工业锅炉能效测试中的问题及节能潜力分析

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　　摘 要：现阶段，工业锅炉作为主要的能源转换设备，不仅要为工业生产提供蒸汽动力，同时还要满足人们的生活用水用电等基本生活需求。工业锅炉作为高能耗设备是我国节能减排的重要内容之一，为了更好的取得节能效果，必须对其运行情况进行能效测试，分析、诊断、查清其能效利用状况，找出薄弱环节，挖掘节能潜力。基于此，本文首先分析了工业锅炉能效测试中存在的问题，在基础上重点论述了提高工业锅炉能效的节能优化措施。
　　关键词：工业锅炉 能效测试 节能潜力
　　中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0116-02
　　近些年，随着节能减排工作的持续落实，中国在资源综合利用以及能源节能减排等诸多方面都取得了较大的发展成果，但是与世界发达国家存在着资源利用效率低、能源消耗巨大且浪费突出，环境污染问题严重等突出问题。节能减排任务重，整体形势不容乐观，以工业锅炉为例，我国在用的工业锅炉大约有60多万台，其中燃煤锅炉展总数量的80%，年耗原煤高达7亿t，占全国煤炭消耗总量的17%左右，此外工业锅炉整体能耗标准远低于国外水准。因此，工业锅炉成为节能降耗的攻克重点。
　　1 工业锅炉能效测试中存在的问题
　　1.1 热效率低的问题
　　工业锅炉运行热效率低是工业锅炉能源浪费巨大的首要直接原因，造成的主要因素包括锅炉运行负荷、空气系数指标、燃料燃烧情况、排烟温度等。具体来说：
　　（1）锅炉运行负荷因素。一种是超负荷运行，比如由于工业规模增加或者供暖等需求增加，锅炉需要超负荷运行才能够达到工业以及社会生活的需求，而这种超负荷的运转虽然解决了需求问题，但是整体經济成本过大，会大大增加锅炉维护的成本，减少了锅炉的使用寿命。另一种是低负荷运转，通常来讲，大多数型号的工业锅炉最高运行效率是在80%～100%负荷下获得的，维持工业锅炉运行负荷是确保锅炉运行效率的基础，而工业锅炉平均运行负荷长期达不到负荷标准（60%～80%），也就是同样的一吨煤所起到的热效率不同，导致炉膛温度不高，空气过量系数增加，与此同时也大大增加了排烟热损以及固体燃烧不充分的问题，导致锅炉运行效率比例下降。
　　（2）空气系数指标不合格。空气系数是工业锅炉经济运行的重要指标之一，是影响工业锅炉热效率的重要因素，过量空气系数会直接影响燃料燃烧程度，过低或是过高都是过量的范畴，是造成锅炉热效率低的重要原因。导致空气系数过量主要致因包括鼓引风机组织不合理，炉排配风室密闭性不够以及司炉工风量调节不合理等多各方面因素造成的。
　　（3）燃料燃烧不充分因素。燃料燃烧不充分是造成锅炉热效率低的最主要因素之一，其致因包括锅炉结构设计特点、煤种选用不合理、颗粒度不均匀以及燃烧与燃烧装置不匹配等多个方面。此外，炉渣含碳量的规定，也在一定程度上对锅炉燃烧效率造成了一定的影响，如有些企业将链条锅炉灰渣残余热值设定在1100大卡到1200大卡之间，而管理较为严格的企业则将该项指标设定在900大卡。
　　（4）排烟温度高的因素。排烟温度过高导致燃烧转换的热能不能够充分被利用，造成能耗浪费，工业锅炉普遍存在着排烟热损失的问题。因此，排烟热损失是工业锅炉节能改造的重要对象之一。此外排烟温度过低虽然不会造成热损失问题，但是会引起省煤器等尾部受热面的酸性腐蚀。
　　1.2 煤种问题
　　我国工业锅炉燃煤锅炉占到了80%，燃煤消耗量巨大，而燃煤锅炉的国家指标明显低于国外发达国家，此外，从工业锅炉燃料类型来看，日本再用燃煤工业锅炉占比低于1%，美国以及欧洲发达国家只有2%，由此来说，燃煤工业锅炉指标体系的不完善也影响了其它燃料锅炉的产业发展，我国工业锅炉产业转型还有很长的路要走。针对燃煤工业锅炉节能降耗，对于不同构造特点、不同煤质等的要求都有差异，因此要重视煤种的选择。
　　1.3 水质要求不达标
　　国家专门针对工业锅炉用水水质出台了规范标准，工业锅炉水质不达标，不仅会是管路水垢沉积造成炸裂的安全隐患，还会使管路温度过高，带来热损失。
　　1.4 锅炉操作人员素养问题
　　部分工业锅炉操作人员没有经过系统知识学习或者进行简单培训就匆忙上岗，本就缺乏锅炉基础知识及操作技能，更谈不上节能意识与节能技术操作了。因此培养司炉工节能观念，提高技术操作素养已经成为推进工业锅炉节能降耗的重要方面之一。
　　2 工业锅炉节能潜力分析
　　2.1 有效降低工业锅炉排烟温度
　　根据工业锅炉排烟热损致因机理，其主要节能潜力包括：
