工业锅炉节能技术 锅炉安全监察人员节能知识培训讲义

范北岩中国特种设备安全与节能促进会,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三期锅炉安全监察人员节能知识培训,工业锅炉节能技术,引言燃煤工业锅炉是我国能源利用系统中至关重要的能源加工生产设备、转换设备，“量大面广”，在国民经济发展的各个领域发挥着巨大的作用，为工业生产和人们日常生活提供蒸汽、动力和热能。在用能系统中，工业锅炉作为处于中间环节的设备，不是孤立存在的。其型式、参数、性能、效率与使用的燃料品种和终端用户对其热能产品形式、供应方式的需求都有着紧密的联系。所以，研究燃煤工业锅炉节能必然涉及到能源（供应）状况以及终端用户对其产品的使用需求。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,锅炉安全监察人员节能知识培训,主要内容第一部分  能源的使用、节约及途径 第二部分  锅炉及锅炉系统 第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向 第四部分  工业锅炉能效系统评价,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,锅炉安全监察人员节能知识培训,一、我国所面临的能源现状 1、我国的一次能源结构、消费及前瞻我国是一个人口大国，是一个人均占有能源储量低的国家，一次能源结构以煤为主，被形容为“贫油、少气、富煤”。几十年来，无论是计划经济时期，还是改革开放市场经济阶段，煤炭一直占较大比重，较长一段时间在70%上下浮动。1955年2014年中国能源结构图,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,近几年年来，虽然由于强调清洁能源使用和经济增长速度放缓的原因，能源结构得到一定改善，煤炭消费总量首次下降，从2013年的24.8亿吨标准煤左右下降到2014年的24.7亿吨标准煤左右，下降了0.1亿吨标准煤，占比为64.2%，2015年煤炭消费比重64 %，略有下降。所以说，煤炭仍然是中国能源消费的主导燃料，在未来相当长的时期内这一格局很难改变。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第一部分  能源的使用、节约及途径,2、我国一次能源的消耗情况长期快速发展使我国能源总消耗量始终保持高速增长，2010年能源消费总量、发电总量均超过了美国成为世界第一大能源生产与消费国、第一大煤炭生产与消费国，大大突破了国家发改委2005年制定的节能中长期规划的预期。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,从数据可以看出，2000年2010年期间，我国能源消费总量、发电总量随着经济建设的快速发展呈现了较大幅度增长。以发电总量为例：1995年我国全年发电总量1.01万亿kWh，2000年为1.47万亿kWh，2004年达到2.19万亿kWh，增速与美国增速相当，用了9年时间。随后我国仅用了两个3年的时间，全年发电总量在2007年达到3.28万亿kWh，2010年我国全年发电总量4.14万亿kWh，而美国从2万亿kWh 到4万亿kWh用了29年的时间。以“两高一资”产业为主导的高速经济发展模式，实现了我国经济建设举世瞩目的跨越式增长，GDP总量位居世界第二位；同时，“资源型”、“粗放型”的特质，也导致了能源利用系统效率低、能源需求的高度紧张和对环境的严重污染。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,随着产业结构调整，经济增长速度放缓和节能工作的成效，近年全年能源消费总量增速有所下降，2014年我国能源消费总量为38.4亿吨标准煤左右，同比只增长2.2%，2015年增长0.9%，能源消费和生产增速放缓，但仍是全球最大的能源消费增长市场，能源消费总量还在上升。有报告数据显示，目前我国GDP总量、能源消费总量分别占世界总量的10%和20%，节能减排形势依然不容乐观。主要表现为： 单位GDP能耗依然较高，约为世界平均水平的2倍以上 ，能源对经济增长的“瓶颈”效应越来越明显。 石油对外依存度过大，已接近60%。 非化石能源发展缓慢，短期内替代作用不明显。 煤炭利用能效偏低，环境污染严重，治理难度大。 能源利用系统损失、浪费严重，影响因素复杂。就总体而言，简单、快速节能减排措施的“红利”已基本释放，未来取得成效的难度将持续加大。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,3、实行总量控制，建设节能型国家是长期的战略选择现在我国的年人均能耗水平只有2.5吨标准煤，已经达到世界平均水平，但仅为美国的30%，日本的50%。进入21世纪以来，中国人均一次能源消费量年均增速为7.35%，远高于世界同期1.19%的平均水平。有机构从正常人口增长和用能水平增长的角度进行测算，如果不对能源消费总量进行控制，到2030年，我国一次能源消费总量可能接近或超过70亿吨标准煤（达到日本现在人均水平），将会极大的加剧世界能源紧张状况。为了进一步提高人民生活质量和保证经济的稳定发展，国务院办公厅2014年6月下发了能源发展战略行动计划（2014-2020年），提出了节约优先战略方针，把节约优先贯穿于经济社会及能源发展的全过程，集约高效开发能源，科学合理使用能源，大力提高能源效率，加快调整和优化经济结构，推进重点领域和关键环节节能，合理控制能源消费总量，以较少的能源消费支撑经济社会较快发展。