锅炉房节能降耗措施探讨

上海市特种设备监督检验技术研究院 朱传标

0 引言

我国“十一五”规划提出了具有重要战略意义的节能减排的目标。节能降耗关系到经济社会的可持续发展，是全面贯彻落实科学发展观，转变经济增长方式，进一步增强我国综合竟争力的重大举措。为此，我国出台了一系列的法律法规。为认真贯彻落实《能源法》对质量技术监督部门的新要求，落实新修订的《特种设备安全监察条例》，确保锅炉房热力设备安全、经济运行，增强节能降耗效果，完成节能降耗目标任务，本文分析了目前导致锅炉房能耗较高的主要因素，并介绍几种锅炉房节能降耗的可行措施。

1 锅炉房能耗及其主要影响因素

1.1 锅炉房能耗与能耗指标

锅炉房 是指设有锅炉及其附属设备、水处理设施、水泵及分汽（水）缸等相关承压设备的厂房。其任务主要是将燃料燃烧放出的热量转换成蒸汽和水，为相关用户提供热能。因此，可以将锅炉房看作一个能量转换系统划定边界，按照能量平衡的准则，来评价其能量的有效利用率，以考核锅炉房的能耗经济性。

锅炉房能耗 是指在统计期内锅炉房消耗的一次能源（如煤、油、气等）、二次能源（如电）和能耗工质水等折算为标准煤量的综合能耗。统计水、电耗量时，应以整个系统为对象，包括锅炉房及其辅助设备房、以及附属锅炉房的热交换站，软水站、煤场、渣场等的水、电用量。

锅炉房能量单耗 是指锅炉房每生产一吨标准蒸汽所耗用的千克标准煤量。

锅炉房能耗指标 JB/T50158《工业锅炉房能耗分等》标准中列出了评定锅炉房能耗等级的指标，如表1所示。

表1 锅炉房能耗分等表

单耗指标达不到三等指标的属于等外。

1.2 影响锅炉房能耗的主要因素

1）锅炉实际运行参数与设计参数不符、炉型和燃料配置不匹配等原因，造成能耗过高。

通常锅炉选型时，应通过合理计算确定锅炉容量，并根据供应的燃料种类选择炉型，但实际应用时较难做到。目前我国在用工业锅炉中约 85%是燃煤锅炉，主要是链条炉排锅炉，普遍存在运行负荷较额定负荷低的状况，且运行状况欠佳，炉渣含碳量高，过量空气系数较大，排烟温度高，因此热效率一般均低于设计效率。

2）控制系统自动化程度低。

工业锅炉运行自动化程度较低，现有自控系统主要起保证锅炉安全运行的作用，如高低水位报警及联锁保护、超压报警装置等，且不少小型锅炉的这些功能也因维护保养不足而常处于非正常状态。对于燃煤锅炉燃烧工况基本没有自动调节，主要依靠司炉人员凭经验观察调节，往往片面注重安全而忽视了节能经济燃烧，缺乏基本的自动控制系统，以致锅炉运行效率普遍偏低，往往只有65%左右。

3）锅炉房蒸汽管道和耗能设备保温差。

在用工业锅炉炉体、蒸汽管道及耗热设备大多数采取简易保温，加之维修不力，散热损失严重；各种管道、阀门漏汽漏水，浪费严重，导致大量热量在传输过程中散失。

4）锅炉房给水质量较低，冷凝水回收较差。

目前不少锅炉房不注重水质处理，锅炉水质处理工作形同虚设，给水质量达不到GB/T1576《工业锅炉水质》标准要求，导致锅炉结垢，直接影响锅炉传热及热效率；冷凝水的回收利用更差，大多直接排放，既浪费了燃料，又浪费了高质量的锅炉给水。

5）锅炉房管理人员及司炉人员技术素养不高。

多年来，企业配备专职技术人员从事工业锅炉运行管理较欠缺，且司炉人员的文化水平偏低。据测试，在炉型、煤种、用汽等条件相同的情况下，由于操作水平的差异，工业锅炉运行效率可相差3～10个百分点，这种情况直接影响了锅炉的安全经济运行和节能降耗。

2 锅炉房系统节能降耗的有效措施

从能源利用的观点来看，锅炉房的节能降耗应从锅炉设备、热力系统和综合管理等方面全面考虑。

2.1 锅炉设备节能降耗技术

锅炉设备节能降耗从根本上讲是要应用节能新技术开发先进的锅炉产品，但是，目前在用工业锅炉量大面广，运行相对落后的情况，在较长的时间内不会改变，因此，对工业锅炉进行节能改造极为重要。

