某市某锅炉房供暖锅炉系统能效评价报告.docx
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某市某锅炉房供暖锅炉系统能效评价报告
辽宁省沈阳市兴盛锅炉房供暖锅炉系统能效评价报告
辽宁省安全科学研究院
2008年4月10日
评价人:
外聘专家尹洪超博士生导师
刘光安高级工程师
省安科院于在海教授级高级工程师
李云飞教授级高级工程师
常文彦高级工程师
靳兵工程师
报告编写:
李云飞常文彦靳兵
报告审核:
于在海
评价机构负责人:
王俊
签发日期:
2008年4月10日
单位地址:
沈阳市和平区三好街67号
电话:
024-
邮编:
110004
说明
一、评价目的
供暖锅炉系统能效评价是依据国家有关的节能法规标准,对企业能源利用过程进行测试、观察和分析评价,对锅炉系统进行全面诊断,查找和评估锅炉系统节能潜力,有针对性的提出切实可行的节能规划和改造方案,为锅炉节能改造提供技术依据。
二、评价依据
依据国家标准如下:
GB/T17166-1997企业能源审计技术通则
GB/T15316-1994节能监测技术通则
GB/T17954-2000工业锅炉经济运行
GB/T10180-2003工业锅炉热能试验规程
GB/T13234-1991企业节能量计算方法
GB/T15587-1995工业企业能源管理导则
GB/T17167-1997企业能源计量器具配备与管理导则
GB/T16614-1996企业能量平衡统计方法
GB/T16616-1996企业能源网络图绘制方法
GB/T2588-1981设备热效率计算通则
GB/T2589-1990综合能耗计算通则
GB/T6422-1986企业能耗计量与测试导则
GB/T3486-1993评价企业合理用热技术导则
GB/T3485-1998评价企业合理用电技术导则
GB/T7119-1993评价企业合理用水技术导则
JB/T10094-2002工业锅炉通用技术条件
三、评价方法:
1、审查在用锅炉设计资料、运行记录、检修维护记录,了解现状。
2、进行初步的锅炉热平衡试验,确定各项热损失。
3、对在用锅炉进行热力(校核)计算。
4、锅炉本体和辅机进行检查,查找影响锅炉经济运行的设备缺陷。
5、典型能效试验,查找问题原因,寻求最佳锅炉运行方式。
四、制订锅炉节能措施及设备改造方案
1、编制锅炉改造、修理方案。
2、确定锅炉最佳运行及燃烧调整方式。
五、节能改造经济性分析
第一章概况
1.1使用单位基本情况
辽宁省沈阳市兴盛锅炉房(以下简称兴盛锅炉房)为区域性供热锅炉房,承担27.28万m2供暖任务,年供暖约150天左右,锅炉房内目前配有4台热水供热锅炉,1号锅炉由沈阳锅炉厂生产,型号DZL10.5-1.0/115/70-AⅡ;2~4号锅炉由无锡锅炉厂生产,型号均为SHL600-1.0/115/70-AⅡ。
1.2主要设备技术参数
1.2.1锅炉
表1-1锅炉主要技术参数
项目
单位
1号
2~4号
型号
—
DZL10.5-1.0/115/70-AⅡ
SHL600-1.0/115/70-AⅡ
额定功率
MW
10.5
7
额定压力
Mpa
1.0
1.0
热效率
%
80.1
78
额定出水温度
℃
115
115
额定回水温度
℃
70
70
使用原料
—
Ⅱ类烟煤
Ⅱ类烟煤
1.2.2循环水泵
表1-3风机主要技术参数
项目
单位
引风机
鼓风机
1号
2~4号
1号
2~4号
型号
—
Y5-47-12D
Y5-47-11
G4-75-11
G4-75-11
压力
pa
2471
2541
2069
2069
流量
Nm3/h
68250
32500
32500
32500
配套
电机
型号
—
Y280M-4
