上海市在用工业锅炉节能现状分析与对策

仝庆华，盛化才

（1. 上海市特种设备监督检验技术研究院，上海 200062；2. 上海置信节能环保有限公司，上海 200062）

近年来国家大力实施可持续发展战略，而节能减排就是可持续发展战略的重要组成部分。作为高耗能特种设备之一的工业锅炉，其能源消耗和污染物排放在全国总量中均占有较大的比重。加强工业锅炉的节能减排工作，不仅是一种社会责任，而且会给企业带来可观的经济效益。我国工业锅炉平均管理及运行水平不高，实际热效率较低。燃煤锅炉平均热效率多在60%～65%，燃油（气）锅炉平均热效率多在80%～85%，均比发达国家高水平运行热效率低10%左右［1-2］。上海市由于大多数企业管理较规范，运行人员素质也较高，平均热效率高于全国水平。根据2011年至今的能效测试数据统计，上海市燃油（气）锅炉平均热效率多在85%～90%，仍存在较大节能空间。在企业运营成本中锅炉能耗是不可忽略的一部分，若锅炉热效率提高5%，将大幅度降低企业运营成本。

1 在用工业锅炉运行状况及存在的问题

上海市现有在用工业锅炉6 500余台，其中绝大部分为燃油（气）锅炉，另有少量电加热锅炉。这些工业锅炉为生产和生活提供必不可少的蒸汽、热水等供热介质。上海市政府及特种设备监督管理部门非常重视在用工业锅炉的节能工作，每年组织相关部门和人员做好节能检查、节能政策及节能技术宣传、在用工业锅炉能效测试等工作，并取得了较好的成绩。上海市在用工业锅炉平均热效率和平均达标率均处于全国领先水平。

通过对部分使用单位在用工业锅炉系统运行状况的现场调研，并结合历年能效测试情况和系统内在用工业锅炉运行信息，对上海市在用工业锅炉系统运行状况及存在的问题分析如下：

（1）部分使用单位对工业锅炉节能工作不够重视，无成文的节能管理制度和设备操作指南；大部分企业未对锅炉管理人员进行节能考核，也未开展对锅炉经济运行的考核工作，未建立相应的奖惩制度，无法调动锅炉管理人员的节能积极性。

（2）部分使用单位工业锅炉常年或长期处于低负荷运行状况，且在日常运行中频繁启动和停止。锅炉低负荷运行和启停频繁，不但会降低锅炉运行热效率，增大锅炉风机的耗电量，而且会降低锅炉部件特别是燃烧机的使用寿命。

（3）部分使用单位工业锅炉中与节能相关的监控仪表配置不全或损坏。排烟温度表、氧量表和CO指示表缺损，导致锅炉管理人员和操作人员无法根据相应参数合理调节锅炉配风以使其处于高效燃烧状态；燃料计量、介质流量和温度计量仪表不全，使企业无法统计、考核锅炉运行状况。

（4）个别使用单位供热管道及给水管道保温状况欠佳。目前个别使用单位的室外供热管道存在裸露或保温层破损情况，给水管道未保温现象也较为普遍。

（5）部分宾馆、酒店、医院、商务楼或写字楼等使用单位的工业锅炉主要用于建筑楼宇内的供热或生活热水供应，其运行负荷随季节呈周期性变化：冬季负荷较高，每个使用单位可保持1～2台锅炉高负荷连续运行；春季、夏季和秋季负荷较低，一般每个使用单位只有1台锅炉间断运行，部分商务楼或写字楼内锅炉的运行时间每天不超过1 h。这就导致锅炉热效率较低，能源有效利用率更低。

（6）大多数使用单位的工业锅炉排烟温度偏高，部分达到200 ℃以上，有的甚至超过300 ℃。排烟温度高，大量热能未得到有效利用就随烟气排放到大气中，导致锅炉排烟热损失增加，热效率降低。

（7）大多数使用单位的工业锅炉，排烟处O2含量较高，过量空气系数超过规定值（＜ 1.2），个别甚至超过2.0。较大的过量空气系数表明锅炉配风过大，大量多余的空气会带走燃料的热量，导致锅炉排烟热损失增加，热效率降低［3］。

