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摘要：工业锅炉是一种主要的能源转换设备，除了要提供蒸汽动力给工业生产，也要满足人们的基本生活需求。在节能减排工作当中，作为高能耗设备的工业锅炉，需要进行能效测试，对能效的利用状况进行分析、诊断，以此来挖掘节能潜力，实现更好的节能效果。为此，分析工业锅炉能效测试中的问题及节能潜力，以实现热效率的提升，满足节能减排工作。
关键词：工业锅炉;能效测试;问题分析;节能措施
引言
近年来，国家在节能减排工作中取得了显著成效，但与发达国家相比，存在资源利用率低、能源消耗量过大、环境污染等严重问题，因此需要对工业锅炉做全面细致的能效测试，在设备的结构、工艺方面、技术层面等进行不断的创新和改革，攻克工业锅炉现存的状况，为节能损耗贡献力量。
1整改前测试结果
在对某单位型号为WNS4-1.25-Y（Q）1台锅炉进行定期能效测试期间锅炉安全、稳定、连续运行，锅炉在两段火（小火和大火）交替运行，不同段火下的主要测试参数天然气消耗量（B）、烟气中的含氧量（O2）、烟气中的一氧化碳含量（CO）、锅炉排烟处的排烟温度（tpy）、入炉冷空气温度（tlk）、锅炉出力（D），以上为整改前的测试参数值见表1。
从表1 中的数据可以得出以下三条结论：（1）该锅炉在小火、大火运行时，锅炉排烟处tpy不符合TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》中第八条对tpy规定值的要求，实测tpy超过规定值170℃;（2）小火运行时烟气中的含氧量过大，计算出锅炉排烟处的过量空气系数αpy不符合TSGG0002-2010中第九条对αpy规定值的要求，αpy超过规定值1.15。大火运行时，烟气中的含氧量过低，天然气未燃尽;（3）大火运行时，烟气中的一氧化碳含量过大，天然气未充分燃烧。
2测试参数数据分析
2.1 测试参数异常的原因
锅炉小火运行时存在两方面的问题：1）tpy偏高;2）αpy过大。该锅炉尾部排烟处未安装烟气节能装置，查看锅炉内检报告时，发现该锅炉烟管内侧积灰严重、外侧有水垢堆积。烟管的积灰和水垢，降低了烟管换热系数使排烟温度升高。燃烧器的进风量与天然气消耗量不匹配，进风量过大时造成烟气中的O2过大导致αpy过大。锅炉大火运行时存在两方面的问题：（1）tpy过高;（2）烟气中的CO含量过大。tpy过高的原因同小火tpy高的原因。天然气中的烃类燃烧时第一步生成CO，CO进一步燃烧生成二氧化碳，当烃类燃烧供给O2不足时烟气就会残留大量的CO。
2.2 参数异常的危害
（1）根据《工业锅炉能效测试与评价规则》中排烟热损失q2的计算公式可知，过量空气系数αpy、排烟温度tpy和排烟热损失q2成正比关系，αpy、tpy值越大q2越大，致使锅炉热效率降低。锅炉运行过程中进风量过大、排烟温度高都会导致热量不能被充分利用，造成热能的浪费。一般排烟温度每升高10～15℃，锅炉热效率下降1%。（2）天然气在缺氧条件下生成CO、CO2、炭黑等物质。炭黑是一种无定形碳，轻、松而极细的黑色粉末，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。进风量过小、CO过大导致天然气没有充分燃烧，产生炭黑。炭黑粘附在烟管内侧降低管子换热系数使热效率降低，还会造成管子局部过热降低材质使用寿命造成安全事故，此外部分炭黑會随烟气排入空气中污染环境，增大清灰工作量，从而增加维护成本。
2.3 解决方案
