為了履行特種設(shè)備安全與節(jié)能的監(jiān)管職責(zé)，國家質(zhì)檢總局相繼于2009年7月頒發(fā)了《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》（以下簡稱《辦法》）、2010年8月30日頒布了TSG G0002-2010鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程（以下簡稱《規(guī)程》）和TSG G0003-2010工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則(以下簡稱《規(guī)則》2個節(jié)能技術(shù)規(guī)范，以加強高耗能特種設(shè)備節(jié)能審查和監(jiān)管，提高能源利用效率，促進節(jié)能降耗。總局要求不但對在用的高耗能特種設(shè)備進行能效測試，而且對高耗能特種設(shè)備的新產(chǎn)品也要進行能效測試。鍋爐是能耗最大的特種設(shè)備，也是整個國家耗能大戶，因此，鍋爐的能效測試工作無疑是件大事。
江蘇省特檢院常州分院自2010下半年以來已對100余臺在用鍋爐進行了能效測試，測試后發(fā)現(xiàn)主要存在如排煙溫度過高、爐渣可燃物含量大、過量空氣系數(shù)過大等問題，嚴(yán)重影響鍋爐效率，如何提高鍋爐使用效率、減少燃料消耗，是“建設(shè)節(jié)約型社會”的要求，也是廣大使用鍋爐業(yè)主的迫切需求。現(xiàn)根據(jù)1臺SZL10-1.6-AII鍋爐能效測試及改造后的對比結(jié)果說明鍋爐效率的提升還有很大的空間。
1、能效測試
常州世鑫化工有限公司1臺在用SZL10-1.6-AII鍋爐，為常州鍋爐有限公司2005年12月制造，2006年6月投入運行。該爐的設(shè)計參數(shù)如下：額定壓力1.6MPa、額定出力10t/h、額定出口溫度204℃、給水溫度60℃、適用燃料11類煙煤、鍋爐效率81.7%。該爐使用過程中，發(fā)現(xiàn)存在出力不足，燃燒不充分的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)。2011年08月，江蘇省特檢院常州分院應(yīng)用戶要求對該臺鍋爐進行了能效測試，以對該鍋爐的現(xiàn)狀進行節(jié)能診斷，找出問題所在，為下一步的改造方案提供重要依據(jù)。
1.1測試按照《規(guī)則》采用鍋爐運行工況熱效率簡單測試方法
測試期間運行工況為P:1.25 +0.1 MPa，D:7.6t/h，測點布置為與省煤器后水平煙道1 m處（見圖1）。 測試結(jié)果按照總局頒布的《規(guī)程》進行匯總及評價（見表1）。
從測試結(jié)果匯總表看到鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數(shù)。均大大超過《規(guī)程》要求，爐渣可燃物含量C、飛灰可燃物含量超過GB/T 17954-2007工業(yè)鍋爐經(jīng)濟運行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，鍋爐效率則遠低于《規(guī)程》規(guī)定的目標(biāo)值，離限定值還有8個點的差距。
1.2鍋爐檢驗及運行情況分析
能效測試結(jié)束后對該臺鍋爐進行停爐內(nèi)部檢驗，發(fā)現(xiàn)鍋筒內(nèi)壁結(jié)垢1.0 mm~1.5 mm，覆蓋率達60%左右；對流管內(nèi)部結(jié)垢2 mm~3 mm，垢樣分析結(jié)果為白色碳酸鹽水垢。爐膛內(nèi)水冷壁管和對流段水管積灰嚴(yán)重。
對鍋爐運行記錄、水質(zhì)化驗記錄檢查發(fā)現(xiàn)，該廠采用地下水及生產(chǎn)工藝回水作為鍋爐水源，水處理設(shè)備不但要提供鍋爐所用軟水，還要提供反應(yīng)釜所用冷凝水，近幾年由于生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，現(xiàn)有交換器容量已無法滿足鍋爐用水要求，造成樹脂頻繁失效，不合格給水進入鍋爐。
對鍋爐輔機設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，省煤器積灰嚴(yán)重，鑄鐵散熱片幾乎已被堵死；出渣機落渣斗未采用水封，且已破損；引風(fēng)機開度調(diào)節(jié)裝置采用人工調(diào)節(jié)，在使用過程中由于爐膛有正壓燃燒現(xiàn)象，引風(fēng)機被司爐人員調(diào)至最大開度運行。
2、原因分析
