工業鍋爐能效測試中的問題及節能潛力分析
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摘 要：現階段，工業鍋爐作為主要的能源轉換設備，不僅要為工業生產提供蒸汽動力，同時還要滿足人們的生活用水用電等基本生活需求。工業鍋爐作為高能耗設備是我國節能減排的重要內容之一，為了更好的取得節能效果，必須對其運行情況進行能效測試，分析、診斷、查清其能效利用狀況，找出薄弱環節，挖掘節能潛力?；诖?，本文首先分析了工業鍋爐能效測試中存在的問題，在基礎上重點論述了提高工業鍋爐能效的節能優化措施。
關鍵詞：工業鍋爐 能效測試 節能潛力
中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0116-02
近些年，隨著節能減排工作的持續落實，中國在資源綜合利用以及能源節能減排等諸多方面都取得了較大的發展成果，但是與世界發達國家存在著資源利用效率低、能源消耗巨大且浪費突出，環境污染問題嚴重等突出問題。節能減排任務重，整體形勢不容樂觀，以工業鍋爐為例，我國在用的工業鍋爐大約有60多萬臺，其中燃煤鍋爐展總數量的80%，年耗原煤高達7億t，占全國煤炭消耗總量的17%左右，此外工業鍋爐整體能耗標準遠低于國外水準。因此，工業鍋爐成為節能降耗的攻克重點。
1 工業鍋爐能效測試中存在的問題
1.1 熱效率低的問題
工業鍋爐運行熱效率低是工業鍋爐能源浪費巨大的首要直接原因，造成的主要因素包括鍋爐運行負荷、空氣系數指標、燃料燃燒情況、排煙溫度等。具體來說：
?。?）鍋爐運行負荷因素。一種是超負荷運行，比如由于工業規模增加或者供暖等需求增加，鍋爐需要超負荷運行才能夠達到工業以及社會生活的需求，而這種超負荷的運轉雖然解決了需求問題，但是整體經濟成本過大，會大大增加鍋爐維護的成本，減少了鍋爐的使用壽命。另一種是低負荷運轉，通常來講，大多數型號的工業鍋爐最高運行效率是在80%～100%負荷下獲得的，維持工業鍋爐運行負荷是確保鍋爐運行效率的基礎，而工業鍋爐平均運行負荷長期達不到負荷標準（60%～80%），也就是同樣的一噸煤所起到的熱效率不同，導致爐膛溫度不高，空氣過量系數增加，與此同時也大大增加了排煙熱損以及固體燃燒不充分的問題，導致鍋爐運行效率比例下降。
?。?）空氣系數指標不合格?？諝庀禂凳枪I鍋爐經濟運行的重要指標之一，是影響工業鍋爐熱效率的重要因素，過量空氣系數會直接影響燃料燃燒程度，過低或是過高都是過量的范疇，是造成鍋爐熱效率低的重要原因。導致空氣系數過量主要致因包括鼓引風機組織不合理，爐排配風室密閉性不夠以及司爐工風量調節不合理等多各方面因素造成的。
?。?）燃料燃燒不充分因素。燃料燃燒不充分是造成鍋爐熱效率低的最主要因素之一，其致因包括鍋爐結構設計特點、煤種選用不合理、顆粒度不均勻以及燃燒與燃燒裝置不匹配等多個方面。此外，爐渣含碳量的規定，也在一定程度上對鍋爐燃燒效率造成了一定的影響，如有些企業將鏈條鍋爐灰渣殘余熱值設定在1100大卡到1200大卡之間，而管理較為嚴格的企業則將該項指標設定在900大卡。
