0、引言
    為了履行特種設(shè)備安全與節(jié)能的監(jiān)管職責(zé)，國(guó)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(jiǎn)稱(chēng)《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(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》）和TSG G0003-2010工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)則》2個(gè)節(jié)能技術(shù)規(guī)范，以加強(qiáng)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(jìn)節(jié)能降耗。總局要求不但對(duì)在用的高耗能特種設(shè)備進(jìn)行能效測(cè)試，而且對(duì)高耗能特種設(shè)備的新產(chǎn)品也要進(jìn)行能效測(cè)試。鍋爐是能耗最大的特種設(shè)備，也是整個(gè)國(guó)家耗能大戶(hù)，因此，鍋爐的能效測(cè)試工作無(wú)疑是件大事。
    江蘇省特檢院常州分院自2010下半年以來(lái)已對(duì)100余臺(tái)在用鍋爐進(jìn)行了能效測(cè)試，測(cè)試后發(fā)現(xiàn)主要存在如排煙溫度過(guò)高、爐渣可燃物含量大、過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大等問(wèn)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(huì)”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(tái)SZL10-1.6-AII鍋爐能效測(cè)試及改造后的對(duì)比結(jié)果說(shuō)明鍋爐效率的提升還有很大的空間。
1、能效測(cè)試
    常州世鑫化工有限公司1臺(tái)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(yùn)行。該爐的設(shè)計(jì)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(lèi)煙煤、鍋爐效率81.7%。該爐使用過(guò)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(hù)要求對(duì)該臺(tái)鍋爐進(jìn)行了能效測(cè)試，以對(duì)該鍋爐的現(xiàn)狀進(jìn)行節(jié)能診斷，找出問(wèn)題所在，為下一步的改造方案提供重要依據(jù)。
1.1測(cè)試按照《規(guī)則》采用鍋爐運(yùn)行工況熱效率簡(jiǎn)單測(cè)試方法
    測(cè)試期間運(yùn)行工況為P:1.25 +0.1 MPa，D:7.6t/h，測(cè)點(diǎn)布置為與省煤器后水平煙道1 m處（見(jiàn)圖1）。  測(cè)試結(jié)果按照總局頒布的《規(guī)程》進(jìn)行匯總及評(píng)價(jià)（見(jiàn)表1）。
    從測(cè)試結(jié)果匯總表看到鍋爐的排煙溫度、過(guò)量空氣系數(shù)。均大大超過(guò)《規(guī)程》要求，爐渣可燃物含量C、飛灰可燃物含量超過(guò)GB/T 17954-2007工業(yè)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，鍋爐效率則遠(yuǎn)低于《規(guī)程》規(guī)定的目標(biāo)值，離限定值還有8個(gè)點(diǎn)的差距。
1.2鍋爐檢驗(yàn)及運(yùn)行情況分析
    能效測(cè)試結(jié)束后對(duì)該臺(tái)鍋爐進(jìn)行停爐內(nèi)部檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鍋筒內(nèi)壁結(jié)垢1.0 mm~1.5 mm，覆蓋率達(dá)60%左右；對(duì)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(duì)流段水管積灰嚴(yán)重。
    對(duì)鍋爐運(yùn)行記錄、水質(zhì)化驗(yàn)記錄檢查發(fā)現(xiàn)，該廠(chǎng)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(kuò)大，現(xiàn)有交換器容量已無(wú)法滿(mǎn)足鍋爐用水要求，造成樹(shù)脂頻繁失效，不合格給水進(jìn)入鍋爐。
    對(duì)鍋爐輔機(jī)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(jī)落渣斗未采用水封，且已破損；引風(fēng)機(jī)開(kāi)度調(diào)節(jié)裝置采用人工調(diào)節(jié)，在使用過(guò)程中由于爐膛有正壓燃燒現(xiàn)象，引風(fēng)機(jī)被司爐人員調(diào)至最大開(kāi)度運(yùn)行。
2、原因分析