到2020年，一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，煤炭消费总量控制在42亿吨左右。,4、锅炉用煤在一次能源消耗中的比重我国是世界上锅炉保有量最大的国家，保有量约63.5万台，按照用途的不同，锅炉可分为电站锅炉、工业锅炉（包括生活用锅炉）。锅炉是我国首要的能源消费装置，同时受以煤为主的能源消费结构的影响，锅炉用煤超过了全国煤炭消费的70%，同时也是重要污染源。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,截至2012年底，我国工业锅炉保有量62.4万台，容量近290万蒸吨。工业锅炉年能源消费量约6.4亿吨标准煤，占全国能源消费总量的20%。,5、实现节能减排目标的主攻对象长期以来，与电站锅炉相比，工业锅炉单台容量较小、量大面广、设备技术水平与运行管理水平较低，特别是燃煤工业锅炉运行效率与国际先进水平差距较大，节能减排潜力较大。因此，我国在上世纪“八十年代”初期、“九十年代”中后期的两次节能工作突出的阶段中，工业锅炉都是主要工作重点，产品技术水平和质量也都产生了不同程度的提高。进入二十一世纪后，伴随着经济的高速发展突显的能源供应紧张，作为工业生产和居民生中的重要能源转换设备，工业锅炉在用量和耗能量不断增加，以提高热效率为核心的燃煤工业锅炉节能在 “十一五”和“十二五”节能规划中始终是工作重点。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,目前，我国工业锅炉以燃煤锅炉为主，约占总容量的77.3%；其次为燃气锅炉，约占11.2%，燃油锅炉约占4.4%，其余为沼气、秸秆等生物质燃料锅炉和电加热锅炉。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,燃煤工业锅炉年消耗7亿吨原煤，仅次于电站锅炉，是我国第二煤炭消耗装置，年排放烟尘410万吨、二氧化硫570万吨、氮氧化物200万吨，分别占全国排放总量的40%、27%、9%左右，在国内部分重点城市污染排放比例已经超过电站锅炉。,因此，工业锅炉是实现节能减排目标的主攻对象。,相关节能主管部门、机构、专家学者一再强调能源结构调整，主张通过能源结构调整，加大清洁燃料和非化石能源比例，来实现节能减排的目的，但从我国能源构成、新能源技术发展等客观状况分析，在未来相当长的时期内，一次能源以煤为主的格局很难有根本性改变，节能减排目标的实现必须立足于煤炭的清洁利用。因此，燃煤工业锅炉的节能减排任重道远，只有不断的提高燃煤工业锅炉技术，提高燃煤工业锅炉运行效率，降低污染物排放，才能有效的实现工业锅炉对节能减排贡献。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,二、节能的定义 1、节能技术的定义研究和讨论燃煤锅炉节能技术要依靠和遵循正确的基础理论，首先要明确节能的定义。节能按照世界能源委员会1979年提出的定义是：采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。 2、狭义节能狭义节能是指节约煤炭、石油、电力、天然气等能源。狭义节能内容体现在从能源资源的开发，转换与输配，直到用户消费过程中的各个环节。 3、广义节能广义节能是除狭义节能内容之外，还包括了：如节约原材料消耗，提高产品质量、劳动生产率、减少人力消耗、提高能源利用效率等内容。从通常的意义来讲，节能就是尽可能地减少能源消耗量，生产出与原来同样数量、同样质量的产品；或者是以原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,三、节能技术手段的分类 1、按本质分类节能定义中的“一切措施”包括了针对设备、设施“硬件”方面的技术手段，也包括了人为因素“软件”方面的行为手段。如设备设施在生产过程中的设计、使用过程中的操作和管理，以及相关法规、标准、规章制度建立和执行等，都属于“软件”的广义范畴。“硬件”措施通过“软件”措施发挥作用。节能技术的“一切措施”只有“软”、“硬”融合才能产生效应，成为“技术可行的”。 2、按系统分类完整的能源利用系统一般由能源资源的开发生产、加工转换、输配、终端用户使用四个基本过程构成，或称之为四个基本系统。各个系统由于功能的不同，所对应的节能措施通常也被划归不同类别。由于设备设施是构成整个能源利用系统的本质和决定效率的基础，而其功效又是通过系统来实现的，因此，无论是针对设备设施的节能技术，还是针对系统“的节能技术，都是相互关联、相互作用、相互影响。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,3、按内容和目的进行分类从内容和目的进行分类，又可分为：提高能源资源开发品质和生产效率方面的。减少加工转换、输配过程损失方面的。促进终端用户用能功效方面的。鉴于本次主要研究和讨论燃煤工业锅炉的节能技术，因此，以下所涉及概念、技术等均已锅炉及系统为对象来论述。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,四、单一产品节能的概念及技术单一产品是指独立、完整的设备或装置。提高单一产品能效是节能的基础。 1、产品节能的概念是指工业锅炉主机、辅机、附件、仪表等产品在生产、使用的各个环节对资源、能源和人力工时的消耗。 2、产品能效指标 是指工业锅炉的热效率、受热面蒸发率、单位容量金属消耗量和配套辅机的电功率等。不同燃料、不同介质、不同用途的锅炉对各项指标要求是不同的。 3、产品节能技术是指工业锅炉主、辅机的节能技术，主要是围绕着运行过程中燃料的充分燃尽、高温烟气与介质（工质）的高效传热、减少各项热损失进行的具体措施。