?。?）排煙溫度高的因素。排煙溫度過高導致燃燒轉換的熱能不能夠充分被利用，造成能耗浪費，工業鍋爐普遍存在著排煙熱損失的問題。因此，排煙熱損失是工業鍋爐節能改造的重要對象之一。此外排煙溫度過低雖然不會造成熱損失問題，但是會引起省煤器等尾部受熱面的酸性腐蝕。
1.2 煤種問題
我國工業鍋爐燃煤鍋爐占到了80%，燃煤消耗量巨大，而燃煤鍋爐的國家指標明顯低于國外發達國家，此外，從工業鍋爐燃料類型來看，日本再用燃煤工業鍋爐占比低于1%，美國以及歐洲發達國家只有2%，由此來說，燃煤工業鍋爐指標體系的不完善也影響了其它燃料鍋爐的產業發展，我國工業鍋爐產業轉型還有很長的路要走。針對燃煤工業鍋爐節能降耗，對于不同構造特點、不同煤質等的要求都有差異，因此要重視煤種的選擇。
1.3 水質要求不達標
國家專門針對工業鍋爐用水水質出臺了規范標準，工業鍋爐水質不達標，不僅會是管路水垢沉積造成炸裂的安全隱患，還會使管路溫度過高，帶來熱損失。
1.4 鍋爐操作人員素養問題
部分工業鍋爐操作人員沒有經過系統知識學習或者進行簡單培訓就匆忙上崗，本就缺乏鍋爐基礎知識及操作技能，更談不上節能意識與節能技術操作了。因此培養司爐工節能觀念，提高技術操作素養已經成為推進工業鍋爐節能降耗的重要方面之一。
2 工業鍋爐節能潛力分析
2.1 有效降低工業鍋爐排煙溫度
根據工業鍋爐排煙熱損致因機理，其主要節能潛力包括：
?。?）減少受熱面灰渣?；谒浔凇⑦^熱器等高溫受熱面結渣現象以及低溫尾部受熱面的積灰、墻灰問題，一方面要定期組織工人進行吹灰作業。吹灰作業需要配合熱蒸汽、壓縮空氣以及惰性氣體等進行技術操作，定期吹灰能夠避免因為受熱面灰渣堆積造成松散性變為緊密性積灰，避免加重工作難度。比如墻面松散狀積灰可以配合壓縮空氣進行吹灰作業。另一方面使用清灰劑，清灰劑主要作用是除灰除渣，此外還有防腐功效。在鍋爐燃燒過程中，投入一定比例的鍋爐清灰劑，使其在爐膛高溫作用下汽化分解，既能夠發生微爆反應分解結渣，又能夠減少煙垢的生成。此外，基于灰渣也受到鍋爐負荷運行以及啟停次數的影響，要盡量減少啟停次數，并使工業鍋爐保持在正常負荷范圍內，以避免爐內燃燒不足帶來的灰渣問題，有效提高工業鍋爐的熱效率。
?。?）對尾部受熱面進行改造。由于不同燃燒物質以及排煙處溫度對于排煙口處金屬的性能影響，比如排煙處溫度較低引發的鍋爐尾部受熱面的酸腐蝕問題。因此，對于鍋爐尾部受熱面問題，我們既要從排煙溫度降低以減少積灰生成的角度進行思考，又要從燃料介質以及金屬性能等角度進行分析，比如對于含硫量高的燃料燃燒時，排煙溫度最好適當高一些。
2.2 減少和杜絕漏風，控制排煙量，減少排煙熱損失 排煙量是造成排煙熱損失的重要影響因素之一，其具有在同等排煙溫度下，排煙量越大，熱損失就越大的客觀規律，與此同時，在鍋爐燃料成分一樣的情況下，助燃空氣量以及鍋爐排煙系統管道的漏風程度決定了排煙量的大小。此外漏風也會造成爐內燃燒不充分的問題?；诖耍紫柔槍β╋L問題，特別是爐膛漏風問題，要杜絕爐膛漏風，因為爐膛漏風不僅會影響燃燒效率，加大引風機耗電量，還會造成排煙溫度提升的問題出現。
2.3 重視燃料燃燒問題，減少燃燒損失