    結(jié)合鍋爐的能效測(cè)試數(shù)據(jù)及鍋爐檢驗(yàn)運(yùn)行情況分析，造成該臺(tái)鍋爐效率低的主要原因有以下2個(gè)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(shuō)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(shí)為了保證鍋爐參數(shù)，就必須投入更多的燃料，這樣又帶來(lái)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(yùn)行就要浪費(fèi)3%～5%的燃料。這臺(tái)鍋爐受熱面平均結(jié)垢約2 mm左右，如此估算要浪費(fèi)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(jī)長(zhǎng)期在最大開(kāi)度下運(yùn)行，導(dǎo)致鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)偏高，也是造成鍋爐熱效率低的重要因素。過(guò)量空氣系數(shù)是燃料燃燒實(shí)際空氣用量與燃料燃燒理論空氣需要量的比值。過(guò)量空氣系數(shù)o與熱損失q的關(guān)系見(jiàn)圖2。
    圖2中曲線(xiàn)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(guò)量空氣系數(shù)超過(guò)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(shí)，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(guò)量空氣系數(shù)，如果過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大，爐膛內(nèi)大量熱量被過(guò)量空氣帶走，勢(shì)必帶來(lái)排煙熱損失升高，鍋爐效率降低。
    三門(mén)峽富通新能源主要銷(xiāo)售燃燒木屑顆粒機(jī)生產(chǎn)的顆粒燃料的生物質(zhì)鍋爐，如下圖所示： 3、解決方案
    根據(jù)影響熱效率的原因分析，對(duì)該臺(tái)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(jì)算交換器容量，安裝新水處理設(shè)備，該項(xiàng)投資13.5×10⁴元；b）由于該鍋爐結(jié)垢比較嚴(yán)重，故聘請(qǐng)有資質(zhì)化學(xué)清洗單位采用化學(xué)清洗和機(jī)械除垢相結(jié)合方法進(jìn)行除垢，清洗后檢驗(yàn)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(xiàng)工作花費(fèi)8×10⁴元；c）鑒于該爐排煙溫度過(guò)高，且省煤器經(jīng)常堵塞，建議廠(chǎng)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(dòng)，提高換熱效果，該項(xiàng)投資花費(fèi)8.5×10⁴元；d）修補(bǔ)落渣斗破損處，進(jìn)一步檢查煙、風(fēng)道漏風(fēng)之處，用石棉繩進(jìn)行密封，提高鍋爐密封保溫性，加強(qiáng)爐膛負(fù)壓控制，以降低過(guò)量空氣系數(shù)，減少鍋爐排煙損失；e）建議廠(chǎng)方按照《規(guī)程》要求將來(lái)應(yīng)加裝燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，以滿(mǎn)足燃燒及負(fù)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(gè)項(xiàng)目改造歷時(shí)近1個(gè)月，改造結(jié)束后再次對(duì)鍋爐進(jìn)行能效測(cè)試，結(jié)果匯總見(jiàn)表2。
    根據(jù)鍋爐運(yùn)行臺(tái)賬，同1臺(tái)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(jì)算，每天節(jié)省費(fèi)用約2 000元，這樣不到6個(gè)月就可以全部收回改造投資，給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
4、結(jié)語(yǔ)
    鍋爐自誕生之日起就在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中扮演了重要的角色，在電力、機(jī)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(hù)，在給我們提供動(dòng)力的同時(shí)也消耗著巨大的化石能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)鍋爐的燃料消耗占全國(guó)燃料總消耗的一半以上，是用能大戶(hù)。由于中國(guó)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(guó)(53%)等國(guó)家相比，還存在很大差距。這臺(tái)鍋爐的成功改造，使特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和鍋爐使用企業(yè)實(shí)現(xiàn)了雙贏，也為以后鍋爐能效測(cè)試工作的開(kāi)展提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。