工业锅炉节能降耗现状及节能措施

豆永飞

（甘肃省特种设备检验检测研究院,甘肃 兰州 730050）

1 前言

工业锅炉，主要是指利用各种燃料、电或者其它能源，为使用单位提供蒸汽、热水或者其它高温介质的设备，是相对电站锅炉而言。

2018 年11 月30 日，市场监管总局、国家发展改革委、生态环境部联合发布《关于加强锅炉节能环保工作的通知》，通过此文件的发布，可以看出工业锅炉节能减排工作势在必行。赵钦新等[1]指出工业锅炉节能减排的效果不太明显，主要在于人、料、炉、机、控五个方面不能综合协调发展，能源政策和社会环境对工业锅炉节能降耗的压力不大，节能降耗还停留在单纯的技术上，缺乏更深层次的技术经济性管理和科学化管理的思考。为了进一步提高工业锅炉的热效率，降低能源消耗，减少环境污染，推进工业锅炉节能管理工作就是适应新的发展趋势。

2 工业锅炉热效率低的主要原因及节能潜力分析

通过最近这几年对工业锅炉检验检测发现，实际现场在用工业锅炉大多都没有配置节能监测仪表，有些虽然配置了节能监测仪表，但是损坏比较严重，没有参考价值，运行人员只能根据自己的运行经验，做出相应的调整，较难使锅炉处在最经济的运行工况。大部分燃煤工业锅炉自动化控制水平相对低，运行人员的工作强度比较大，锅炉不能根据天气或者负荷变化来调整运行状态，这样会导致锅炉运行热效率偏低。还有一部分运行人员，对节能降耗没有概念，不懂什么是节能降耗，只知道保证锅炉安全运行就行，这样一来，节能降耗就成了一句喊口号的标语，没有实际意义。

在实际测试过程中还发现仍有一部分工业锅炉没有配备相应的水处理设备，由于给水或者锅炉水水质不好，导致锅炉受热面结垢、积渣严重，这样一来，不但降低了传热效率，还增加了锅炉的安全隐患。再有锅炉辅机与锅炉不配套，鼓、引风机和水泵配套不是偏大就是偏小，即使与锅炉参数相当，但由于锅炉长时间低负荷运行，这样锅炉与辅机都不能在最佳区域运行，也会造成能源浪费。另外就是由于国家环保政策，增加脱硫脱硝的这一部分锅炉，改造完成之后，由于新增的脱硫脱硝设备，增加了烟气的阻力，但是鼓、引风机还是原来的设备，这样就使得鼓、引风机的扬程和流量与锅炉不匹配，也会导致锅炉热效率低下，浪费燃料，污染环境。

测试过程中发现影响锅炉热效率的主要参数是过量空气系数、CO 含量、排烟温度、炉渣含碳量、锅炉外表面温度。

2.1 过量空气系数偏大

锅炉过量空气系数偏大，就会导致炉膛温度降低，烟气量增大，大部分热量被烟气带出，锅炉热效率下降。造成过量空气系数过大的主要原因有：（1）锅炉配风不合理，对于链条炉排锅炉，由于燃料在炉排上的燃烧过程是沿炉排长度方向分布的，每个阶段所需的空气量是不同的，但是，运行人员往往忽略这一点，导致整个进风量都偏大，还有就是风室密封不好，导致各风室之间互相串风，对于燃油气锅炉，主要是有些燃烧机不能根据燃料量调整送风，始终保持大火燃烧时的风量，这样就使过量空气系数偏大；（2）锅炉漏风可能是各门孔等装置密封不好，烟道焊接部位开裂或者检查孔密封不良等引起的；（3）运行人员对锅炉基本知识、节能技术认识不足，单纯根据自己的经验认为加大风量燃烧就越充分以及锅炉未配置氧量表计等仪表。

2.2 CO 含量过大

锅炉烟气中CO 含量过大，说明燃料燃烧的不充分，主要就是燃料与空气混合不好，或者空气量太少所致，主要原因有：燃烧设备与所使用的燃料不匹配，炉膛结构设计不合理等，比如生物质锅炉，基本沿用的就是链条炉排，也没有加装二次风，导致燃料不能充分燃烧，CO 产生量较多。