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,五、系统节能的概念及基本考虑就工业锅炉而言，任何单一产品节能技术的应用和效果都是通过系统来实现的。 1、系统节能的概念系统节能有两个含义：一个是指对具体由单一设备设施组成的某个专业系统整体的节能。对工业锅炉节能来说，是指由锅炉主机、辅机、附件、检测计量仪表（装置）及自动控制系统组成的具体的硬件系统的节能。另一个是指针对某个领域或某个行业全面系统的开展节能工作。对于工业锅炉节能来说，是指在工业锅炉的生产、使用、监督管理等的全过程中，系统、全面实施节能技术措施的活动。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,2、系统能效指标工业锅炉系统的能效指标指运行工况下各项指标，通常由系统能源转换效率和单耗（单位输出热量的综合能耗、单一品种能能源消耗、物料消耗）组成。主要有以下几个： 系统能量转换率，也是锅炉系统热效率，通过系统热平衡进行计算，即锅炉系统输出的有效能量占输入能量的百分比（%）。 单位输出热量燃料消耗量，是锅炉系统生产输出单位蒸发量或单位输出热量使用的燃料量，用kgce/(t/h)或kgce/(GJ)表示。 单位输出热量电消耗量，是锅炉系统生产输出单位蒸发量或单位输出热量锅炉系统的用电量，用kWh/(t/h)或kWh/(GJ)表示。 单位输出热量水消耗量，是锅炉系统生产输出单位蒸发量或单位输出热量锅炉系统的用水量，用kg/(t/h)或kg/(GJ)表示。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,为了便于对工业锅炉系统能效进行评价或对能效进行分等比较，JB/T50158工业锅炉房能耗分等引入了“吨标准蒸汽” 进行工业锅炉系统单耗指标计算，这一指标是指整个系统每生产1吨标准蒸汽所耗用多少千克标准煤量。能耗包括统计期内系统燃料总消耗量、电总消耗量、水总消耗量；输出能量（热量）包括统计期内系统输出的过热蒸汽量、饱和蒸汽量、热水量。按照规定的折标系数，将能耗折算成标准煤量（1kg标准煤的发热量约为29300 kJ/kg或7000kcal/kg），输出能量（热量）折算成标准吨蒸汽（1吨标准蒸汽的热量约为2.5GJ或60104 kcal），然后进行单耗计算。监督检验机构、评价机构或锅炉使用单位可以按JB/T50158工业锅炉房能耗分等标准，对使用工业锅炉系统进行能效评价或能耗等级评定。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,3、影响系统能效的主要因素当前，影响工业锅炉系统能效的直接因素有以下几个方面： 政策、法规、技术标准。 产品设计与制造。 系统设计。 热工监测、计量与自动控制。 运行能效管理。 维护保养。影响工业锅炉系统能效的间接因素有以下3个方面：燃料的品种、质量。燃料供应及输送方式。终端用户的需求和工艺。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,4、系统节能技术工业锅炉系统节能技术是指锅炉主机节能以外的，针对系统（配置）的节能技术，归纳起来有以下几个大类： 节电技术，使用高效节电型设备，改造效率低、耗电高的设备。 余热回收，对锅炉尾部高温烟气、用热设备产生的高温冷凝水和锅炉排污水中的热能进行回收利用，以提高能源的利用率。 节水技术，冷凝水回收，排污水回收和处理，节约用水。 监测、计量与自动控制，通过对工业锅炉系统运行中各个参数和相关指标的监测、计量，为锅炉系统的控制提供依据；实现自动控制、智能控制，使整个系统高效、安全运行。 分时分区供热，按照用户的需求不同，通过系统设置和制定科学、合理的系统运行模式，减少浪费。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,工业锅系统炉节能是一项复杂的系统工程，任何一项技术的作用都是相对的、局部的，效果是有限的，但又是必要的。工业锅炉节能工作需要在各个环节系统、全面的进行，才能真正实现节能目标。系统节能技术的选择、实施，要经过定量的计算和必要的技术设计，才能有效降低能源的损失与浪费。基本原则是： 在现有技术基础上可以实现。 经济上有合适的投入产出比。 不增加或减少对环境的污染。 促进生产与生活水平的提高。 有效降低能源的损失与浪费。我国电站锅炉、燃油燃气工业锅炉产品技术水平较高，设计效率和运行效率与国际先进水平相当；燃煤工业锅炉产品技术水平参差不齐，系统运行能效偏低，节能空间较大。因此，锅炉节能基本都是围绕着燃煤工业锅炉产品及系统展开的。,第一部分  能源的使用、节约及途径,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,燃煤工业锅炉节能都是围绕着锅炉及系统展开的，节能技术是针对锅炉主机、辅机、热仪表（装置）及自动控制装置所研究开发的。 一、锅炉及附属设备燃煤工业锅炉按照燃烧方式可分为层燃锅炉（容量占比95%）、室燃锅炉和流化床锅炉；按介质可分为蒸汽锅炉、热水锅炉和有机热载体锅炉；按燃料品种可分为燃固体燃料、液体燃料、气体燃料锅炉。锅炉本体必须配备必要的辅属设备（系统）才能实现正常运行。 1、锅炉主机燃煤工业锅炉主机有以下几个部分构成： 燃烧组件（上煤装置、燃烧设备、燃烧室、配风装置、空气预热器、烟风道等）。 汽、水系统（锅筒、联箱、炉膛水冷壁、过热器、对流管束、省煤器等）。 、锅炉范围内管道、仪表阀门等。 钢架、炉墙、绝热及保温等。,第二部分  锅炉及锅炉系统,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,2、锅炉辅机设备（系统） 燃料供应系统，主要包括燃料的储存、加工和输送装置。 