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谈燃煤工业锅炉能效测试法规

2019/11/14 阅读:

【摘要】本文针对我国燃煤工业锅炉能效现状及实际能效测试中遇到的问题,对现行测试法规进行了分析,并建议应将锅炉㶲效率测试方法合理的引入法规中,形成更为科学的测试和评价体系。

【关键词】工业锅炉;测试法规;热效率;㶲效率

我国燃煤工业锅炉(以下简称锅炉)数量大、分布广、种类多,其能源消耗和污染物排放长年高居不下,已严重影响我国的经济发展和人民的生活质量。据统计,我国在用锅炉平均热效率仅为70%[1],烟尘、SO2和NOX排放量分别占全国总排放量的33%、27%和9%左右[2]。为完成我国锅炉节能减排任务,原国家质检总局将锅炉的节能管理与安全监察置于同等重要的地位。2009年,颁布的《高耗能特种设备节能监督管理办法》[3]从法律层面对锅炉的生产单位、使用单位、监管机构、检验检测机构提出了节能环保的总体要求;2010年,颁布的TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》[4](以下简称规程),从锅炉的设计、制造、安装、改造与维修、使用管理、检验检测和能效测试、监督管理等方面对影响锅炉热效率的因素进行相关要求;同时出台TSGG0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》[5](以下简称规则),对锅炉能效测试的方法、条件、项目等进行规定。两部部门规章的颁布具有重要意义,标志着我国锅炉能效测试工作进一步得到重视,已从自愿测试步入到强制测试的时代。2015至2017年,原国家质检总局连续3年开展锅炉节能减排攻坚战,推动我国锅炉向节能减排方向发展[6-8]。但锅炉能效测试方法实施几年来,锅炉能耗高、污染重的问题仍未能解决,基于我国锅炉能效现状及能效测试在实际应用中遇到的瓶颈,对《规程》和《规则》所提供的能效测试方法进行分析,旨在找出测试方法的优缺点、提出实施改进建议,实现锅炉节能高效运行。

1测试法规分析

《规则》将锅炉能效测试方法分为4类:锅炉运行工况热效率简单测试(以下简称简单测试)、锅炉运行工况热效率详细测试(以下简称详细测试)、锅炉定型产品热效率测试(以下简称定型测试)和锅炉及其系统运行能效评价(以下简称系统测试),如表1所示。其中,数据的采集和部分计算公式按照国家标准GB/T10180-2017《工业锅炉热工性能试验规程》[9]的相关方法进行。《规程》对4类测试方法的测试对象、应用时机等做了相关规定,结合表1具体要求如下:1)简单测试的测试对象是在用锅炉。国家强制要求在用锅炉使用单位每2年应当委托测试机构对所使用的锅炉进行一次测试,测试工作可与锅炉的外部检验同时进行。开展简单测试工作的测试机构须取得计量认证证书,并经管理部门核准。2)详细测试的测试对象是在用锅炉。当锅炉的简单测试结果低于国家规定限定值的90%,或者使用单位要求对锅炉进行节能诊断时,测试机构应当对该锅炉进行详细测试。测试后,测试机构应对测试数据进行分析,为使用单位进行节能改造和确定合理的运行参数提出整改建议。开展详细测试工作的测试机构须取得相应资质。3)定型测试的测试对象是锅炉产品。锅炉制造单位应当保证锅炉产品能效达到规定指标要求,不得制造国家政策明令淘汰的高耗能锅炉产品,且定型测试热效率结果应当不低于《规程》规定的限定值。开展定型测试工作的测试机构须取得相应资质。4)系统测试的测试对象是在用锅炉。系统测试不是国家强制要求的,对于有条件的锅炉使用单位国家鼓励其对锅炉进行系统测试。系统测试是锅炉使用单位的自愿行为,无需取得计量认证,无需经管理部门核准。

2测试方法优缺点

2.1简单测试优缺点

简单测试优点:首先,测试参数少,减轻了测试工作量,使有限的测试人员能够在短时间内完成大量的测试任务;其次,该测试方法简单、易操作,对测试人员水平要求不高,不易造成错误的测量数据;最后,减轻了测试成本,并且能够反映影响锅炉热效率的主要矛盾。2010年以来简单测试方法已实施9年,但锅炉节能减排效果不显著。其原因是简单测试仅基于热力学第一定律,用能量数量上的高低来评价锅炉的能源转化情况,不能全面的体现能源的本质。能量损失的本质是由于能量在转化过程中的不可逆现象导致的。在封闭的系统中,两个存在温差的物体之间的换热、流体在设备中的节流流动、两个物体之间的摩擦、物质的扰动和扩散等现象,都产生了不可逆的㶲损失。因此,应将文献[10]中锅炉㶲效率测试方法合理的引入测试和评价体系内,从而真实且全面的反映出锅炉能源转化效率的优劣,寻求节能运行和节能改造的方向。