（8）仅依靠工业锅炉能效测试，监督管理机构难以及时、全面地了解全市在用工业锅炉的能效状况。

2 原因分析

针对上海市在用工业锅炉系统运行状况及存在问题，分析原因如下：

（1）监督管理部门在节能工作检查、节能政策及节能技术宣传时，主要接触对象为锅炉管理人员和作业人员。这部分人员在使用单位建立健全节能管理制度和节能考核制度方面自主性和决策性不强，大多仅能将接受的信息简单上报到决策层；同时，在大多数单位未建立节能考核制度和相应的奖惩制度时，这部分人员对推进本单位工业锅炉节能工作的积极性也不高。而使用单位其他人员尤其是决策层人员接受工业锅炉节能信息的途径有限，大多未意识到工业锅炉节能工作的必要性和紧迫性，特别是未意识到工业锅炉节能工作对降低本单位运营成本的有效性。

（2）运行过程中锅炉频繁启停，其原因可能是：①部分使用单位在锅炉设计选型时热负荷裕量过大，或仅考虑旺季热负荷而忽视淡季热负荷，造成锅炉长期处于低负荷运行状况，甚至频繁启停；②部分使用单位生产工艺要求间歇性进汽或加热，且其中一台或一套设备所需蒸汽量或加热量特别大，这可能造成一台或数台锅炉随该设备频繁启停；③部分使用单位锅炉的燃烧机仅有两级或三级调节，在外界用汽量或供热量较低时会造成锅炉频繁启停；④锅炉的启动和停止一般是根据运行过程中介质的压力或温度自动控制，个别使用单位的锅炉设定的启动压力（或温度）和停止压力（或温度）间距过小，也会造成锅炉的频繁启停。

（3）与节能相关的监控仪表配置不全，主要原因是：部分锅炉安装及投入运行时间较早，当时的法规标准未对与节能相关监控仪表的配备提出具体要求；部分使用单位节能意识不强，未认识到安装监控仪表对工业锅炉运行过程中节能的促进作用。

（4）供热管道及给水管道保温状况欠佳的主要原因是使用单位节能意识淡薄。这种情况主要发生在小型生产单位。

（5）建筑楼宇内的工业锅炉在选型设计时，除供应生活热水外，冬季用蒸汽供应楼宇采暖供热，其他季节用蒸汽驱动中央空调溴化锂机组的运行，而现在大多数中央空调溴化锂机组已改造为天然气直燃型，所以建筑楼宇内的工业锅炉除冬季外运行负荷较低。

（6）锅炉排烟温度偏高的主要原因是由于部分锅炉安装及投入运行时间较早，未配备尾部受热面，受热面积少，介质吸收的热量少，排烟温度就高。另一个可能的原因是换热面积灰和结垢，燃料燃烧状况不良（主要指液体燃烧）会造成换热面烟气侧积碳或积灰，水处理不达标，造成换热面水侧结垢。积灰和结垢均会大大增加换热面热阻，减少换热量，提高排烟温度。

（7）锅炉过量空气系数较高的原因主要是部分使用单位对工业锅炉节能工作不够重视，管理人员和操作人员也缺乏工业锅炉运行过程中节能管理意识和知识储备，未要求维护保养单位定期对锅炉燃料和配风系统进行调整，使得排烟处过量空气系数较高。另一个原因是部分锅炉缺少氧量表，锅炉管理人员和操作人员无法根据烟气中的氧气含量及时对燃料和配风系统进行合理调整。

（8）工业锅炉的运行状况是根据外界用汽量或供热量以及其他外界因素的变化而变化的，其能效状况不是恒定的。在用工业锅炉的能效测试仅能反映被测锅炉在测试时间段、采用测试时所用的燃料、当时的运行工况及当时的操作条件下的能效状况，不能完全反映该锅炉全年运行水平。

3 对策与建议

为了推动在用工业锅炉节能工作，针对上海市在用工业锅炉系统运行状况、存在问题及产生的原因，提出如下对策与改进建议：

（1）监督管理部门加大节能减排政策和工业锅炉节能知识及技术宣传的广度和深度，特别是加强工业锅炉节能必要性和有效性的宣传，力争在全社会建立加快工业锅炉节能减排工作的共识。管理部门将工业锅炉节能工作与安全工作并重，督促使用单位按照相应的使用管理规则建立健全工业锅炉节能相关的管理制度和考核制度，并落到实处，以提高管理人员和作业人员在日常管理和运行中深抓节能工作的积极性。