鼓、引风系统，主要包括鼓风机、引风机、风道、烟道和烟囱等。 给（补）水系统，主要包括给水泵（热水锅炉为补水泵和循环水泵）、水处理设备、水箱、管道、阀门等。 除灰、除渣系统，主要包括各式除渣机、集灰器、水利或机械输送装置等。 烟气净化系统，主要包括除尘、脱硫、脱硝等设备。 热力管道和输配系统，主要包括管道、阀门、分集水器（蒸汽锅炉为分汽缸）等。 3、安全附件锅炉安全附件是保证锅炉安全运行必须配备的装置，主要有安全阀、压力表、水位计（蒸汽锅炉）、排污装置、连锁保护装置等。,第二部分  锅炉及锅炉系统,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,二、热工仪表及自动控制系统锅炉热工仪表及自动控制系统是现代锅炉及相关系统安全、经济运行必不可少的部分，作用是监测和显示锅炉及相关系统各点参数和状况，对水、电、燃料的消耗和热量输配进行计量，实现锅炉及相关系统的自动调节和安全保护。主要包括温度计、压力表、流量计、热量表、氧量表、电动调节阀和执行机构、计算机和软件等。 三、锅炉系统锅炉系统由锅炉主机、辅机设备、安全附件、热工仪表、自动控制装置构成。按照功能通常可进一步细分为： 燃料供应系统、燃烧系统、灰渣系统 汽、水系统及水处理系统（过滤、软化、除氧） 烟、风气系统及烟气净化系统 电气及热工控制系统,第二部分  锅炉及锅炉系统,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,一、对国产燃煤工业锅炉产品的基本评价 1、国产燃煤锅炉设计及制造处于国际较高水平我国的燃煤工业锅炉在经历了两次主要的以提高热效率为核心的性能的提升，产品设计及制造基本处于国际较高水平。一次是上世纪八十年代初国家根据节能的需要，为了淘汰考克兰、兰开夏、铸铁锅炉等一批金属消耗量大、热效率低的“煤老虎”锅炉，原机械部组织了全国以制造企业牵头的产学研相结合的“燃煤工业锅炉新产品联合设计”，并联合八个部委分期分批淘汰了大量热效率低、污染严重的老旧型号锅炉，使产品设计效率由原来的60%70%提高5个百分点以上。第二次是上世纪九十年代末至本世纪初，借助全球环境基金会资助的“GEF高效工业锅炉”项目，通过技术引进所带动的燃煤工业锅炉热效率、辅机性能、设计方法和标准等诸多方面技术进步，新产品热效率提高到75%80%，较大容量的甚至达到84%。,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,2、针对特定热用户的非定型化设计还存在差距由于长期受计划经济的影响，工业锅炉“多品种适应多用途”并未得到很好的发挥。统一的标准型号、统一标准参数、统一的设计煤种和批量生产，使产品缺少“个性”。 3、产品必配监测、计量仪表及控制装置水平较低燃煤工业锅炉产品出厂时缺少必要的运行能效监测、计量仪表或装置的配备，导致锅炉运行期间无法根据工况的变化，及时、科学的调整运行参数，使整个锅炉系统难以在最佳匹配的状态下运行。 4、工业设计水平较低技术开发、产品设计与制造工艺、生产脱节，制造企业很少具有真正意义上的新产品开发能力，上千家工业锅炉制造企业，真正具有产品设计能力的不足百家，产、学、研相结合的创新模式还不普遍，大部分制造企业的新产品设计处于“简单重复”的水平，产品性能方面缺陷得不到及时的完善。,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,二、对国内燃煤工业锅炉系统现状水平的基本评价 1、锅炉系统运行能效水平低，提升空间大虽然我国工业锅炉在制造、安装、监管、使用、管理、维护方面均取得了不少的成绩，但由于工业锅炉基数大、烧原煤、地区经济差异、节能监管工作起步晚等诸多原因，一些以往难以有效解决的问题和不足依然存，导致了工业锅炉系统运行能效仍然偏低，还有较大提升空间。 2、运行效率低于设计效率 运行工况与设计工况不符，对用户热负荷变化适应性低，机组配置不合理，风机、水泵等辅机设计裕量偏大，主、辅机匹配性差。 入炉煤质与设计煤质不符，长期以来，受煤炭生产供应体制和能源紧张的影响，工业锅炉专用燃料供应系统一直没有建立，以燃用未经洗选加工的原煤为主。虽然GB/T18342链条炉排锅炉用煤技术条件对层燃锅炉用煤提出了最基本的要求，但实际当中得不到,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,贯彻执行。煤种复杂、热值不稳定、含硫量高，燃料的颗粒度得不到保证，加上煤炭供应市场和渠道变化较大，燃煤工业锅炉很难做到“多品种适应多燃料”，这也是目前工业锅炉的运行效率不高，排放污染严重的原因之一。 运行水平低，企业管理人员节能环保意识不够，内部管理制度不健全，运行人员技术素质低。我国工业锅炉使用单位对锅炉的能效管理大多流于形式，规章制度建设和执行情况较差，监督管理和考核评价没有发挥应有的作用。 3、锅炉系统效率低于系统应有效率 现有的泵与风机多为通用产品，无负荷调节档次，与锅炉的匹配性较差，辅机电耗过高，造成较大的能源浪费。 设计院和用户在选用锅炉时，过多考虑今后发展需要或过度强调满足最大负荷等因素，所选锅炉的容量及台数往往超过实际需求很多，造成系统能力配置冗余大，实际运行中各单机设备长期处于低负荷状态，运行效率偏低。 缺少必要的与经济运行有关的监测、计量仪表及装置，司炉工凭经验进行操作和调节。,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,4、全系统热工控制水平较低大部分燃煤工业锅炉系统没有配备自动控制装置，运行、调节过程完全靠人工操作，设备及系统能效受司炉工技术水平影响较大。 