工业锅炉在用能效测试结果及分析

宋德才

（安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230051）

党的十八大提出把环境保护、节约优先、保护优先、自然发展、低碳发展等作为以后工作重点，党的十九大提出环境保护和资源节约协调推进，稳中求好、稳中求优，促进经济持续健康发展。中国标准化研究院资源与环境标准化研究所公布了中国主要耗能产品实施能效标准节能潜力排行榜，位居榜首的正是工业锅炉。做好锅炉能效测试和监管工作，对促进节能减排意义重大[1]，节能效益可观。

本文基于2008—2017年对某区域448台工业锅炉热效率测试结果，总结分析了某区域在用工业锅炉的运行现况，为以后节能减排技改方案的制订提供基础依据。

1 测试概况

依据《锅炉节能技术监督管理规程》（TSG G0002—2010）、《工业锅炉能效测试与评价规则》（TSG G0003—2010）、《工业锅炉热工性能试验规程》（GB/T 10180—2003）等相关条款，对某区域重点行业锅炉进行能效测试，对锅炉出力、过量空气系数、热效率等在线监测核查。将锅炉能效数据纳入现有锅炉动态监管系统，实现信息共享。2008—2017年在用锅炉的能效测试热损失平均值统计如图1所示。

图1 2008—2017年在用锅炉热损失统计

从图1可以看出，燃煤锅炉的热损失主要是排烟热损失q2与固体未完全燃烧热损失q4，燃气锅炉与燃生物质锅炉的热损失主要是排烟热损失q2。

2 测试结果分析

2.1 排烟热损失q2

锅炉排烟热损失q2与固体未完全燃烧热损失q4是锅炉能效测试的五项热损失中占比较大的热损失。影响锅炉排烟热损失q2的主要因素是排烟温度和过量空气系数。

锅炉排烟热损失q2应结合排烟温度与过量空气系数综合来考虑。过量空气系数不合格，一方面是由于锅炉尾部漏风严重，一方面是燃烧状况较差，空气量过剩，尤其是燃煤锅炉。燃煤锅炉尾部漏风严重，排烟温度则会降低，造成尾部节能装置如省煤器、空气预热器达不到预定的效果；锅炉燃烧状况较差，空气量过剩，除了排烟热损失较高，同时还伴随着燃烧不充分，固体未完全燃烧热损失q4较高。

如果将尾部过量空气系数与排烟温度整改合格，节能空间较大，由此可见，排烟热损失对锅炉能效状况的影响是相当大的[2]。造成该区域工业锅炉排烟热损失q2普遍偏高的因素主要有以下几个方面。

2．1．1 过量空气系数偏高

过量空气系数在锅炉运行控制中是一个很关键的数据，对于锅炉查漏、控制燃烧状况至关重要。对于燃用烟煤的工业锅炉而言，依据《锅炉节能技术监督管理规程》（TSG G0002—2010）的规定，除流化床锅炉、采用膜式壁的锅炉外，过量空气系数应控制在1.65以内。该区域在用工业锅炉的过量空气系数普遍偏高，造成这种状况的主要因素有以下几个方面。

2.1.1.1 锅炉监测仪表配备不齐全

《锅炉节能技术监督管理规程》（TSG G0002—2010）附件B锅炉仪表配制要求，大于4 t/h的锅炉需要监测排烟含氧量。该区域在用工业锅炉基本都未配制氧量表，司炉工并未严格控制过量空气系数，运行过程中多数根据个人经验调整。

2.1.1.2 锅炉本身存在缺陷

锅炉设计、制造及安装水平不高，锅炉本身存在缺陷。链条炉排锅炉一般采用分段送风技术，即在链条炉排下方分为几个风室，每个风室可独立调节风量。而由于设计制造方面的问题，不同程度地存在着各风室之间相互串风及炉排两侧密封不严，致使不能按照锅炉内的燃烧过程合理地分配风量，运行中配风的不合理，造成过量空气系数偏大。

2.1.1.3 司炉工节能操作水平不高

绝大部分工业锅炉司炉工缺乏控制过量空气系数的意识和熟练的专业知识，锅炉运行状况没有详细的数据参考。

2．1．2 受热面布置不足，排烟温度过高

大部分锅炉未安装烟气余热回收利用装置，如省煤器、空气预热器等。通过计算，排烟温度每降低10℃，热效率提高约0.6%～0.8%。安装烟气余热利用装置是降低排烟温度最有效的方法之一。