?。?）根據鍋爐構造特點選擇合適的煤種。對于鍋爐燃燒，首選要確保煤種的適用性。以鏈條爐為例，首先基于鍋爐構造，不利于選用強粘結性煤。鏈條爐適用于燃燒發熱量不低于每公斤4500大卡的煙煤或者無煙煤以及發熱量在每公斤3000大卡的褐煤。煤灰份不低于6%且灰熔點要超過1250℃。與此同時，鏈條爐對煤的水分含量等也有要求，一般控制在8%到12%。含屑量多的煤，既能夠減少飛灰積存量，又能夠使爐膛煤層松，有利于充分燃燒與通風。水份含量過高，著火慢，不利于保持爐膛溫度，帶來一系列降低熱效率的問題。
?。?）在挑選好煤種以后，還要利用煤斗進行顆粒篩選，保持煤塊顆粒度，有助于燃燒過程穩定連續，提高燃燒效率。
?。?）解決配風問題，確保空氣供應充分合理。確保空氣供應充分且合理是提高鍋爐使用安全，提高經濟性的重要內容，以鏈條爐為例，基于鏈條爐爐排構造，應該沿爐排長度方向進行合理配風，沿爐排寬度方向要均勻配風，確保各風室密封程度。
（4）依據爐膛空氣氣流規律，合理組織膛內氣流。還是以鏈條爐為例，由于鏈條爐爐排各處氣體成分差異性較大，應該加強對中間層空氣的補充，配合前、后拱進行二次配風，使爐膛空氣均勻混合，確保燃料最大程度的充分燃燒，延長燃燒時間，提高燃燒效率。
（5）燃燒調節與控制。工業鍋爐燃燒出力可以通過改變煤層厚度，合理控制送風量以及爐排速度來實現，尤其是合理控制送風量和爐排速度。對此，要進行調節，還要做到三者的合力配合。根據燃燒持續、燃燒時間以及燃燒出力等的綜合需求，合力組織調度。
2.4 確保鍋爐給水品質
工業鍋爐給水品質是當前工業鍋爐節能降耗，確保運行安全可靠的重要內容之一，一方面要定期對受熱面積灰進行清理，確保傳熱能力。另一方面及時清理水垢，提高運行安全。此外，給水氯根高是影響鍋爐節能、出力、安全運行的重要原因，故需降低給水中的氯根含量，可進行水處理系統改造，增加除鹽設備，從源頭上解決問題。
2.5 絕熱保溫節能措施
絕熱保溫節能措施一方面要在鍋爐操作工藝上進行規定要求，比如鍋爐低負荷運行是工業鍋爐熱效率低的主要原因之一，因此要維持鍋爐正常負荷，保證鍋爐熱出力動力；另一方面要使用新的保溫和絕熱材料，引入新科技產品，此外還要注意對材料的維護，嚴格按照材料使用要求和條件進行使用和保養。
2.6 鍋爐操作者要樹立節能觀念，提高操作水平
完善操作者行為規范，確定獎罰機制。重視司爐工的培訓，在培訓過程中著力培養操作者的節能意識、安全意識、責任意識，樹立節能觀念，不斷提升節能操作水平。
3 結語
本文在詳細分析工業鍋爐能效測試中存在的諸多問題基礎上，重點論述了工業鍋爐節能潛力的優化對策，從“十一五”規劃綱要首次提出要推行節能減排的政策到 “十三五”規劃中明確節能減排目標，既是中國以負責任的大國姿態承擔氣候治理合約的減排任務，也表明了中國政府引領中國社會轉型發展的決心。鍋爐等高能耗特種設備的節能工作是我國節能減排國家戰略的主要內容之一，面對我國中小型鍋爐數量多、運行效率低、能源浪費嚴重等現狀問題，我們既要積極響應國家在節能減排的總體號召，切實做好工業鍋爐的各項節能減排工作，又要下大力氣革新工藝手段，研發節能技術，培養技術人才，為實現節能減排的總目標以及促進社會轉型升級的總任務而不懈奮斗。
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