5、运行人员素质较低、流动性大 大部分工业锅炉运行人员学历偏低，缺乏锅炉经济运行知识和操作技能。 待遇较低，工作积极性不高，节能意识和责任心差。 流动性大，对所操作的系统配置不熟悉，很难将设备、系统调节、保持在最佳能效状态下运行。 三、影响燃煤工业锅炉能效提高的主要因素综合对工业锅炉目前的技术水平、运行管理状况和存在问题进行分析和研究，制约我国燃煤工业锅炉能效提高的主要因素有：,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,1、观念因素在我国工业锅炉生产、使用的环节和领域的企业和技术人员，长期受以下观念的影响： 重主机轻辅机，主要表现：关注点集中在锅炉主机的技术进步，忽视配套辅机、附属设备的研究、生产和选配等。 重设备，轻仪表，主要表现：大部分工业锅炉系统没有配备基本的与能效有关的（温度、流量、燃料量、用电量）监测、计量仪表或装置等。 重单机，轻配置，主要表现：系统设计过程只考虑设备性能、效率，缺少系统整体功能、效率、调节的要求等。 重设计，轻运行，主要表现：锅炉产品设计、制造忽视调节性能，随机文件没有使用操作说明书或极其简单，使用环节缺少经济运行考核等。,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,2、市场因素随着市场经济的快速发展，工业生产企业或供暖行业的工业锅炉用户的管理者，往往只重视自身产品质量、材料成本和供热品质，忽略了能源消耗和节能的重要性。在激烈竞争的环境下，由于高效节能锅炉价格平均约高15%20%左右，低价中标的采购模式导致市场有效需求不足，市场占有率不足5%。极大地影响了生产企业进行技术创新，开发高效节能锅炉的积极性，阻碍了工业锅炉节能技术的发展。设计院在系统设计时，往往屈服于甲方的“强势”，难以完全按照高效节能的原则制定技术方案。由于公众正确的节能知识、技术、意识缺乏，大的社会环境基础为节能工作创造有利条尚显不足。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,3、政策性因素工业锅炉运行能效水平提高的关键因素就是政策因素，而且是决定性因素，直接或间接地影响着生产、使用、监督管理的各个环节。 工业锅炉节能相关政策“政出多门”，系统性、完整性、融合性不够。 政策的阶段性特点突出，持久性、连续性不够。 资金投入往往强调阶段性节能成效，忽视相关基础条件建设和完善。 标准制修订缺乏足够经费支持，一些关键性标准技术要求低、指标落后，不能适应当前节能工作的要求。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,四、燃煤锅炉能效提升的重点方向国家发改委、环保部、质检总局等8各部委于2014年10月29日联合下发的燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案中，针对工业锅炉当前状况和存在的问题，按照全国节能减排工作目标要求，明确了燃煤锅炉能效提升的重点方向。 1、坚持政府引导与市场配置资源相结合充分发挥市场调节作用。通过强化约束性法规标准,创新财税激励政策，推广市场化机制，引导和鼓励生产企业进一步提升所生产锅炉的效率。企业优先选用节能环保的工业锅炉，淘汰高耗能高排放的落后工业锅炉。 2、坚持安全监察与节能环保监管相结合加强工业锅炉节能环保标准与安全要求的衔接，建立融安全、节能、环保要求于一体的标准体系。充分利用现有锅炉安全监察和节能的全生命周期监管体制和监督管理资源，加强对工业锅炉节能环保的监管。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,3、坚持技术进步与强化管理相结合在研发和推广先进节能环保技术和产品的同时，完善工业锅炉房管理制度建设，强化司炉人员工业锅炉安全、经济、环保运行的专业技能培训，确保先进的技术和装备的优势得以充分发挥。 4、坚持重点突破和系统推进相结合重视工业锅炉本质效率提升的同时，注重锅炉辅机配套、燃料优化、监管能力、服务支撑等因素，提升工业锅炉系统整体运行效率。要充分认识到，燃煤工业锅炉能效提升涉及政策、经济、技术、市场等多重因素的影响，是一项复杂系统工程，随着节能空间的不断缩小，取得成效的难度会逐渐加大，要立足于“打持久战”，强化部门间协作机制，在完成阶段性节能减排任务目标的同时，做好各个环节的基础建设工作。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,五、燃煤锅炉设备的节能手段工业锅炉主、辅机的节能技术主要是围绕着燃料的充分燃尽、高温烟气与介质（工质）的高效传热、减少各项热损失进行的。 1、锅炉热平衡锅炉的热平衡方程式若以锅炉输入热量的百分率来表达，则表示为：q1q2q3q4q5q6100%锅炉节能技术就是要提高有效利用热q1，减少q2q6的各项热损失。锅炉各项热损失存在于构成锅炉完整工作的几个过程中。 2、燃煤工业锅炉的三个基本过程 燃烧过程，决定着气体不完全燃烧热损失q3 、固体不完全热损失q4 、灰渣物理热损失q6值的大小，节能技术主要是减少各项损失，提高燃烧效率。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,传热过程，是高温烟气所含的热量，经过锅炉的各个受热面传给工质的过程。节能技术主要是强化传热效率，减少排烟损失q2 。 工质吸热气化过程，锅炉给水经水泵送入锅炉的省煤器，水被预热后进入锅筒，然后进入由锅筒、下降管、下集箱和上升管(水冷壁管)串联组成的循环回路，不断被加热形成一定参数的和品质的蒸汽或热水。节能技术主要是在保证循环畅通、安全的前下，配合燃烧、传热，减少金属消耗量。锅炉的三个工作过程是互相联系的，密切相关的。