1）燃煤锅炉煤斗改用分层给煤装置。

分层给煤装置主要是改进锅炉的给煤技术，一般是在落煤口安装给煤器，达到落煤疏松和控制加煤量的目的，通过筛选装置将煤按粒度分档，使炉排上的煤按不同粒径范围有序地分成二层或三层，即将原煤中的块、末自下而上松散地分布在炉排上，以利于配风均匀、合理，提高燃烧效率，减少灰渣含碳量，可获得5%～10%的节煤率，如图1所示。

2）燃油（气）锅炉加装余热回收节能装置。

余热回收节能装置（余热节能器）是安装在燃油（气）锅炉给水泵与锅筒之间的利用尾部烟气余热加热给水的一种设备，其工作原理与燃煤锅炉中的省煤器基本相同。它有承压式和常压式两种，均能降低排烟热损失，有效提高锅炉热效率，如图2所示。

3）燃气锅炉选用冷凝式锅炉。

冷凝式锅炉是指能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含的汽化潜热的锅炉（图3）。这类锅炉利用低温水将排烟温度降到很低，可至50℃～70℃，因此不仅烟气将显热传递给水或蒸汽，而且还将其中所含水蒸气冷凝后释放的汽化潜热传递给它们，以供有效利用，冷凝式锅炉的热效率比传统的锅壳锅炉高10%～17%，不仅节能，而且在烟气中水蒸气冷凝的同时，可以除去烟气中的有害物质，达到了提高热效率、减少污染的节能环保双重效应。冷凝式锅炉采用高性能的外壳保温和密封材料。

2.2 锅炉房系统节能降耗技术

锅炉房系统是指热能发生、输送和再利用的综合系统，除了热能发生系统即锅炉外，还包括辅机系统、管道系统、工质回收系统等，这些系统的运行情况与锅炉房的节能降耗有直接关系，在某些情况下，其节能潜力比锅炉本身要大得多。因此，应予以充分重视。

1）锅炉房辅机系统的节能改造。

泵和风机是锅炉房的主要辅机，也是锅炉房的主要耗电设备，其运行参数与锅炉房耗能量和热效率直接相关。泵和风机选型时都以额定负荷为依据，但在运行中给水量和风量均随锅炉负荷而变化，采用变频调速技术，按负荷需要调节风量与水量，维持锅炉运行的最佳工况，既可节约燃煤，又可节约耗电量，为此应将泵和风机的手工控制或半自动控制改造成全自动控制，实现计算机实时全程控制。这类改造，在锅炉负荷变化较大较频繁时，节能效果尤为明显。采用变频技术，泵和风机普遍可节电30%～40%。此外，炉排电机采用变频调速装置，也可根据需要控制炉排的速度，从而达到最佳燃烧工况，以提高锅炉的热效率，同时可减少一氧化碳、二氧化硫等的排放，以保护环境。采用实时计算机全程控制管理，有效利用了能源，节能率可达7%左右。

2）锅炉房热力管道系统的节能改造。

热力管道系统是锅炉房与热用户连接的桥梁，节能潜力很大，对其实施隔热保温、定期检修，能取得明显的节能效果。采用热力管道直埋技术，能有效降低基础投资和运行费用，直埋敷设与地沟敷设比较，不仅具有节省用地、方便施工、减少工程投资和维护工作量小的优点，同时由于采用导热系数极小的聚氨酯硬质泡沫塑料作保温材料，热损失大大低于地沟敷设。对于架空和地沟敷设的供热管道，也应使用新型保温材料。此外，必须重视对法兰、阀门及各类管道附件采取的保温措施，以降低整个供热管网的热损失。“跑冒滴漏”是供热管网的老问题，不仅直接影响锅炉房的效能，也威胁到锅炉房的安全运行，因此，必须提高供热管网的日常维护保养和定期检修的质量，这对提高锅炉房的效率起着重要的作用。

3）锅炉房工质回收系统的节能改造。

蒸汽经过用热设备后生成的冷凝水水质好，且温度可达60－100℃，但90%以上在用工业锅炉的用户未对冷凝水进行回收，而当废水排掉了。若能对凝结水采用多区段过滤附加锅内加药法进行综合回收利用，不仅减轻了水处理的负荷，节省了水处理费用，同时提高了给水温度，降低了燃料耗量，通常给水温度每提高6℃，可节约燃料1%。从已有的冷凝水回收案例来看，节能可达10%～12%。为降低锅炉排污热损失，应加强锅炉给水品质控制，并尽可能减少锅炉排污量，同时应采取措施回收排污热量。锅炉房热力系统的排污量应控制在5%以下，最好为2%左右。此外，可采用加装排污扩容器及换热器来回收部分排污热量，以起到节能降耗的作用。

