严肃处理，情况严重的应责令其停产整顿。

3.5 热气回收处理，空气二次利用

锅炉在运行过程中排放出的热气可以进行回收处理，使热气能够再次得到有效利用，目前，随着我国科学技术水平的逐年提升，传统的省煤器已被新型的热管省煤器所取代，这种省煤器不仅可以有效清除受热面的灰尘，而且提高了热量传递速度，在省煤器运转过程中，能够回收锅炉排放烟气中的热量，对锅炉水进行二次加热，这样一来，大大减少了热量损耗，提升了锅炉水的温度，使锅炉内产生的热量能够循环使用。此外，为了避免气体燃烧不充分的情况，工业生产企业应合理供给空气量，将锅炉排放出的空气进行二次利用，使空气中的燃料得到充分燃烧，以此降低燃料的损耗，这样，不仅提高了燃料利用率，满足了节能降耗要求，同时，也为企业节省了更多的燃料成本。

3.6 树立节能环保意识，提升个人综合素质

锅炉节能降耗等同于创造直接经济效益，因此，工业生产企业的主管领导应充分意识到降低锅炉能量损耗、减少污染物排放的重要性，利用培训与内部宣传相结合的方式，使司炉操作人员树立节能环保意识以及主人翁责任意识，在日常工作当中，严格遵照操作规程，避免资源能源浪费现象的发生。同时，锅炉检修人员应不断提升个人综合素质以及专业技术水平，积极采用新技术、新材料、新工艺，提升锅炉能效，促进企业健康可持续发展。

4 结语

通过对锅炉进行能效测试，能够准确判定和查找出影响锅炉能效的原因，进而以各项指标参数为依据，制订出针对性强、实用效果好的节能降耗方案。随着我国锅炉设计生产技术水平的逐年提高，各种新型的节能环保工业锅炉相继投产运营，工业锅炉的资源能源利用率也随之升高，诸多工业生产企业也因此实现了经济效益与环保效益双丰收的美好愿景。

参考文献

[1] 宋德才.工业锅炉在用能效测试结果及分析[J].科技与创新，2019（12）：98-99.

[2] 齐国利，丁春辉，宋吉民，等.工业锅炉能效测试正平衡法和反平衡法浅析[J].中国科技纵横，2019（2）：81-82.

[3] 向婷婷.关于工业锅炉能效测试的必要性分析[J].百科论坛电子杂志，2018（12）：728.