2.3 排烟温度高

排烟热损失在锅炉热损失之中占据很大一部分比例，主要取决于排烟温度和烟气容积。一般排烟温度每提高15 ℃左右，锅炉热效率降低1%左右。排烟温度偏高的原因主要有：（1）运行其间对锅炉没有及时维护，锅炉水水质不良，导致受热面积垢含水渣等，这将导致传热效率降低，使烟气中的热量不能有效利用而被排放；（2）设计人员在设计过程中，由于热力计算过程中选取传热系数不合理，导致锅炉受热面面积偏小，排烟温度升高；（3）有些锅炉虽然配置省煤器等尾部受热面，但是，在实际运行过程中由于省煤器漏水或其他原因，将省煤器断开不用，这也会导致排烟温度升高。对于有机热载体锅炉，为了保证锅炉内烟气与导热油的传热温差，往往出口烟温较高。

2.4 炉渣含碳量高

炉渣含碳量高则说明固体不完全燃烧热损失过高，导致炉渣含碳量高主要原因有：锅炉的料层厚度偏厚、炉排运行速度过快；燃料水分过大或挥发成分太少，导致燃料着火困难，燃烧时间过短不能充分燃烧，造成炉渣含碳量高；锅炉的容积热负荷及断面热负荷选取不合理，导致炉膛的几何尺寸设计不合理，以及炉拱的布置、二次风的配置、燃烧器的安装位置等，都会影响燃料的整个燃烧过程。

2.5 散热损失过大

按照TSG G0002—2010 《锅炉节能技术监督管理规程》的要求，炉墙、烟道、各种热力设备和阀门要有很好的保温性和密封性能。在环境温度是25 ℃，与门（孔）相距300 mm 的炉体外表面温度不能超过50 ℃，炉顶温度要低于70 ℃[2]。现场实际测试中发现炉体外表面温度超过100 ℃的工业锅炉数量还比较多，这样引起的散热损失也是比较严重的，同时保温材料出现的破损、脱落等现象，也增大了散热损失。

下面分别通过实际测试数据，对燃煤和燃气锅炉节能潜力做简要计算说明。

某单位一台DHL29-1.25/95/70-AⅡ的锅炉，该锅炉的运行热效率只有62.99%，如果该单位注重锅炉节能减排工作，加强锅炉运行管理，使其锅炉运行热效率控制在80%左右，假设用户使用的燃料低位发热量为20 000 kJ/kg 二类烟煤，则其节能效果可以测算如下:

（3）节能后每小时的节煤量为8 286.9－6 524.9＝1 762（kg）。

（4）按年运行200 d，每天工作16 h 计算，则整年节煤量为：每小时节煤量×日运行时间×年运行天数=1 762×16×200=5 638.4（t）。

若以每吨原煤及运费690 元计，则节能后每年可节约燃料费用达389 万元。

某单位一台WNS 14-1.25/95/70-Q 的供暖锅炉，该锅炉的运行热效率为88%，虽然看起来效率比较高，但是离设计值的92%还有一定差距，如果该单位同样注重锅炉节能减排工作，加强锅炉运行管理人员技术水平，使其锅炉运行热效率达到设计值92%，假设用户使用的燃料低位发热量为36 000kJ/kg，则其节能效果可以测算如下:

（4）按年运行150 d，每天工作20 h 计算，则整年节气量为：每小时节气量×日运行时间×年运行天数=69.2×20×150=207 600（Nm3）。

若以每标准立方天然气2.71 元计，则节能后每年可节约燃料费用达56.3 万元。

通过以上简单计算，可以看出，增强企业节能减排意识，加强锅炉运行人员节能技术水平，使锅炉处在一个最佳的运行热效率下，对企业来说可以节省一笔不小的运行费用，对国家来说减少不可再生燃料的浪费。