若某个工作过程组织的不好，或者某个工作系统不够完善，都会给锅炉的热效率、经济性、安全运行带来不良的影响。实施单一节能技术也可能是对某个过程发挥单独的作用，也可能对多个系统产生作用。而实施多项节能技术时，所产生的作用也是相互关联的，相互影响的，往往是综合在一起产生效果。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,3、燃煤锅炉设备具体节能技术 燃料加工，将生产的原煤通过洗选、筛分，除去多余的灰分、硫分，保持一定比例的颗粒度及合理的水分的加工，制成热值稳定的工业锅炉专用煤，有利于层燃锅炉的充分燃烧，可主要减少q3、q4和q2。 工业锅炉用型煤，用一种或几种性质不同的煤，掺入一定比例的粘结剂和固硫剂等。使其发热量、挥发分、固硫率等技术指标达到预定值，加工成具有良好的燃烧和环保效果的固态工业锅炉用燃料。在2t/h10t/h链条炉排锅炉上采用炉前直接成型送进入炉内燃烧可取得较好的节能减排效果。可主要减少q3、q4。 分层给煤技术，在锅炉煤斗加装一套以筛分功能为主的设备，使原煤（散煤）经过该设备后落在炉排上时，大颗粒在煤层下面，小颗粒和细分在煤层上面，使煤层疏松，阻力均匀，减少漏煤，有利于层燃锅炉的充分燃烧，可主要减少q3、 q4。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,鼓、引风机变频调速技术，通过给鼓、引风机电机加装的变频器调节电机转速改变风机压头和风量，使过剩空气系数、炉膛负压保持在合理区间，可主要减少q2、 q3、 q4，减少鼓、引风机耗电量。 二次风技术，在炉膛中布置二次风，将燃烧所需的一部分空气直接射入炉膛的燃烧区强化燃料与空气的混合，在较低过剩空气系数的情况下，有利于燃料着火、燃烧和燃尽，可主要减少q2、 q3、 q4。 活动炉拱，在小型层燃锅炉的炉膛中安装可变化角度的中拱，当锅炉负荷、煤种和颗粒度等发生变化时，通过调整角度改变炉膛火焰、烟气的流动状态和充满度，有利于燃料着火、燃尽和炉膛换热，可主要减少q2、 q3、 q4。 扰流子技术，适当在锅壳锅炉烟管中安装扰流子，增加烟气在烟管中的扰动、冲刷，缩小靠近管壁烟气温度边界层，强化传热，提高受热面利用率，节约钢材。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,内螺纹烟管技术，在火管锅炉或水火管锅炉中使用内壁有凸起或凹陷螺纹的烟管，起作用与扰流子作用相同。 翅（鳍）片管技术，使用翅（鳍）片管作为炉膛和对流受热面，一方面可已在有限的空间中增加换热面积，同时又有利于炉墙的密封和保温，可主要减少q2、q5。 优化受热面结构，通过合理选择受热面的材料和管径，合理设计布置辐射、对流受热面的结构、形式和面积，在给定的给水温度和燃料特性的前提下，确保锅炉水循环畅通安全，使锅炉达到额定参数下出力、热效率，同时可以减少烟气侧的阻力、受热面磨损、积灰，节约钢材消耗量。 水泵变频调速技术，给锅炉给水泵、循环泵、补水泵电机加装变频器，通过变频调节电机转速改变泵的扬程或流量，来保证锅炉负荷、参数变化时，调节工质（介质）的流量和压力。可减少水泵耗电量。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,六、锅炉系统的节能技术手段 1、工业锅炉系统节能技术除了锅炉主、辅机设备节能技术外，工锅炉系统节能技术主要有： 节电技术。使用高效节电型设备，改造效率低、耗电高的设备；定期做好管网的维护保养，及时处理管道系统的跑、冒、滴、漏，减少系统流量损失；减少管路系统的阻力，在不影响正常运行的情况下，尽量少设和不设不必要的弯头，拆除多余的挡板和阀门；合理使用电机变频技术。 余热回收。对锅炉尾部高温烟气、用热设备产生的高温冷凝水和锅炉排污水中的热能进行回收利用，以提高能源的利用率。 节水技术。冷凝水回收，排污水回收等技术，减少能源浪费和水资源消耗。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,监测、计量与控制。监测、计量与控制是通过对工业锅炉系统运行中各个参数和相关指标的监测、计量，为锅炉系统的控制提供依据，实现系统自动控制、智能控制，可最大限度地减少人为因素的不良作用，使整个系统高效、安全运行。2、系统能效指标做引导系统节能技术是在节能指标的约束和引导下研究、开发和应用的。在提高工业锅炉系统整体能效的前提下：采用单一技术或多项技术，提高单一设备的效率或提高多个设备的效率，实现单一的节约燃料（或电、水），或综合的节约水、电、燃料的目的。使系统能效的某个指标项的值，或多个指标项的值满足或超过同类系统节能指标的要求，或在系统自身原有的基础上有所提高。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,3、系统节能的基本原则系统节能技术的选择、实施，要经过定量的计算和必要的技术设计，才能有效降低能源的损失与浪费。基本原则是：在原有能效水平基础上可以实现进一步提高。经济上有合理的投资回收期。节能的同时不增加或能减少对环境的污染。更加方便、灵活的为热用户提供高品质热能。有效降低能源的损失与浪费。对需要增加电耗、水耗和较大金属材料消耗为代价的节约燃料，或提高热效率的节能技术，要进行深入、细致、全面的技术经济分析。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,4、工业锅炉系统具体节能技术 蒸汽凝结水利用技术。锅炉凝结水是指蒸汽经生产设备或采暖设备进行热交换冷凝后的水，也可称冷凝水。这部分水温较高，加以回收利用，不仅节约锅炉燃料，而且节约工业用水，降低水处理费用。