工業鍋爐能效測試中的問題及節能措施淺談

巴永杰

摘要：工業鍋爐是一種主要的能源轉換設備，除了要提供蒸汽動力給工業生產，也要滿足人們的基本生活需求。在節能減排工作當中，作為高能耗設備的工業鍋爐，需要進行能效測試，對能效的利用狀況進行分析、診斷，以此來挖掘節能潛力，實現更好的節能效果。為此，分析工業鍋爐能效測試中的問題及節能潛力，以實現熱效率的提升，滿足節能減排工作。

關鍵詞：工業鍋爐;能效測試;問題分析;節能措施

引言

近年來，國家在節能減排工作中取得了顯著成效，但與發達國家相比，存在資源利用率低、能源消耗量過大、環境污染等嚴重問題，因此需要對工業鍋爐做全面細致的能效測試，在設備的結構、工藝方面、技術層面等進行不斷的創新和改革，攻克工業鍋爐現存的狀況，為節能損耗貢獻力量。

1整改前測試結果

在對某單位型號為WNS4-1.25-Y（Q）1臺鍋爐進行定期能效測試期間鍋爐安全、穩定、連續運行，鍋爐在兩段火（小火和大火）交替運行，不同段火下的主要測試參數天然氣消耗量（B）、煙氣中的含氧量（O2）、煙氣中的一氧化碳含量（CO）、鍋爐排煙處的排煙溫度（tpy）、入爐冷空氣溫度（tlk）、鍋爐出力（D），以上為整改前的測試參數值見表1。

從表1 中的數據可以得出以下三條結論：（1）該鍋爐在小火、大火運行時，鍋爐排煙處tpy不符合TSGG0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》中第八條對tpy規定值的要求，實測tpy超過規定值170℃;（2）小火運行時煙氣中的含氧量過大，計算出鍋爐排煙處的過量空氣系數αpy不符合TSGG0002-2010中第九條對αpy規定值的要求，αpy超過規定值1.15。大火運行時，煙氣中的含氧量過低，天然氣未燃盡;（3）大火運行時，煙氣中的一氧化碳含量過大，天然氣未充分燃燒。

2測試參數數據分析

2.1? 測試參數異常的原因

鍋爐小火運行時存在兩方面的問題：1）tpy偏高;2）αpy過大。該鍋爐尾部排煙處未安裝煙氣節能裝置，查看鍋爐內檢報告時，發現該鍋爐煙管內側積灰嚴重、外側有水垢堆積。煙管的積灰和水垢，降低了煙管換熱系數使排煙溫度升高。燃燒器的進風量與天然氣消耗量不匹配，進風量過大時造成煙氣中的O2過大導致αpy過大。鍋爐大火運行時存在兩方面的問題：（1）tpy過高;（2）煙氣中的CO含量過大。tpy過高的原因同小火tpy高的原因。天然氣中的烴類燃燒時第一步生成CO，CO進一步燃燒生成二氧化碳，當烴類燃燒供給O2不足時煙氣就會殘留大量的CO。

2.2? 參數異常的危害

（1）根據《工業鍋爐能效測試與評價規則》中排煙熱損失q2的計算公式可知，過量空氣系數αpy、排煙溫度tpy和排煙熱損失q2成正比關系，αpy、tpy值越大q2越大，致使鍋爐熱效率降低。鍋爐運行過程中進風量過大、排煙溫度高都會導致熱量不能被充分利用，造成熱能的浪費。一般排煙溫度每升高10～15℃，鍋爐熱效率下降1%。（2）天然氣在缺氧條件下生成CO、CO2、炭黑等物質。炭黑是一種無定形碳，輕、松而極細的黑色粉末，是含碳物質（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。進風量過小、CO過大導致天然氣沒有充分燃燒，產生炭黑。炭黑粘附在煙管內側降低管子換熱系數使熱效率降低，還會造成管子局部過熱降低材質使用壽命造成安全事故，此外部分炭黑會隨煙氣排入空氣中污染環境，增大清灰工作量，從而增加維護成本。

2.3? 解決方案

（1）???? tpy偏高，清理鍋爐受熱面上的水垢、炭黑，提高鍋爐受熱面的導熱系數，增加鍋爐受熱面（鍋爐尾部增加節能裝置）或改變鍋爐結構從而達到降低tpy目的。鍋爐運行期間，燃料充分燃燒沒有炭黑產生，鍋爐的給水和鍋水質量指標符合GB/T1576-2008《工業鍋爐水質》的要求，避免受熱面上結垢、腐蝕。

（2）???? αpy偏大或偏小、煙氣中的CO含量過大時，檢查燃燒器機頭內是否積有浮灰，在無浮灰的情況下，確保天然氣充分燃燒且αpy符合TSGG0002-2010第九條的要求，合理調節燃燒器進風量與燃料消耗量的配比。

3整改后測試結果

在測試的過程中，測試數據如表1 所示，小火、大火運行時燃燒器的進風量和燃料消耗量的配比不是很合理。在對燃燒器的進風量和燃料消耗量配比從新調試。

燃燒器調試后小火的αpy符合《鍋爐節能技術監督管理規程》的要求，大火的天然氣由未完全燃燒（O2<0%，CO>10000ppm）變成完全燃燒（O2=1.68%，CO=0ppm），天然氣充分利用且避免了炭黑的產生。根據公式1、2計算出調試前、后小火的αpy、q2，根據《工業鍋爐能效測試與評價規則》中計算氣體未完全燃燒熱損失q3和散熱損失q5，鍋爐熱效率ηj=100-（q2+q3+q4+q5+q6）結果見表2。

依據表2 得出，燃燒器調試后q2降低了5.67%，鍋爐熱效率提高了5.67%。

計算 出燃 燒器 調試 后Qout=2221703.17kJ/h、ηj=84.38%、Qnet，v，ar=32354.93kJ/m3，需要的天然氣B=81.38m3/h。

燃燒器調試后，鍋爐效率提高了5.67%，節天然氣5.86m3/h。

4結束語

工業鍋爐運行工況熱效率簡單測試可以快速判定鍋爐實際運行能效狀況，發現鍋爐運行中存在的耗能、安全隱患問題等。發現并解決運行中存在問題，可提高鍋爐安全運行系數、延長鍋爐壽命、節約經濟成本。此外，測試數據還可以為鍋爐的節能方向、節能設計、改造提供數據支持。

參考文獻：

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