Y180-M
Y180-M
Y180-M
功率
kW
75
18.5
18.5
18.5
转速
r/min
1480
1820
1450
1450
1.2.3风机
表1-2循环水泵主要技术参数
型号
扬程
流量
效率
配套电动机
型号
功率
转速
300-32Ⅱ
32m
850m3/h
83%
Y315S-4
110kw
1470r/min
1.3锅炉系统能耗状况
近4年来,兴盛锅炉房每年耗煤量在9000t左右,但仍然不能满足供暖要求,每年耗电量为90万kWh,供暖期耗水量为每日300t,兴盛锅炉房在年单位供暖面积的煤耗、电耗和水耗上与锅炉运行能效较高、管理较好的锅炉房能耗统计数据相比都较高,供暖单耗数据对比如图1-1所示。
图1-1供暖单耗数据对比
备注:
兴盛锅炉房的单位煤耗数据是在供暖不足情况下取得的,对比数据中每年单位面积的电耗为2.8kW/m2,每天单位面积的水耗为0.5t/万m2,年单位供暖面积的煤耗约为30kg/m2,燃用煤种为Ⅱ类烟煤,以上所有数据来自于沈阳市供暖行业统计数据。
第二章锅炉系统能效评价
2.1能效测试结果
根据工业锅炉能效性能试验规程,对兴盛锅炉房的锅炉进行了能效测试,能效测试结果如下:
2.1.11#锅炉测试结果
1#锅炉型号DZL10.5-1.0/115/70-AⅡ,正反平效率计算如下:
表2-1锅炉正平衡效率
序号
名称
符号
单位
数据来源
数据
1
热水锅炉循环水量
G
kg/h
实验数据
185000.00
2
热水锅炉进水温度
tjs
℃
实验数据
24.00
3
热水锅炉出水温度
tcs
℃
实验数据
41.80
4
热水锅炉出力
Q
MW
计算数据
3.82
5
燃料消耗量
B
kg/h
实验数据
1750.00
6
输入热量
Qr
kj/kg
计算数据
16461.26
7
正平衡效率
η
%
计算数据
48.01
表2-2锅炉反平衡效率
序号
名称
符号
单位
数据
1
排烟热损失
q2
%
9.48
2
气体未完全燃烧热损失
q3
%
0.06
3
固体未完全燃烧热损失
q4
%
39.43
4
散热损失
q5
%
1.50
5
灰渣物理热损失
q6
%
1.73
6
热损失之和
q
%
52.20
7
反平衡效率
η2
%
47.80
通过对正、反平衡的计算得出锅炉的平均热效率为47.9%。
2.1.22#锅炉测试结果
2#锅炉型号SHL600-1.0/115/70-AⅡ,正反平效率计算如下:
表2-3锅炉正平衡效率
序号
名称
符号
单位
数据来源
数据
1
热水锅炉循环水量
G
kg/h
实验数据
145000.00
2
热水锅炉进水温度
tjs
℃
实验数据
25.50
3
热水锅炉出水温度
tcs
℃
实验数据
37.50
4
热水锅炉出力
Q
MW
计算数据
2.03
5
燃料消耗量
B
kg/h
实验数据
900.00
6
输入热量
Qr
kj/kg
计算数据
16431.79
7
正平衡效率
η
%
计算数据
49.04
表2-4锅炉反平衡效率
序号
名称
符号
单位
数据
1
排烟热损失
q2
%
8.84
2
气体未完全燃烧热损失
q3
%
0.07
3
固体未完全燃烧热损失
q4
%
39.29
4
散热损失
q5
%
1.5
5
灰渣物理热损失
q6
%
1.76
6
热损失之和
q
%
51.46
7
反平衡效率
η2
%
48.54
通过对正、反平衡的计算得出锅炉的平均热效率为48.79%。
3#、4#锅炉型号与2#相同,设备情况相似,热效率基本相同。
详细能效测试数据见能效测试报告。
2.2锅炉系统能效评价结果
根据安科院编制的锅炉系统能效评价表对兴盛锅炉房型号为DZL10.5-1.0/115/70-AⅡ的热水锅炉进行热效率评定。