凝结水回收系统由疏水阀后的集水罐、输送泵、疏水器、闪蒸汽回收等部件组成。 排污热量回收技术。排污是确保锅炉安全和经济运行的一个重要措施。蒸汽锅炉由于排污水是以饱和水的形式排出，因此，随着排污也损失了大量的热量。如果锅炉的工作压力为1.0MPa，每排出1kg的排污水，将带走约160kcal的热量。对于有连续排污的大容量锅炉和当地水质条件差的锅炉系统，回收的热量将更可观。对于排污水热量回收方法，通常是将排污水排放入排污膨胀器，在排污膨胀器内生成闪蒸蒸汽和高温热水，两者分别排出膨胀器加以利用。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,蓄热器技术。工业锅炉在合适的负荷范围内、稳定的工况下运行，能实现高的锅炉热效率。有些因生产工艺的特殊性，蒸汽需求量波动非常大，单靠锅炉运行控制，在锅炉出力与用汽量之间的平衡问题很难协调，导致锅炉负荷变化过大，热效率降低。在系统中配置蓄热器就是起着解决锅炉负荷与用汽量不均之间的协调功能，间接地提高锅炉热效率的重要设备。蒸汽蓄热器是以水为储热工质的蓄能装置，与锅炉并联在同一管网系统。在蓄热器内贮存水，当需要将蒸汽热量储存时，蒸汽通入容器中加热所贮的水，使容器内水的温度和压力升高，形成高压饱和水，是蓄热过程；当外界需要用汽，打开蓄热器出口阀，使容器内压力下降，高压饱和水就过热沸腾而蒸发汽化，是放热过程，蒸汽进入主蒸汽管网。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,变频调速技术。变频技术用于工业锅炉自动控制系统中，除了控制方便、及时、稳定外，更重要的目的在于节电。变频调速的节电原理，是基于流量、压力、转速、功率之间的关系，这些关系是：流量正比转速，压力正比转速的平方，功率正比转速的三次方。调节同样流量采用变频调速之所以比调节阀门要节电，其主要原因是，用变频调速方式来调节流量，管道的出口阀门是在全开放情况下工作的，此时无阀门阻力，而用阀门调节流量时，这时在管道出口阀门处，存在很大的阻力，需要增加很多的输入功率来克服阀门的阻力，从而使后者比前者要多消耗很多的电能。应该值得注意的是，由于流量（负荷）与转速成正比，功率与转速立方成正比，在采用变频调速来调节流量时，流量（负荷）变化越大，电机的实际功率变化也越大，节电效果也就越好。所以采用变频调速，在不同的工况下，其节电效果会有很大的区别，这在实际应用中应该特别注意的一点。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,供热系统水力平衡技术。在集中供热系统中，热水由管网输送到各个用户。对于一个按照设计要求理想运行的供热系统，各个用户都能够获得设计水流量，满足用户室内温度的舒适性要求和系统运行的节能要求，避免了用户投诉和能源浪费。这样的系统就是实现了水力平衡的系统。我国以往建成的各类建筑，在设计时大多没有考虑在集中供热和集中空调系统中设置水力平衡设备，因此，比较普遍地存在水力失调现象。这种长期的不合理的运行状况，即影响供热品质，还造成了大量的能源浪费。水力平衡技术就是通过测试、计算，在系统适当的管路节点位置安装平衡阀，由专业人员对系统进行全面的水力平衡调试，使各个环路的流量基本达到设计流量，实现提高供热品质，节约能源的目的，以取得良好的社会效益和经济效益。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,资源整合集中供热。所谓资源整合集中供热是指由集中、大型的燃煤锅炉热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给一个城市(镇)或部分区域生产、采暖和生活所需的热量，替代原有分散式小型燃煤锅炉供热、供汽的方式。在相对集中的区域内，大型锅炉热效率提高，所获得的效益足以补偿热网系统输送热量所产生的损失，烟气净化效果好，集中供热可降低企业及用热单位的投入及维护成本，节约燃料，提高能源的利用率，减少污染物排放。在用汽量大的区域，可以考虑热电联产，建立供热为主，发电为辅的热电厂。在同样的供热条件下，利用热电联产，可获得额外的电能。值得注意的是，以油、气作为燃料的区域，一般采用小型分散式供热更为经济，受条件制约必须采用集中供热时，要考虑容量规模和供热半径不宜过大。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,大型集中供热系统分布式二级循环泵技术。近年来，一些需要冬季采暖的北方地区，在部分大型集中供热系统中采用了分布式二级循环水泵技术。具体分布式二级循环水泵技术是：在大型供热系统（间接供热系统）一次循环网中，用二级循环泵取代了传统系统中的调节阀，由原来通过阀门阻力调整流量，改为用二级循环泵提供必要的扬程和流量，大大减少了系统平衡消耗在阀门上的多余水泵压头，减少了循环水泵耗电量。分布式二级循环水泵方式中一级主循环泵只承担锅炉房内部的循环动力，二级循环泵既承担热网介质输送功能，又负责提供换热站一次水必要的循环动力。分布式二级循环水泵技术的使用必须配备功能较强的DCS集散控制系统，统一对热源和各换热站进行调节和控制。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,智能控制系统。随着工业锅炉自动控制技术应用和不断发展，一种 “通用燃烧优化控制技术”的智能控制系统正在逐渐被燃煤工业锅炉系统采用。该控制系统集合了软测量技术、过程优化控制技术与大系统协调优化技术、安全控制技术、先进的软件接口技术，对运行数据挖掘、处理，在深度学习的基础上对运行过程进行优化。在燃料、负荷发生变化的情况下，通过优化燃烧实现整个系统安全运行、稳定运行和经济运行的所有目标。