0、引言
為了履行特種設備安全與節能的監管職責，國家質檢總局相繼于2009年7月頒發了《高耗能特種設備節能監督管理辦法》（以下簡稱《辦法》）、2010年8月30日頒布了TSG G0002-2010鍋爐節能技術監督管理規程（以下簡稱《規程》）和TSG G0003-2010工業鍋爐能效測試與評價規則(以下簡稱《規則》2個節能技術規范，以加強高耗能特種設備節能審查和監管，提高能源利用效率，促進節能降耗。總局要求不但對在用的高耗能特種設備進行能效測試，而且對高耗能特種設備的新產品也要進行能效測試。鍋爐是能耗最大的特種設備，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，測試后發現主要存在如排煙溫度過高、爐渣可燃物含量大、過量空氣系數過大等問題，嚴重影響鍋爐效率，如何提高鍋爐使用效率、減少燃料消耗，是“建設節約型社會”的要求，也是廣大使用鍋爐業主的迫切需求。現根據1臺SZL10-1.6-AII鍋爐能效測試及改造后的對比結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。該爐的設計參數如下：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，發現存在出力不足，燃燒不充分的現象，嚴重影響企業生產。2011年08月，江蘇省特檢院常州分院應用戶要求對該臺鍋爐進行了能效測試，以對該鍋爐的現狀進行節能診斷，找出問題所在，為下一步的改造方案提供重要依據。
1.1測試按照《規則》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）。 測試結果按照總局頒布的《規程》進行匯總及評價（見表1）。
從測試結果匯總表看到鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數。均大大超過《規程》要求，爐渣可燃物含量C、飛灰可燃物含量超過GB/T 17954-2007工業鍋爐經濟運行標準的相關要求，鍋爐效率則遠低于《規程》規定的目標值，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
能效測試結束后對該臺鍋爐進行停爐內部檢驗，發現鍋筒內壁結垢1.0 mm~1.5 mm，覆蓋率達60%左右；對流管內部結垢2 mm~3 mm，垢樣分析結果為白色碳酸鹽水垢。爐膛內水冷壁管和對流段水管積灰嚴重。
對鍋爐運行記錄、水質化驗記錄檢查發現，該廠采用地下水及生產工藝回水作為鍋爐水源，水處理設備不但要提供鍋爐所用軟水，還要提供反應釜所用冷凝水，近幾年由于生產規模的不斷擴大，現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。
對鍋爐輔機設備檢查發現，省煤器積灰嚴重，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；引風機開度調節裝置采用人工調節，在使用過程中由于爐膛有正壓燃燒現象，引風機被司爐人員調至最大開度運行。
2、原因分析
結合鍋爐的能效測試數據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鍋爐結垢、積灰嚴重，降低了鍋爐的熱效率。水垢的導熱系數大約只有鋼板的1/10~ 1/100，也就是說如果有0.1 mm厚的水垢附著在鋼板上，其熱阻相當于加厚了幾毫米到幾十毫米；受熱面嚴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，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。據估算，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、引風機長期在最大開度下運行，導致鍋爐過量空氣系數偏高，也是造成鍋爐熱效率低的重要因素。過量空氣系數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o與熱損失q的關系見圖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，可以看出當過量空氣系數超過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。所以應該在保證燃燒的前提下采用低過量空氣系數，如果過量空氣系數過大，爐膛內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的顆粒燃料的生物質鍋爐，如下圖所示：
3、解決方案
根據影響熱效率的原因分析，對該臺鍋爐采取以下解決方案：a）更新水處理設備，根據生產和鍋爐用水需要，重新計算交換器容量，安裝新水處理設備，該項投資13.5×10
4元；b）由于該鍋爐結垢比較嚴重，故聘請有資質化學清洗單位采用化學清洗和機械除垢相結合方法進行除垢，清洗后檢驗發現鍋筒內水垢已基本清除，水管內水垢厚度<1.0 mm，該項工作花費8×10
4元；c）鑒于該爐排煙溫度過高，且省煤器經常堵塞，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8.5×10
4元；d）修補落渣斗破損處，進一步檢查煙、風道漏風之處，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，減少鍋爐排煙損失；e）建議廠方按照《規程》要求將來應加裝燃燒自動調節裝置，以滿足燃燒及負荷調整的需要，并保證鍋爐熱工工況穩定、高效，并防止受熱面結渣及結焦。
整個項目改造歷時近1個月，改造結束后再次對鍋爐進行能效測試，結果匯總見表2。
根據鍋爐運行臺賬，同1臺鍋爐，改造前5天燃煤使用平均數約40 t/d，改造后5天燃煤使用平均數：38 t/h，每天能節省燃煤約2t，按照每噸煤1 000元計算，每天節省費用約2 000元，這樣不到6個月就可以全部收回改造投資，給企業帶來可觀的經濟效益。
4、結語
鍋爐自誕生之日起就在國民經濟中扮演了重要的角色，在電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等工業行業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，據統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，使特種設備檢驗檢測機構和鍋爐使用企業實現了雙贏，也為以后鍋爐能效測試工作的開展提供了有益的經驗。