结果如下:
表2-5锅炉系统能效评价表
项目
序号
符号
检查内容
标准得分
实际得分
燃料情况N1
1
A1
燃用煤种与炉型相适应
0.8~1
0.8
2
a1
不同煤种合理混配
1.5~4
2
3
b1
燃煤在入炉前的水份
1.5~3
1.5
4
c1
燃煤粒度大小
1.5~3
3
本体型式选择N2
5
a2
设计效率与标准对比
0.5~2
2
6
b2
设计排烟温度与标准对比
0.5~2
1.5
7
c2
选用炉排型式
0.5~2
2
8
A2
炉拱拱形
0.1~1
1
9
d2
吹灰器型式
0.7~1
0.7
10
e2
二次风型式
0.5~1
0.5
11
f2
省煤器选用
0.8~1
1
12
g2
空气预热器选用
0.8~1
0.8
13
B2
本体完好状况
0.1~1
0.76
14
C2
给煤装置效果
0.1~1
0.4
本体完好状况B2
15
b21
炉排
0.5~1.5
1.1
16
b22
炉墙漏风
0.5~1.5
0.9
17
b23
炉墙保温
0.3~1
0.6
18
b24
受热面积灰
0.5~0.8
0.6
19
b25
受热面结垢
0.5~1.2
0.9
20
b26
省煤器积灰
0.6~0.8
0.7
21
b27
省煤器结垢
0.5~0.7
0.6
22
b28
空气预热器积灰
0.3~0.6
0.6
23
b29
烟风道
0.2~0.4
0.4
24
b20
炉拱
0.1~1.5
1.2
25
a3
鼓风机运转状况
0.1~1
0.8
26
b3
鼓风机变频调节
0.5~1
0.7
表2-6锅炉系统能效评价续表
项目
序号
符号
检查内容
标准得分
实际得分
辅机
完好
状况
N3
27
c3
引风机运转状况
0.1~1.5
1.2
28
d3
引风机变频调节
0.5~1.5
0.5
29
e3
循环水泵运转状况
0.1~1
0.9
30
f3
循环水泵变频调节
0.5~1
0.5
31
g3
补水泵运转状况
0.3~0.5
0.5
32
h3
补水泵变频调节
0.3~0.5
0.3
33
i3
炉排减速机运转状况
0.1~1
1
34
j3
炉排减速机调节方式
0.3~0.5
0.5
35
k3
除渣机运转状态
0.3~0.5
0.5
36
A3
给煤装置运转状况
0.1~1
0.6
热工
仪表
投入
状况
N4
37
a4
流量表
0.5~3
0.5
38
b4
炉膛负压表
0.5~1
0.5
39
A4
氧量表
0.5~1
0.5
40
B4
排烟温度表
0.8~1
0.9
41
c4
煤量表
0.5~1
0.5
42
d4
压力表
0.5~2
2
43
e4
水温表
0.5~2
0.5
44
C4
仪表的检修维护能力
0.5~1
0.7
45
f4
炉渣含碳量能够定期化验
0.1~1
0.5
锅炉
燃烧
调整
工况
N5
46
a5
锅炉负荷运行状况
1~2
1
47
b5
炉膛火焰燃烧状态
0.5~2
1
48
c5
火床各燃烧区段分布情况
0.3~3
1.5
49
d5
炉膛压力
0.5~3
2
50
A5
司炉工组织燃烧调整的能力
0.6~1
0.8
51
A6
热效率
0.5~1
0.6
52
a6
排烟热损失
0.5~4
2
53
b6
机械不完全燃烧热损失
0.5~3
0.5
表2-7锅炉系统能效评价续表
项目
序号
符号
检查内容
标准得分
实际得分
热工
性能
测试
N6
54
c6
化学不完全燃烧热损失
0.1~0.5
0.5
55
d6
灰渣物理性热损失
0.1~0.5
0.5
56
e6
散热损失
0.5~2
1.2
57
B6
排烟温度
0.7~1
1
58
C6
过剩空气系数
0.6~1
0.6
59
D6
炉渣含碳量