（1） tpy偏高，清理锅炉受热面上的水垢、炭黑，提高锅炉受热面的导热系数，增加锅炉受热面（锅炉尾部增加节能装置）或改变锅炉结构从而达到降低tpy目的。锅炉运行期间，燃料充分燃烧没有炭黑产生，锅炉的给水和锅水质量指标符合GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的要求，避免受热面上结垢、腐蚀。
（2） αpy偏大或偏小、烟气中的CO含量过大时，检查燃烧器机头内是否积有浮灰，在无浮灰的情况下，确保天然气充分燃烧且αpy符合TSGG0002-2010第九条的要求，合理调节燃烧器进风量与燃料消耗量的配比。
3整改后测试结果
在测试的过程中，测试数据如表1 所示，小火、大火运行时燃烧器的进风量和燃料消耗量的配比不是很合理。在对燃烧器的进风量和燃料消耗量配比从新调试。
燃烧器调试后小火的αpy符合《锅炉节能技术监督管理规程》的要求，大火的天然气由未完全燃烧（O2<0%，CO>10000ppm）变成完全燃烧（O2=1.68%，CO=0ppm），天然气充分利用且避免了炭黑的产生。根据公式1、2计算出调试前、后小火的αpy、q2，根据《工业锅炉能效测试与评价规则》中计算气体未完全燃烧热损失q3和散热损失q5，锅炉热效率ηj=100-（q2+q3+q4+q5+q6）结果见表2。
依据表2 得出，燃烧器调试后q2降低了5.67%，锅炉热效率提高了5.67%。
计算 出燃 烧器 调试 后Qout=2221703.17kJ/h、ηj=84.38%、Qnet，v，ar=32354.93kJ/m3，需要的天然气B=81.38m3/h。
燃烧器调试后，锅炉效率提高了5.67%，节天然气5.86m3/h。
4结束语
工业锅炉运行工况热效率简单测试可以快速判定锅炉实际运行能效状况，发现锅炉运行中存在的耗能、安全隐患问题等。发现并解决运行中存在问题，可提高锅炉安全运行系数、延长锅炉寿命、节约经济成本。此外，测试数据还可以为锅炉的节能方向、节能设计、改造提供数据支持。
参考文献：
[1] 罗凤琼，肖晖，姚虎.浅谈燃煤工业锅炉能效测试结果分析及节能措施[J].中国计量，2018（10）：52-54.
[2] 周扶林.工业锅炉系统能效主要影响因素的识别方法及节能量测量验证技术的研究[D].华中科技大学，2018.
关键词：工业锅炉;能效测试;问题分析;节能措施
引言
近年来，国家在节能减排工作中取得了显著成效，但与发达国家相比，存在资源利用率低、能源消耗量过大、环境污染等严重问题，因此需要对工业锅炉做全面细致的能效测试，在设备的结构、工艺方面、技术层面等进行不断的创新和改革，攻克工业锅炉现存的状况，为节能损耗贡献力量。
1整改前测试结果
在对某单位型号为WNS4-1.25-Y（Q）1台锅炉进行定期能效测试期间锅炉安全、稳定、连续运行，锅炉在两段火（小火和大火）交替运行，不同段火下的主要测试参数天然气消耗量（B）、烟气中的含氧量（O2）、烟气中的一氧化碳含量（CO）、锅炉排烟处的排烟温度（tpy）、入炉冷空气温度（tlk）、锅炉出力（D），以上为整改前的测试参数值见表1。
从表1 中的数据可以得出以下三条结论：（1）该锅炉在小火、大火运行时，锅炉排烟处tpy不符合TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》中第八条对tpy规定值的要求，实测tpy超过规定值170℃;（2）小火运行时烟气中的含氧量过大，计算出锅炉排烟处的过量空气系数αpy不符合TSGG0002-2010中第九条对αpy规定值的要求，αpy超过规定值1.15。大火运行时，烟气中的含氧量过低，天然气未燃尽;（3）大火运行时，烟气中的一氧化碳含量过大，天然气未充分燃烧。
2测试参数数据分析
2.1 测试参数异常的原因