　　（1）减少受热面灰渣。基于水冷壁、过热器等高温受热面结渣现象以及低温尾部受热面的积灰、墙灰问题，一方面要定期组织工人进行吹灰作业。吹灰作业需要配合热蒸汽、压缩空气以及惰性气体等进行技术操作，定期吹灰能够避免因为受热面灰渣堆积造成松散性变为紧密性积灰，避免加重工作难度。比如墙面松散状积灰可以配合压缩空气进行吹灰作业。另一方面使用清灰剂，清灰剂主要作用是除灰除渣，此外还有防腐功效。在锅炉燃烧过程中，投入一定比例的锅炉清灰剂，使其在炉膛高温作用下汽化分解，既能够发生微爆反应分解结渣，又能够减少烟垢的生成。此外，基于灰渣也受到锅炉负荷运行以及启停次数的影响，要尽量减少启停次数，并使工业锅炉保持在正常负荷范围内，以避免炉内燃烧不足带来的灰渣问题，有效提高工业锅炉的热效率。
　　（2）对尾部受热面进行改造。由于不同燃烧物质以及排烟处温度对于排烟口处金属的性能影响，比如排烟处温度较低引发的锅炉尾部受热面的酸腐蚀问题。因此，对于锅炉尾部受热面问题，我们既要从排烟温度降低以减少积灰生成的角度进行思考，又要从燃料介质以及金属性能等角度进行分析，比如对于含硫量高的燃料燃烧时，排烟温度最好适当高一些。
　　2.2 减少和杜绝漏风，控制排烟量，减少排烟热损失 　　排烟量是造成排烟热损失的重要影响因素之一，其具有在同等排烟温度下，排烟量越大，热损失就越大的客观规律，与此同时，在锅炉燃料成分一样的情况下，助燃空气量以及锅炉排烟系统管道的漏风程度决定了排烟量的大小。此外漏风也会造成炉内燃烧不充分的问题。基于此，首先针对漏风问题，特别是炉膛漏风问题，要杜绝炉膛漏风，因为炉膛漏风不仅会影响燃烧效率，加大引风机耗电量，还会造成排烟温度提升的问题出现。
　　2.3 重视燃料燃烧问题，减少燃烧损失
　　（1）根据锅炉构造特点选择合适的煤种。对于锅炉燃烧，首选要确保煤种的适用性。以链条炉为例，首先基于锅炉构造，不利于选用强粘结性煤。链条炉适用于燃烧发热量不低于每公斤4500大卡的烟煤或者无烟煤以及发热量在每公斤3000大卡的褐煤。煤灰份不低于6%且灰熔点要超过1250℃。与此同时，链条炉对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，既能够减少飞灰积存量，又能够使炉膛煤层松，有利于充分燃烧与通风。水份含量过高，着火慢，不利于保持炉膛温度，带来一系列降低热效率的问题。
　　（2）在挑选好煤种以后，还要利用煤斗进行颗粒筛选，保持煤块颗粒度，有助于燃烧过程稳定连续，提高燃烧效率。
　　（3）解决配风问题，确保空气供应充分合理。确保空气供应充分且合理是提高锅炉使用安全，提高经济性的重要内容，以链条炉为例，基于链条炉炉排构造，应该沿炉排长度方向进行合理配风，沿炉排宽度方向要均匀配风，确保各风室密封程度。
　　（4）依据炉膛空气气流规律，合理组织膛内气流。还是以链条炉为例，由于链条炉炉排各处气体成分差异性较大，应该加强对中间层空气的补充，配合前、后拱进行二次配风，使炉膛空气均匀混合，确保燃料最大程度的充分燃烧，延长燃烧时间，提高燃烧效率。
　　（5）燃烧调节与控制。工业锅炉燃烧出力可以通过改变煤层厚度，合理控制送风量以及炉排速度来实现，尤其是合理控制送风量和炉排速度。对此，要进行调节，还要做到三者的合力配合。根据燃烧持续、燃烧时间以及燃烧出力等的综合需求，合力组织调度。
　　2.4 确保锅炉给水品质
　　工业锅炉给水品质是当前工业锅炉节能降耗，确保运行安全可靠的重要内容之一，一方面要定期对受热面积灰进行清理，确保传热能力。另一方面及时清理水垢，提高运行安全。此外，给水氯根高是影响锅炉节能、出力、安全运行的重要原因，故需降低给水中的氯根含量，可进行水处理系统改造，增加除盐设备，从源头上解决问题。
　　2.5 绝热保温节能措施
　　绝热保温节能措施一方面要在锅炉操作工艺上进行规定要求，比如锅炉低负荷运行是工业锅炉热效率低的主要原因之一，因此要维持锅炉正常负荷，保证锅炉热出力动力；另一方面要使用新的保温和绝热材料，引入新科技产品，此外还要注意对材料的维护，严格按照材料使用要求和条件进行使用和保养。
　　2.6 锅炉操作者要樹立节能观念，提高操作水平
　　完善操作者行为规范，确定奖罚机制。重视司炉工的培训，在培训过程中着力培养操作者的节能意识、安全意识、责任意识，树立节能观念，不断提升节能操作水平。
　　3 结语
　　本文在详细分析工业锅炉能效测试中存在的诸多问题基础上，重点论述了工业锅炉节能潜力的优化对策，从“十一五”规划纲要首次提出要推行节能减排的政策到 “十三五”规划中明确节能减排目标，既是中国以负责任的大国姿态承担气候治理合约的减排任务，也表明了中国政府引领中国社会转型发展的决心。锅炉等高能耗特种设备的节能工作是我国节能减排国家战略的主要内容之一，面对我国中小型锅炉数量多、运行效率低、能源浪费严重等现状问题，我们既要积极响应国家在节能减排的总体号召，切实做好工业锅炉的各项节能减排工作，又要下大力气革新工艺手段，研发节能技术，培养技术人才，为实现节能减排的总目标以及促进社会转型升级的总任务而不懈奋斗。
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