（2）对于启停频繁的锅炉可采取措施加以改进：①锅炉设计选型时应根据所需负荷及负荷的变化情况，选择合理的锅炉型号和锅炉台数；②生产工艺要求间歇性大量进汽或加热的使用单位可设置蒸汽蓄热器，利用蓄热器使锅炉保持在正常负荷下运行，消除负荷波动对锅炉燃烧和热效率的影响；③在燃烧机更换或改造时可引进比例调节技术，使锅炉根据外界用汽量或供热量的变化自动逐步调节燃烧状况，保持较稳定运行状态；④根据本单位设备运行情况设定合理的启动压力（或温度）和停止压力（或温度）间距，可避免锅炉启停过于频繁。

（3）对于监控仪表配备不全或损坏的使用单位，一方面应加强工业锅炉运行过程中节能知识和技术的宣传，使其认识到安装监控仪表的重要性；另一方面监督管理部门应加强相关内容的检查，督促使用单位加装缺失的监控仪表，使锅炉管理人员和操作人员在日常节能工作中有的放矢，并将使用单位的节能考核制度落到实处。

（4）对于供热管道及给水管道保温状况欠佳的使用单位应加强节能知识和技术的宣传及日常检查，促进使用单位结合各自实际情况进行改进。

（5）对于每天运行时间特别短的锅炉使用单位（主要是商务楼和写字楼），探讨在春季、夏季和秋季负荷极低时采用其他形式能源代替锅炉产生热水或蒸汽的可行性。

（6）对于因未布置尾部受热面而排烟温度较高的锅炉，建议使用单位加装冷凝式或非冷凝式节能器，充分利用烟气余热。加装非冷凝式节能器一般可将排烟温度降低到120 ℃左右，冷凝式节能器可将排烟温度降低到60 ℃左右。据统计，燃油（气）工业锅炉，排烟温度每降低25 ℃，热效率可提高1%左右［4］。

在工业锅炉的运行过程中还应合理调节燃烧机的燃烧状况，确保燃料完全燃烧，并做好锅外或锅内的水处理工作，避免换热面积灰和结垢。

（7）对于过量空气系数较高的锅炉，建议使用单位一方面加强锅炉的维护保养工作，要求维护保养单位定期对锅炉在不同运行负荷下的燃料和配风系统进行调整；另一方面配备与节能相关的监控仪表，使锅炉管理人员和操作人员在日常工作中可以根据烟气中的氧气含量及时调节锅炉配风量。

（8）利用物联网技术建设在线工业锅炉能效监测平台，安装在线传感器，通过互联网将锅炉运行的安全数据和节能数据及时统一传送到监测中心，随时掌握每台锅炉的运行状态，同时可发挥政府特种设备公共技术机构专家力量优势，及时为运行异常的锅炉提供诊断和处置方案［5］。通过该平台，监督管理机构可及时、全面地了解全市在用工业锅炉的安全状况和能效状况，必要时实时指导锅炉经济运行调整；通过对积累的运行参数进行分析，可针对性指导锅炉技术改造和管理优化，提高锅炉的管理水平和能效状况。

4 结 论

上海市在用工业锅炉的节能管理水平和能效状况虽处于全国领先水平，但仍存在一些问题，包括部分使用单位节能意识不强、锅炉长期低负荷运行及启停频繁、与节能相关的监控仪表配置不全、锅炉排烟温度偏高、烟气中氧气含量偏高以及监督管理机构难以及时全面地了解全市在用工业锅炉的能效状况等。通过加强节能政策和技术的宣传以及节能管理的监督检查、改善锅炉运行方式、完善监控仪表的配置、对老旧锅炉进行节能改造、建设工业锅炉能效在线监测平台等方式，可解决或改善现有问题，进一步提高上海市在用工业锅炉的节能管理水平和能效状况，达到节能减排的目的。