锅炉小火运行时存在两方面的问题：1）tpy偏高;2）αpy过大。该锅炉尾部排烟处未安装烟气节能装置，查看锅炉内检报告时，发现该锅炉烟管内侧积灰严重、外侧有水垢堆积。烟管的积灰和水垢，降低了烟管换热系数使排烟温度升高。燃烧器的进风量与天然气消耗量不匹配，进风量过大时造成烟气中的O2过大导致αpy过大。锅炉大火运行时存在两方面的问题：（1）tpy过高;（2）烟气中的CO含量过大。tpy过高的原因同小火tpy高的原因。天然气中的烃类燃烧时第一步生成CO，CO进一步燃烧生成二氧化碳，当烃类燃烧供给O2不足时烟气就会残留大量的CO。
2.2 参数异常的危害
（1）根据《工业锅炉能效测试与评价规则》中排烟热损失q2的计算公式可知，过量空气系数αpy、排烟温度tpy和排烟热损失q2成正比关系，αpy、tpy值越大q2越大，致使锅炉热效率降低。锅炉运行过程中进风量过大、排烟温度高都会导致热量不能被充分利用，造成热能的浪费。一般排烟温度每升高10～15℃，锅炉热效率下降1%。（2）天然气在缺氧条件下生成CO、CO2、炭黑等物质。炭黑是一种无定形碳，轻、松而极细的黑色粉末，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。进风量过小、CO过大导致天然气没有充分燃烧，产生炭黑。炭黑粘附在烟管内侧降低管子换热系数使热效率降低，还会造成管子局部过热降低材质使用寿命造成安全事故，此外部分炭黑會随烟气排入空气中污染环境，增大清灰工作量，从而增加维护成本。
2.3 解决方案
（1） tpy偏高，清理锅炉受热面上的水垢、炭黑，提高锅炉受热面的导热系数，增加锅炉受热面（锅炉尾部增加节能装置）或改变锅炉结构从而达到降低tpy目的。锅炉运行期间，燃料充分燃烧没有炭黑产生，锅炉的给水和锅水质量指标符合GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的要求，避免受热面上结垢、腐蚀。
（2） αpy偏大或偏小、烟气中的CO含量过大时，检查燃烧器机头内是否积有浮灰，在无浮灰的情况下，确保天然气充分燃烧且αpy符合TSGG0002-2010第九条的要求，合理调节燃烧器进风量与燃料消耗量的配比。
3整改后测试结果
在测试的过程中，测试数据如表1 所示，小火、大火运行时燃烧器的进风量和燃料消耗量的配比不是很合理。在对燃烧器的进风量和燃料消耗量配比从新调试。
燃烧器调试后小火的αpy符合《锅炉节能技术监督管理规程》的要求，大火的天然气由未完全燃烧（O2<0%，CO>10000ppm）变成完全燃烧（O2=1.68%，CO=0ppm），天然气充分利用且避免了炭黑的产生。根据公式1、2计算出调试前、后小火的αpy、q2，根据《工业锅炉能效测试与评价规则》中计算气体未完全燃烧热损失q3和散热损失q5，锅炉热效率ηj=100-（q2+q3+q4+q5+q6）结果见表2。
依据表2 得出，燃烧器调试后q2降低了5.67%，锅炉热效率提高了5.67%。
计算 出燃 烧器 调试 后Qout=2221703.17kJ/h、ηj=84.38%、Qnet，v，ar=32354.93kJ/m3，需要的天然气B=81.38m3/h。
燃烧器调试后，锅炉效率提高了5.67%，节天然气5.86m3/h。
4结束语
工业锅炉运行工况热效率简单测试可以快速判定锅炉实际运行能效状况，发现锅炉运行中存在的耗能、安全隐患问题等。发现并解决运行中存在问题，可提高锅炉安全运行系数、延长锅炉寿命、节约经济成本。此外，测试数据还可以为锅炉的节能方向、节能设计、改造提供数据支持。
参考文献：
[1] 罗凤琼，肖晖，姚虎.浅谈燃煤工业锅炉能效测试结果分析及节能措施[J].中国计量，2018（10）：52-54.
[2] 周扶林.工业锅炉系统能效主要影响因素的识别方法及节能量测量验证技术的研究[D].华中科技大学，2018.