2.3 锅炉房节能降耗的综合管理

为了实现锅炉房节能降耗的指标，按一定的管理原理和方法进行计划、组织、协调、控制,使锅炉房系统内部的各种要素（人、财、物、时间、事件、信息等）朝着节能降耗的目标,相互协调高效运转的过程，称为锅炉房节能降耗综合管理。其内容主要包括燃料的合理供应，锅炉、管网和用热设备的运行调度，管理人员、司炉人员的技能培训，运行班组间的节能考核，各种节能管理法规的宣传贯彻，锅炉房专业化管理模式的实施推行等。

1）锅炉房燃料计量考核节能管理。

锅炉房燃料管理的目的是节约能源，合理使用燃料，其核心是进行燃料量和质的管理，以便于司炉人员能够根据燃料品质的差异合理进行燃烧调节，不仅对提高燃烧效率有较明显的作用，还为管理者开展能效考核提供基础数据。燃料管理包括：燃料的进厂验收，涉及按购货单据核对进厂燃料的品质、过秤并记录入帐；燃料的分区存放，涉及按燃料的种类、价格及进厂日期分区存放并标明燃料特性；燃料品质的调整，涉及对不同煤种进行混配并对水分、颗粒度等进行调整；燃料消耗的计量，涉及对每台锅炉和每个班组分别计量，按燃料种类记录消耗情况，做到能耗有指标，单耗有比较，以便开展节能评比。

2）锅炉房设备、管网和热用户平衡调节运行管理。

通常一个热力管网要连接多个热用户，尽管设计采取了管径调整和阀门控制等许多措施进行水力平衡计算，但还是难以满足规范规定的压差平衡标准。为了克服了供热管网始端用户过热、末端用户不热的弊病，.近年来锅炉房设备、管网和热用户之间采用平衡调节运行管理的技术，即在热力管网上安装平衡阀或自力式流量控制器，实现热力管网的水力平衡，以保证每个热用户的热媒流量能在计算工况下运行，从而有效地降低了锅炉房设备、管网和热用户的运行能耗。

3）加强锅炉房的人员管理，重视节能培训，实行经济考核。

锅炉房管理人员和司炉人员的技术水平对锅炉运行效率起到重要作用，应对锅炉房管理人员和司炉人员进行强化培训，帮助他们熟悉掌握系统和设备功能，以提高他们专业知识和技能，使系统和设备在最佳状态下工作；应实行合理的考核奖惩，开展运行班组间的节能竞赛，以提高他们的节能意识和责任心。

4）锅炉房实现专业化委托管理。

锅炉房实现专业化委托管理是指通过建立完善的现代设备要素和设备合理配置，为锅炉房提供专业化管理的模式。这种管理模式以现代设备资源的优化组合和有效运行，为社会提供保障，以促进现代设备管理由企业自主管理向全社会专业化委托管理转化。锅炉房专业化委托管理，能充分发挥优化资源配置中的基础作用，更有利于实现现代设备管理的规范化、标准化。积极鼓励和促进便捷的专业化委托管理服务，是促进锅炉房系统节约能源、减少污染的有效途径。如某市有4t/h以上燃煤锅炉1500台，平均热效率不足65%，全年耗煤300万吨以上。通过调研发现，企业对锅炉运行的管理水平直接影响着锅炉热效率，司炉人员操作水平的差异，可使锅炉热效率相差3%～10%。若企业实现专业化委托管理，在专业技术人员的高水平管理和操作下，锅炉热效率达到75%以上，节能效果显著。再如上海某企业能源中心锅炉房采用专业化委托管理后，充分发挥了现代设备的综合效能，创造出最佳的设备效益。可见社会化专业管理模式可望成为实现锅炉房节能降耗的新途径。

3 结束语

锅炉房节能降耗是一个综合工程，仍有许多工作要做。锅炉房节能降耗的可行措施可从锅炉设备、锅炉辅机、热力管道和锅炉房管理等多方面进行，如设备的节能改造与选用新型节能锅炉，采用变频调节和自动控制技术，加强热力管道的保温和维护，推广热力管道直埋式技术，对凝结水、排污水进行综合处理提高回收率，加强锅炉房节能降耗综合管理，包括燃料的合理供应、锅炉管网和用热设备的运行调度、对管理人员司炉人员进行技能培训、开展运行班组间的节能考核、推行锅炉房专业化管理模式等内容，上述措施是锅炉房大幅度节能降耗的根本保证。本文尤为推荐锅炉房专业化委托管理模式，该模式能充分发挥优化资源配置的基础作用，更有利于实现现代设备管理的规范化、标准化，有望成为现代锅炉房节能降耗的新途径。

[1]上海市质量技术监督局特种设备监察处《工业锅炉节能技术》

上海科学普及出版社 2008.9

[2]朱传标 周华 《新编工业锅炉基础》 上海科学普及出版社 2007.10

[3]沈永刚 《现代设备管理》 机械工业出版社 2004.6

[4]章振华 工业锅炉节能降耗措施的研究《中小企业管理与科技》2010.1