伍敏健
广东省特种设备检测研究院顺德检测院广东顺德528300
摘要：工业锅炉能效测试工作与锅炉能效水平息息相关。因此，为了顺应“节能、减耗、环保”发展热潮，在工业锅炉使用过程中应注重严格把控锅炉能效测试要点。同时，结合锅炉能效测试中存在的气体不完全燃烧、排烟热气损失、固体不完全燃烧等问题，不断挖掘工业锅炉节能潜力，最终从设计、制造、安装、使用、热损失等方面入手，增强锅炉能效性。该文从工业锅炉能效测试中的问题与原因分析入手，并详细阐述了锅炉节能措施的具体探索。
关键词：工业；锅炉能效测试；问题；节能
引言
随着经济的快速发展和人类社会的不断进步，能源形势越来越严峻，如何实现各领域内的能源节约已是各国关注的焦点。工业锅炉指额定压力小于3.8MPa的用于工业生产的蒸汽锅炉、热水锅炉以及有机热载体锅炉等。作为一种高耗能设备，工业锅炉每年消耗的能源约占我国能源总量的1/4以上。目前我国在用工业锅炉总量超过50万台，燃煤工业锅炉的比例仍然高达80%以上，其余主要为燃油、燃气锅炉，这些锅炉普遍存在着运行热效率较低的问题。因此，如何提高锅炉运行热效率，减少能源消耗成为当务之急。
1 工业锅炉能效测试中的问题以及产生的原因
工业锅炉热损失主要来源于五个方面：排烟热损失；气体不完全燃烧热损失；固体不完全燃烧热损失；灰渣物理热损失以及散热损失。通过在用工业锅炉能效测试，发现锅炉使用、管理、维护和保养等方面的问题严重地影响着锅炉的能耗状况，这些因素一定程度上限制了锅炉热效率的提高。
（1）长期的低负荷运行。在工业锅炉实际运行的过程中，不同的生产内容、不同的生产方式都会存在一些运行上的差异，所以很多企业在锅炉类型、参数选择时，就会有所不同。不过，很多企业为了可以满足生产的条件，在工业锅炉配置时就会选用高于所需蒸发量的锅炉，但这并没有充分发挥出它的作用，存在“大马拉小车”的现象。同时，根据相关能效测试的计算结果来看，负荷率如果大于75%，则其就处于比较高的运行热效率。但根据一些企业的实际运行情况来看，其负荷率基本都是维持在额定负荷的30%~70%之间，所以就会致使工业锅炉长期处于低负荷运行的状态下，不利于提升锅炉的热效率，也会是其运行出现不稳定，从而会导致锅炉的散热损失。
（2）锅炉启停、大小火工况切换频繁。在测试中我们通常会发现，锅炉的运行跟企业用热频率密切相关。生产线用热、用汽量不均匀，通常在1h甚至十几min内周期性波动，这就导致锅炉运行时大小火工况切换频繁，甚至启炉、停炉十分频繁。一方面对锅炉安全以及承压部件的寿命有影响；另一方面，负荷波动导致燃烧工况恶劣，配风、给水通常也无法适应波动，造成锅炉热效率时高时低。
（3）锅炉受热面灰结垢。依据锅炉能效测试的结果来看，锅炉受热面的积灰与结水垢问题会随着锅炉运行时间的增加变得越来越严重。另外，一些企业由于没有定期与维护的意识，在运行的过程中这就导致锅炉的受热面灰结垢严重，导致热能的损失。相较于钢的热传导率，灰的热传导率只有钢的1/200，而水垢热传导则是钢的1/50~1/200之间。另外，随着灰垢厚度的增加，锅炉的热损失也会随之增加，而水垢厚度的增加，会消耗更多的燃料，造成资源的浪费。
（4）排烟温度较高。根据工业锅炉能效测试的情况来看，排烟热损失要达到整个锅炉热损失的60%~80%左右，随着排烟温度的提升，排烟热损失也会随之增加。128台在用燃煤工业锅炉排烟温度试统计如表2所示。表2128台在用燃煤工业锅炉排烟温度试统计
（5）给水温度较低，冷凝水未回收利用。如果能对企业生产用完的冷凝水及蒸汽的热能加以利用，将具有十分明显的节能效果。据研究，如果锅炉给水温度提升6摄氏度，可将燃料节约1%。可大多数企业对这一方面重视不够，而且没有完备的系统，锅炉参数较小，这一部分能量的节约利用往往被忽视。
（6）炉体保温有破损、锅炉系统存在跑冒滴漏现象。锅炉长期运行必然导致锅炉部件的老化和破损。在测试过程中，经常发现部分锅炉存在不同程度的跑冒滴漏现象，炉体保温也存在不同程度的破损。这一
方面涉及到锅炉运行的安全问题；另一方面，这也导致锅炉汽水损失和散热损失的增加。