2.2详细测试优缺点

详细测试方法的优点:无需在额定工况下进行测试,可反映所测锅炉的实际运行状况,具有操作具体化、计算详细化的优点,且通过反平衡测试可以找出影响锅炉热效率的薄弱环节,进而提出节能改造建议。但对于负荷波动大、吨位小、数量多、分布广的在用锅炉而言,应用该测试方法存在一定困难。首先,测试时间长,如SHL型锅炉,测试时间应不少于4h,且测试期间要求锅炉运行工况保持稳定,对于大部分负荷波动大的在用锅炉很难找到符合要求的长时间的稳定工况;其次,测试项目多,测试费用相对较高,使得锅炉使用单位不易接受,对于小型锅炉该测试方法实际应用不多;最后,详细测试仅基于热力学第一定律。

2.3定型测试优缺点

通过定型测试,可以从源头上控制新生产和安装锅炉的效率,同时也督促设计单位,设计出更高效和节能的锅炉,以提高市场竞争力。我国锅炉制造企业不断提高设计水平、改进制造工艺,新生产的锅炉产品无论是设计热效率、还是实测定型产品热效率均达到或超过《规程》规定的目标值。但目前数量多、分布广的在用锅炉依然是效率低、能耗高、污染重,其原因是多数锅炉处于低负荷参数运行状态,“大马拉小车”问题普遍存在,一方面使用单位在购买锅炉时一般留有较大的富余量,一方面由于生产工艺原因造成锅炉实际运行负荷波动大。因此,表面上看通过定型测试从源头上控制了新生产和安装锅炉的效率,但只有提高数量大、分布广、运行参数各异的在用锅炉热效率,才能从根源上解决锅炉节能减排问题。同时,定型测试仅基于热力学第一定律。

2.4系统测试优缺点

系统测试是通过对锅炉及其系统在一个生产周期内(至少为1个月)总输出热量和总输入热量进行数据统计,并计算和分析确定其平均能耗,进而对锅炉及其系统的总体能耗情况进行评价。应用系统测试方法存在的困难在于:统计周期过长,一般以月、季、半年、一年为周期,这样长的测试周期在统计数据时很容易造成大的误差;对测试仪器、仪表的精度、稳定性要求高,投入资金多;采集与测试工作量大,人工费用高。因此,该测试方法实际应用的很少。

3结论

本文总结了我国现行能效测试法规,分析了能效测试方法的优缺点,得到以下结论:1)锅炉节能减排效果不显著的原因是,4种能效测试方法均基于热力学第一定律,应将锅炉㶲效率测试方法合理的引入法规中,形成更为科学的测试和评价体系。2)简单测试测试项目少,反映的锅炉能耗问题不够全面;详细测试测试时间长、项目多,测试费用高,锅炉使用单位不易接受,应用起来存在一定困难;在用锅炉的运行参数往往与设计参数相差很大,定型测试不能从根源上解决锅炉节能减排问题;系统测试统计期过长,误差大,投入资金多,无评定指标,对于小型锅炉不适合。3)简单测试的优点特别明显,测试参数少,简单、快捷、易操作,测试工作量小且成本低,能够反映影响锅炉热效率的主要矛盾。

【参考文献】

[1]原国家质量监督检验检疫总局.“十三五”高耗能特种设备节能减排发展规划(征求意见稿)[DB/OL].

[2]国家发展和改革委员会.关于印发燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案的通知:发改环资〔2014〕2451号[A].2014-10-29.

[3]原国家质量监督检验检疫总局.高耗能特种设备节能监督管理办法:总局第116号令[A].2009-07-03.

[4]锅炉节能技术监督管理规程:TSGG0002-2010[S].

[5]工业锅炉能效测试与评价规则:TSGG0003-2010[S].

[6]原国家质量监督检验检疫总局.质检总局关于印发燃煤锅炉节能减排攻坚战工作方案的通知:国质检特〔2015〕152号[A].2015-04-15.

[7]原国家质量监督检验检疫总局.质检总局特种设备局关于继续开展燃煤锅炉节能减排攻坚战的通知:质检特函〔2016〕21号[A].2016-04-26.

[8]原国家质量监督检验检疫总局.质检总局特种设备局关于进一步推进燃煤锅炉节能减排攻坚战的通知:质检特函〔2017〕10号[A].2017-03-17.

[9]工业锅炉热工性能试验规程:GB/T10180-2017[S].[10]工业锅炉㶲效率测试技术规程:DB21/T2567-2016[S].

作者:谭凤科 单位:营口技师学院

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