結(jié)合鍋爐的能效測試數(shù)據(jù)及鍋爐檢驗運行情況分析，造成該臺鍋爐效率低的主要原因有以下2個方面。
a1鍋爐結(jié)垢、積灰嚴(yán)重，降低了鍋爐的熱效率。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)大約只有鋼板的1/10~ 1/100，也就是說如果有0.1 mm厚的水垢附著在鋼板上，其熱阻相當(dāng)于加厚了幾毫米到幾十毫米；受熱面嚴(yán)重積灰同樣增加了熱阻，使熱交換惡化。燃料燃燒所放出的熱量不能很快地傳遞到鍋水中，大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度升高，排煙熱損失增加。此時為了保證鍋爐參數(shù)，就必須投入更多的燃料，這樣又帶來燃燒不充分，造成鍋爐爐渣及飛灰可燃物含量超標(biāo)。據(jù)估算，鍋爐受熱面上每增加1mm厚的水垢，鍋爐運行就要浪費3%～5%的燃料。這臺鍋爐受熱面平均結(jié)垢約2 mm左右，如此估算要浪費燃料約60/0~100/o，這是鍋爐熱效率低的主要因素；
b)灰斗破損、引風(fēng)機長期在最大開度下運行，導(dǎo)致鍋爐過量空氣系數(shù)偏高，也是造成鍋爐熱效率低的重要因素。過量空氣系數(shù)是燃料燃燒實際空氣用量與燃料燃燒理論空氣需要量的比值。過量空氣系數(shù)o與熱損失q的關(guān)系見圖2。
圖2中曲線q2+q3+q4。表示鍋爐排煙熱損失、氣體未完全燃燒熱損失與固體未完全燃燒熱損失之和，可以看出當(dāng)過量空氣系數(shù)超過apy=1.25后，隨著不斷增加鍋爐的熱損失也在不斷增加；而當(dāng)鍋爐排煙溫度一定時，鍋爐的熱損失q也隨著c。的增加而增加。所以應(yīng)該在保證燃燒的前提下采用低過量空氣系數(shù)，如果過量空氣系數(shù)過大，爐膛內(nèi)大量熱量被過量空氣帶走，勢必帶來排煙熱損失升高，鍋爐效率降低。
三門峽富通新能源主要銷售燃燒木屑顆粒機生產(chǎn)的顆粒燃料的生物質(zhì)鍋爐，如下圖所示：
根據(jù)影響熱效率的原因分析，對該臺鍋爐采取以下解決方案：a）更新水處理設(shè)備，根據(jù)生產(chǎn)和鍋爐用水需要，重新計算交換器容量，安裝新水處理設(shè)備，該項投資13.5×104元；b）由于該鍋爐結(jié)垢比較嚴(yán)重，故聘請有資質(zhì)化學(xué)清洗單位采用化學(xué)清洗和機械除垢相結(jié)合方法進行除垢，清洗后檢驗發(fā)現(xiàn)鍋筒內(nèi)水垢已基本清除，水管內(nèi)水垢厚度<1.0 mm，該項工作花費8×104元；c）鑒于該爐排煙溫度過高，且省煤器經(jīng)常堵塞，建議廠方取消省煤器，改裝15m3煙管式余熱水箱，煙管采用螺紋管以增加煙氣擾動，提高換熱效果，該項投資花費8.5×104元；d）修補落渣斗破損處，進一步檢查煙、風(fēng)道漏風(fēng)之處，用石棉繩進行密封，提高鍋爐密封保溫性，加強爐膛負壓控制，以降低過量空氣系數(shù)，減少鍋爐排煙損失；e）建議廠方按照《規(guī)程》要求將來應(yīng)加裝燃燒自動調(diào)節(jié)裝置，以滿足燃燒及負荷調(diào)整的需要，并保證鍋爐熱工工況穩(wěn)定、高效，并防止受熱面結(jié)渣及結(jié)焦。
整個項目改造歷時近1個月，改造結(jié)束后再次對鍋爐進行能效測試，結(jié)果匯總見表2。
根據(jù)鍋爐運行臺賬，同1臺鍋爐，改造前5天燃煤使用平均數(shù)約40 t/d，改造后5天燃煤使用平均數(shù)：38 t/h，每天能節(jié)省燃煤約2t，按照每噸煤1 000元計算，每天節(jié)省費用約2 000元，這樣不到6個月就可以全部收回改造投資，給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。
4、結(jié)語
鍋爐自誕生之日起就在國民經(jīng)濟中扮演了重要的角色，在電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等工業(yè)行業(yè)及民用采暖中都需要鍋爐供給大量的蒸汽。鍋爐也是能耗大戶，在給我們提供動力的同時也消耗著巨大的化石能源，據(jù)統(tǒng)計鍋爐的燃料消耗占全國燃料總消耗的一半以上，是用能大戶。由于中國用能設(shè)備落后、管理水平落后、鍋爐操作人員水平不高，能量有效利用率僅為35%左右，與日本(62%)、美國(53%)等國家相比，還存在很大差距。這臺鍋爐的成功改造，使特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)和鍋爐使用企業(yè)實現(xiàn)了雙贏，也為以后鍋爐能效測試工作的開展提供了有益的經(jīng)驗。