3 工业锅炉节能降耗的主要措施

工业锅炉主要通过以下几个方面来减少燃料消耗，提高锅炉热效率。

3.1 政府监管方面

政府部门应大力开展工业锅炉节能降耗及工业锅炉节能知识宣传大型活动，加大力度宣传工业锅炉节能降耗的必要性和有效性，力争在全社会营造一个工业锅节能降耗的良好氛围，使锅炉使用单位人员都积极参与进来。管理部门应将工业锅炉节能降耗工作与安全工作放在同等重要的位置，及时督促使用单位按照TSG G0002—2010 《锅炉节能技术监督管理规程》建立健全工业锅炉节能降耗工作的相关管理制度和考核制度，以提高管理人员和作业人员在实际运行中深抓节能工作的积极性[3]。

积极向全社会推广能源合同管理模式，2010 年4 月2 日，国务院办公厅转发发展改革委、财政部、人民银行、税务总局四部门《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见的通知》，这是合同能源管理模式开展的一个良好开端，虽然我国在推进合同能源管理过程中面临很多困难，但大多数人都看好这个新模式，合同能源管理必将在我国节能降耗历程中发挥重要作用。

3.2 余热利用方面

（1）加装余热回收装置，可以通过在锅炉尾部烟道中加装节能器、冷凝器或空气预热器等余热利用装置，来回收高温烟气中的热量，达到降低排烟温度，提高锅炉热效率、有效减少燃料消耗量的目的，同时，还可以改善除尘及脱硫脱硝设备的工作条件，降低锅炉污染物排放。

（2）加装冷凝水回收装置，大多数在用工业锅炉的排烟温度都偏高，基本在160～300 ℃左右，这样烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，使得这一部分汽化潜热不能有效利用。如果在尾部加装冷凝器，就能将排烟温度控制在60 ℃左右。据文献统计[4]，燃油、气工业锅炉，排烟温度每降低15 ℃，排烟热损失可降低1%左右。同时，生产或生活用蒸汽产生的冷凝水也是一种优质的软化水，如果回收作为锅炉的给水，也是节约能源的一种体现。

3.3 锅炉运行管理方面

使用单位应根据单位自身的用热量，选择合理的锅炉台数和锅炉功率，避免出现大马拉小车的现象；对于运行中节能监控表计安装不符合要求的，使用单位应按照相应法规标准要求，及时合理地加装节能监控表计；运行过程中司炉工应加强锅炉运行管理水平，选择合理的配风量，使燃料完全充分地燃烧，从而减少气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失，同时，加强锅炉外表面的保温，减少散热损失。

锅炉使用单位及时按照TSG G0002—2010 《锅炉节能技术监督管理规程》建立锅炉节能管理制度，如节能目标责任制、锅炉及其系统日常节能检查制度、锅炉作业人员经济运行知识教育培训制度等，从而进一步提高作业人员的节能意识。

对工业锅炉使用单位领导、相应管理人员和作业人员应进行“三级”节能培训，主要培训内容是：对企业领导加强国家政策及节能知识的宣传培训，强化企业领导的节能意识；对相应管理人员应加强节能降耗专业知识的培训，端正节能降耗工作的态度；对作业人员应加强节能降耗基本知识的宣传和实操培训，提高操作技能以及综合素质和专业能力。锅炉使用单位的作业人员在上岗培训考核中，应增加节能降耗实际操作的相关内容，为锅炉作业人员在以后的锅炉运行中，养成良好的节能降耗习惯；对水处理作业人员的培训应包含锅炉安全运行知识、锅炉节能知识、锅炉基本结构原理、锅炉的停炉保养及相应法规标准等内容[5]。

4 总结

目前，工业锅炉在我国仍扮演重要的角色，虽然近几年国家一直提倡节能环保，始终坚持节能环保政策，但工业锅炉使用单位仍存在很多问题，包括工业锅炉使用节能意识不强、锅炉长期低负荷运行、锅炉保温缺失、锅炉配风不合理、冷凝水未回收、锅炉排烟温度偏高、节能监控表计不全等诸多问题。因此，通过相应政策引导及节能知识宣传，改善工业锅炉节能降耗现状，具有重要的现实意义。