（7）燃料选用及存放不规范。通常锅炉设计制造都有一定的燃料适应范围，然而由于企业采购不严格、管理不规范，经常使1台锅炉燃用的燃料特性相差较大，使锅炉运行稳定性和热效率大打折扣，运行维护费用也相应增加。一些企业燃料存放不合理，露天堆放十分普遍，使得燃料受环境影响容易出现杂质混入较多、燃料含水量增加等问题，造成燃料热值的浪费。
2 工业锅炉节能措施研究
2.1 设计、制造、安装层面中节能
据相关统计数据显示，工业锅炉的平均热效率是66%。而从工业锅炉能效测试结果来看，导致此问题发生的原因主要归咎于运行和管理方面，因此，若做好工业锅炉的设计、制造、安装方面的管理工作，即可将锅炉平均热效率提升8%～10%。但在工业锅炉的设计、制造、安装节能管理作业中，首先，应结合锅炉能效认证，构建锅炉能效分级制度，而后，判断此锅炉的能效和节能等级。同时，依照锅炉能效分级制度中热力计算、烟风阻力计算、水动力计算等标准，科学调整锅炉运行中各项参数，达到节能型生产目的。其次，在工业锅炉设计、制造、安装等监管作业中，应严格遵从《特种设备安全监察条例》《高耗能特种设备节能监督管理办法》《锅炉节能技术监督管理规则》等，加强对锅炉安装说明书、锅炉设计文件、锅炉设计依据、锅炉效率测试报告等的监察工作，且从技术层面入手，引进燃煤的气化节能技术，最终将蒸汽量小于1t/h的燃煤工业锅炉运行效率控制在标准状态下，并确保煤在炉膛内完全转换为煤气，且充分燃烧，由此提高锅炉整体能效水平。
2.2使用维护中节能
在选择锅炉时，企业主要需按照自身负荷及生产能力来选择，根据生产需要，也可以选择多台小容量的锅炉方便集中控制。当负荷需求降低时，就能够及时使得锅炉运行数量减少，让单台锅炉运行负荷提升；如果负荷需求增大时，就能快速增加锅炉运行台次并及时对单台负荷进行调整，这样就能使得整体及单台锅炉的热效率得以保证。加强监督司炉工的运行水平及锅炉房的管理，进行节能知识的培训，对锅炉进行燃烧调整及燃烧测试需要定期安排，使得锅炉维持运行在合理工况。使得锅炉控制水平得以改善。按照锅炉负荷要求及自身参数，对锅炉自动控制系统进行完善，改造或更换和锅炉不匹配的辅机，使用给水泵及变频风机。让锅炉一直运行在较好的水平，使得鼓、引风机的自动调节、燃料供给及锅炉给水得以实现。按照生产工艺，选择性回收利用冷凝水及蒸汽，冷凝水温度较低的可以用于水箱的回收热量及工质，蒸汽温度较高时可以导入除氧器来热力除氧并对给水进行加热，如果冷凝水及蒸汽受到了污染，就对其进行表面式换热器热量回收，然后再进行排放处理。
2.3 锅炉各项热损失方面中节能
2.3.1降低排烟热损失
回收烟气余热应按照实际使用情况及锅炉的构造来梯级利用，总体上需符合“高质高用”的原则。有些烟气余热仍有较高的温度，可以设置省煤器或蒸汽发生器，优先满足加热给水或生产蒸汽；有些烟气余热温度较低，可对生活用水进行供热、对燃料加热、助燃空气及采暖等用途。应该将尾部末级受热面受低温腐蚀及烟气所增加阻力考虑进去，对锅炉内外受热面的结垢及积灰状况定期进行检查，对各受热面
进行清洁，使传热得以改善，进一步对锅炉的水质进行优化，让锅炉结垢情况改善。过量空气系数选取要合理，锅炉各个系统的密封性要得以保证，防止烟道和炉膛漏风，避免烟气短路；在运行过程中，也要对尾部氧气含量变化情况进行实时监测，对配风及燃料比例按照工况及负荷进行及时调整，从而使排烟量进一步降低。
2.3.2降低燃料不完全燃烧热损失
（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。
2.3.3 降低灰渣物理热损失
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。
2.3.4 降低散热损失
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。
结束语
综上，在能耗严重、能源短缺的大形势下，工业锅炉的节能工作及节能研究形势十分严峻。在对工业锅炉进行能效测试时，努力找到影响其热效应的因素，对锅炉使用维护当中急需完善及改进的地方进一步研究，制定相关节能措施来降低锅炉各项热损失，保证锅炉运行过程的平稳，使锅炉热效率进一步提升，从而真正实现工业锅炉使用中的节能效果，增加社会效益。
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