工业在用热交换器能效等级管控机制建设的研究

＊张婧 孟亚惠

（1.甘肃省特种设备检验检测研究院 甘肃 730050 2.国家节能换热设备质量监督检验中心（甘肃）甘肃 730050）

热交换器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，在化工、石油、动力、食品及其他许多工业生产中占有重要地位，是开发利用工业二次能源、实现余热回收和节能减排的主要设备。但是,热交换器本身也是耗能大户，作为高耗能特种设备—热交换器能效水平的高低对推进热交换器行业技术的进步、提高能源利用率、降低能源消耗等具有重要意义。根据《中华人民共和国节约能源法》第十六条：对高耗能特种设备，按照国务院的规定实行节能审查和监管。按照《高耗能特种设备节能监督管理办法》（2020年国家市监总局令第31号）要求对使用过程中能源消耗量或者转换量大，并具有较大节能空间的换热压力容器等特种设备应实行节能监管与安全监察相结合的工作机制。对热交换器的管理仅仅停留在相关职能部门的节能监管及安全监察方面，缺失了使用单位作为第一责任人对热交换器能效等级管控工作的需求和管控工作的意义。能效评价是对高耗能设备能源利用率的准确评价，是能效等级管控工作的基础。工业在用热交换器能效等级管控机制建设是以能效评价为基础，探索能效等级管控的措施和方法，填补工业在用热交换器仅重视安全管理，忽视能效等级管控的问题，形成一套服务于使用单位的能效等级管控体系，为提高能源利用率，加强企业能效管控，为促进用能单位全面协调可持续发展助力。

1.工业在用热交换器的能效等级管控机制的建设依据

工业在用热交换器能效等级管控的基础是能效评价，能效评价是对能源转化与利用效率或在一定时间内能源消耗与提供服务等指标进行检测、计算，给定所处水平等级。以往对热交换器能效等级评价可分别基于热力学第一定律、热力学第二定律及热经济学评价指标。对板式热交换器和螺旋板式热交换器，采用热力学第一定律的能效评价指标K/▽pn（总传热系数K与压力梯度的关系），即消耗单位折合流动压强下所获得的总换热系数，综合反映热交换器在不同工况下的传热与流动的基本属性，此种评价方式具有稳定性，不受环境因素（温度、压力、流量）影响，保证了GB/T27698-2011进行性能测试的结果能代表热交换器实际能效状况，随之推出的TSG R0010-2019总结了大量的热交换器测试结果，形成了适用于液-液工况下的板式热交换器的能效评价规则。

按照热交换器热工性能与流体阻力性能测试结果进行能效评价指标（Energy Efficiency Index，EEI）的推导计算，根据热交换器能效评价指标水平分布，将热交换器能效等级分为3级，见表1，其中能效等级1级的产品为节能产品，其能效指标值为热交换器产品的能效指标目标值，优先推荐使用。能效等级为3级的产品为高耗能产品，建议淘汰。利用能效评价指标（EEI值）可用于实现工业在用热交换器能效水平的定量评价，为在用热交换器能效等级管控工作奠定基础。

表1 能效等级表

2.工业在用热交换器能效等级管控的建立

高能耗工业企业管理工作的重点是以安全生产为基础、以经济效益为中心、以企业资源优化为目标的全方位综合管理。工业生产中热交换器的使用，企业对热交换器的管控重点一方面落实在安全监管方面，一方面着眼于新工艺、新技术制造的新型热交换器的能效指标方面，对工业在用热交换器综合管控系统建立不够完善，能效等级管控更是空白。因此，工业在用热交换器需要大力推进能效等级管控进程，加强信息技术建设、科学管理、优化资源配置，加强运行人员的约束力度，提高能效等级管控水平，贯彻节能政策措施、响应可持续发展战略。

(1)能效等级管控分级措施

依据热交换器能效指标对应值，自高到低将能效管控等级划分为1级-基层管控、2级中级管控、3级重点管控3个等级，分别用“绿黄红”三种颜色标示，实施分级管控。热交换器使用单位应严格执行有关法律、法规、相关规范和标准要求，确保热交换器及相关系统安全、经济运行，能效等级及管控要求参见表2，能效等级管控基本要求如下：①建立健全经济运行、能效计量监控与统计、能效考核等节能管理制度和岗位责任制度，使用单位应结合本单位机构设置情况、管理层级、岗位设置，划分能效等级管控层级，并应将每个能效等级管控责任分解到单位、部门、工段，明确管控责任。使用单位应对操作难度大、技术含量高、能效等级为高耗能的热交换器进行重点管控；②配备、安装辅助设备和能效监控装置、能源计量器具，并记录相关数据；③开展节能教育和培训，提高技术人员及相关作业人员的节能意识和操作水平，确保热交换器安全、经济运行，作业人员严格执行操作规程和节能管理制度；④在进行每一轮能效等级评价后，编制能效等级管控清单；各级组织应掌握和落实能效等级管控措施，并将管控措施落实情况纳入目标责任制考核内容，定期考核管控措施落实效果；⑤对于超过设计使用年限且已不满足设计能效指标的、超过规定能效指标范围使用的、经检验检测判定为高耗能且需继续使用的、负有能效等级管控责任的部门或负责人认定有高耗能情况的工业在用热交换器应予以能效等级重点管控。

表2 能效等级及管控要求

(2)能效等级管控的信息化建设

工业热交换器的使用单位按照制定的热交换器能效等级管控质量管理体系要求，建立能效等级管控过程的记录资料，并建档管理。应包括能效等级管控制度、能效等级管控清单等内容。涉及高耗能热交换器能效测试与评价过程记录，能效等级管控措施及其实施和改进记录应单独建档管理。根据以下情况变化对能效等级管控的影响，及时开展能效评价，及时更新能效信息，编制各个等级的能效等级管控清单、隐患排查项目清单：①相关法律、法规、安全技术规范及标准发生变化引起的能效等级的改变；②同行业对能效等级管控有新的认识；③管理体系或组织机构发生重大调整；④热交换器周边环境发生较大变化；⑤运行条件或工艺系统发生较大改变；⑥热交换器的运行系统、相关控制系统发生改变；⑦能效等级控制措施发生变化。

3.结语

本文通过对工业热交换器能效等级管控体系的建设，改进原有的管控措施，提高能效等级管控可靠性；提高使用单位对能效等级管控工作的认识，管控技能和应急处置能力；促使热交换器能效等级得到有效管控，节能运行得到有效保障；整体提高热交换器能效水平，淘汰高耗能热交换器，推广节能新技术、新产品，确保符合能效指标要求。