通常这种智能控制系统还具备远程监控的功能，通过基于互联网的可视化技术，实现运行人员与专家对锅炉运行中的各种问题问题，进行实时的交流，制定解决方案。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第三部分  燃煤锅炉能效提升的重点方向,一、评价的目的工业锅炉系统能效评价是依据国家有关的节能法规和标准，综合锅炉热工性能测试和企业能源审计的主要内容和要求，对锅炉系统的水、电、燃料消耗、管理状况，进行一次科学、系统的诊断，全面掌握工业锅炉系统的基本概况，查找和评估工业锅炉系统节能潜力，有针对性的提出切实可行的节能规划和改造方案，为锅炉系统节能降耗、增产增效提供合理的依据。对于工业锅炉系统建设项目、改造项目，通过能效评价，可以实现能效水平、节能效果的“可检测，可报告，可核查”。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,二、评价过程 1、评价过程根据锅炉设计、制造、安装、改造等技术文件以及锅炉房设备和有关用热现况，对锅炉一般特性、受热面面积、燃烧设备、通风装置、给水装置、上煤除灰装置、热工测量仪表、吹灰装置、水处理装置、换热器、除尘器等项目进行调查分析，评价锅炉设计参数和锅炉系统配套装置的合理性及完善程度。 2、锅炉热工性能试验与分析通过锅炉热工性能试验（锅炉正、反平衡试验，燃烧调整试验，漏风试验，空气动力场试验等），查找锅炉运行中存在影响能效的问题。 3、工业锅炉系统能效状况的检查与分析结合锅炉设备现状调查及热工性能试验结果，对锅炉房的能效管理体系进行全面检查与分析，查明造成锅炉能效各项损失的原因。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,三、评价结果 1、分析锅炉系统节能潜力通过现况调查、能效测试和全面检查分析，针对查出的影响锅炉系统能效的问题及原因（包括操作与管理方面的问题），进行节能潜力分析，找出降低锅炉各项损失的方法和提高锅炉系统综合能效的途径。 2、提出节能方案根据锅炉系统各个环节节能潜力分析结果，提出相应的锅炉系统节能规划、技改措施和完善管理等各种节能方案。 3、分析改进方案的可行性对改进方案从经济效益、安全性能和社会效益三方面进行可行性分析，在保证安全基础上，追求锅炉系统节能方案实施效果及综合效益最优。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,四、评价方法工业锅炉系统能效评价方法之一是能源审计。 1、能源审计分类根据被审计单位的规模、性质和能源管理系统的复杂程度不同，能源审计的对象、范围、内容、目的、审计期的不同，特别是由于能源审计的目的不同，能源审计工作的深度与范围也就不同。 2、初步（简单）能源审计限于时间、资金、人力等条件，进行能源审计的对象比较简单，花费时间较短，通常只做初步能源审计。这种审计的要求比较简单，只是通过对现场和现有历史统计资料的了解，对能源使用情况仅作一般性的调查，所花费的时间也比较短，一般为12天，其主要工作包括三个方面：,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,一是对用能单位的主要产品、生产工艺和用能设备情况进行调查，掌握用能单位的总体基本情况。 二是对用能单位的能源管理状况进行调查，了解目前用能单位的主要节能管理措施，查找管理上的薄弱环节。 三是对用能单位能源统计数据的审计分析，重点是主要耗能设备与系统的能耗指标的分析，若发现数据不合理，就需要在全面审计时进行必要的测试，取得较为可靠的基本数据，便于进一步分析查找设备运转中的问题，提出改进措施。 初步能源审计一方面可以找出明显的节能潜力以及在短期内就可以提高能源效率的简单措施，同时，也为下一步全面能源审计奠定基础。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,3、全面（详细）能源审计在初步能源审计之后，需要对用能系统进行深入全面的分析与评价，就要进行详细的能源审计。这就需要用能单位有比较健全的计量设施，或者在全面审计前安装必要的计量表，全面地采集企业的用能数据，必要时还需进行用能设备的测试工作，以补充一些缺少计量的重要数据。通过进行用能单位的能源实物量平衡，对重点用能设备或系统进行节能分析，寻找可行的节能项目，提出节能技改方案，并对方案进行经济、技术、环境评价。 4、专项能源审计如需对重点耗能设备或工序、系统进行能源利用分析，寻找节能机会，提出节能改造方案，则需进行专项能源审计。在初步能源审计的基础上，可以进一步对该方面或系统进行封闭的测试计算和审计分析，查找出具体的能源损失、浪费的原因，提出具体的节能技改项目和措施，并对其进行定量的经济技术评价分析。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,工业锅炉系统能源审计属于专项能源审计范畴，燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案中的“锅炉系统技术改造工程”、“高效锅炉系统示范”节能效果、节能量等能效评价，均可采用专项能源审计的方法进行。节能改造工程无论开展上述那种类型的能源审计，均要求能源审计小组应由熟悉节能法规标准、节能监测相关知识、财会、经济管理、工程技术等方面的人员组成，否则能源审计的作用难以充分发挥出来。,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,第四部分  工业锅炉系统能效评价,谢谢！,2016年9月,Beijing Clean Combustion Engineering Co ,.Ltd,