2．1．3 锅炉水处理设备不满足要求，水质达标率低

大部分锅炉未安装水处理设备或水处理设备失效，而仅仅依靠锅内加药进行水质处理，锅内加药水处理普遍缺乏管理，致使锅炉水质难以达到相关标准要求。

2．1．4 司炉工缺乏相关节能操作知识

司炉工缺乏相关节能操作知识，没有根据锅炉负荷变化、煤质变化及时调整运行如负荷低造成的频繁启停。由于锅炉运行有较长的滞后性，也给司炉工调整带来一定难度。

2.2 固体未完全燃烧热损失q4

固体未完全燃烧热损失q4主要针对燃煤锅炉，有的锅炉高达20%以上，主要是炉渣的含碳量过高。炉渣的含碳量在GB/T 15317—2009中的考核指标中，15 t/h以下锅炉应控制在15%以内，15 t/h及以上锅炉应控制在12%以内，在用锅炉能效测试中差异较大，管理好的锅炉能达到5%，但是大部分超过标准考核指标，有的锅炉的炉渣含碳量甚至超过了20%。

固体未完全燃烧热损失q4影响很大，应重点控制。造成该区域工业锅炉固体未完全燃烧热损失q4偏高的主要原因有以下几个方面：①锅炉运行参数不合理。未根据使用负荷及煤种来调整煤层厚度、炉排转速、配风等参数至合理状态。②锅炉结构设计不合理。部分锅炉在设计的时候，热力计算、烟风阻力计算选用参数不对，导致设计的锅炉结构存在缺陷。③使用低于设计煤种的煤。表现为挥发分低、灰分高、热量低，粒度及水分皆达不到要求，从而降低了锅炉燃烧效率。④锅炉维护保养不到位。在使用过程中存在炉墙、炉拱、炉排损坏的情况，改变了燃烧条件，而使用单位重视度不够，导致炉渣未燃尽。

2.3 炉体外表温度

GB/T 15317—2009要求炉体侧面温度不大于50℃，炉顶温度不大于70℃。分析在用锅炉能效测试结果发现，部分锅炉壁温在60℃以上。测试中通过对炉体的红外热成像分析，温度较高的地方主要在炉门、炉前、炉后，以及炉体漏风处。部分锅炉保温很差，局部温度达到100℃。散热损失一般在1%～3%之间，但是只要锅炉保温做得好，散热损失是很容易控制的，散热损失也能降下来[3]。

3 节能状况分析

部分节能措施虽不能明显提高锅炉本体热效率，但是能大幅节约燃料和成本，如冷凝水回收利用、电机变频技术等。另一个普遍影响节能的重要原因是锅炉存在大马拉小车、负荷不稳定、频繁启停等现象。锅炉长期存在负荷较低的现象，由于锅炉并未进入最佳燃烧状态，造成锅炉效率偏低。锅炉负荷不稳定，锅炉在频繁启停的过程中反复调整，造成效率偏低。通过测试过程中的调查可以看出，节能状况与使用单位管理水平有很大的关系，往往使用单位管理水平较高的，锅炉效率较高。使用单位可以通过以下措施改善锅炉节能现状：①建立节能管理制度，将节能纳入考核，并切实有效执行。②对产汽、水电用量及燃料用量进行记录。③水处理工作到位，水处理设备包括活性炭、钠离子交换器等，化验项目齐全，通过对炉水在线仪表监测来控制排污。④采用节能技术改造，如在省煤器后加装空气预热器，冷凝水回收利用，锅炉全保温（包括炉门、省煤器及烟道）等。⑤司炉工节能意识增强。

4 结论

基于2008—2017年间某区域448台工业锅炉热效率测试结果，阐述了排烟温度过高、过量空气系数偏大、炉渣含碳量偏高、炉表面温度过高等影响锅炉热效率的问题，分析了相关因素，并提出了工业锅炉节能的有力措施。为锅炉的在线监查和动态监管提供了依据，并且为以后锅炉节能减排技改方案的制订提供了参考。