0.8~1
0.8
水处
理状
况N7
60
a7
水处理方式
0.5~2
0.5
61
b7
水处理装置运行情况
0~5
0
62
A7
锅炉水质和国家标准比较
0.2~1
0.2
63
c7
定期排污执行情况
0.5~1.5
1.5
64
d7
连续排污运行情况
0.5~1.5
0.5
运行
管理
情况
N8
65
a8
锅炉能否定期组织大中小修
0.1~2
1.5
66
b8
运行人员能否执行检查制度
0.5~1
0.7
67
c8
节能管理制度和操作规程
0.8~1
0.9
68
d8
煤水电能否进行统计
0.8~1.5
1.5
69
e8
运行记录填写情况
1~1.5
1.2
70
f8
企业配有专职技术人员情况
0.5~1.5
1
71
g8
组织司炉工专业培训情况
0.5~1.5
1
备注:
评价结果根据得分Q
A(节能锅炉系统)Q≥80;B(达标锅炉系统)60≤Q≤80;C(耗能锅炉系统)Q≤60。
根据对兴盛锅炉房进行锅炉系统能效评价,兴盛锅炉房的评价得分为42分,根据评价分级标准该锅炉房为耗能锅炉房。
2.3问题分析
2.3.1锅炉主机问题分析
1、炉排漏煤量偏大。
2、锅炉部分风室间不能密封,各风室互相串风,风量挡板可调节性能差,有的几乎无法调节。
因此,很难根据火床上的各燃烧区段进行合理布风,往往是风门敞开,任其自然。
炉排与侧墙间漏风严重,一定程度上影响炉内正常燃烧。
另外,锅炉后部灰坑和炉墙都有漏风现象,实测锅炉过剩空气系数αpy为3.1,漏风是其主要原因。
3、锅炉的本体保温不好,炉墙局部温度达80℃,热损失达到5%左右。
4、尾部受热面积灰较为严重。
目前锅炉没有吹灰装置,也没有采取其它有效清灰措施,造成传热情况恶化,排烟温度高。
5、目前在用锅炉配置的仪表不全,尤其缺少显示锅炉经济运行参数的仪表。
由于锅炉没有装设流量表、氧量表、煤量表、温度表、风压表等测量仪表,又缺少必要的化验手段,所以不能测定流量、燃煤量、过剩空气系数、炉渣含碳量、排烟温度等经济运行参数。
因此,运行人员在调整时,往往由于缺少数据,不能对锅炉的运行状况随时做出准确在判断,无法在锅炉的燃烧及运行工况变化时,实行相应的运行调整,使锅炉处于最佳工况运行。
6、自动控制水平低,不能实现燃烧和负荷调整的自动控制。
锅炉的燃烧和运行调整变得难于操作和掌握,无法使锅炉运行处于持续稳定状态和较快的适应工况的变动。
运行人员劳动强度大。
7、分层给煤装置实际运行效果不理想,沿炉排横向煤层厚度分布极不均匀,煤层薄厚相差50mm左右,破坏了火床的正常燃烧状态,致使过量空气系数和炉渣含碳量偏大。
2.3.2锅炉辅机存在问题分析
1、辅机运行效率低,鼓、引风机和给水泵、循环水泵长期在较低效率下运行。
泵与风机不能随运行工况变速调节,而是靠挡板、阀门的节流来调节流量或压力,这样势必使设备处于高消耗、低输出的运行状态,使锅炉的自身耗能比例增加。
2、水泵平均效率不足50%,风机效率不足60%,能耗较大。
3、水处理设备已停用多年,目前无处理措施。
2.3.3燃料供应存在问题分析
1、煤种与煤型不适用。
应该燃用Ⅱ类烟煤,却燃用低位发热值仅16461.26kj/kg的煤,且灰份大,造成炉内燃烧状况不稳定,煤在炉内很难燃尽,锅炉出力仅能达到额定出力的50%。
2、煤中含水较少,不利于煤的合理燃烧。
3、进煤品种多样,混煤配比不均匀,造成煤质不稳定。
2.3.4锅炉房运行管理问题
1、运行人员操作技术水平低。
大部分工业锅炉运行人员没有经过全面系统的技术学习和培训,缺乏对锅炉基础知识的了解。
运行人员不具备观察火床、火焰燃烧状态,查看煤质、烟色,判断燃烧产物,过剩空气系数大小等知识和技能,尤其对组织燃烧调整、选择合理运行方式等规律性的知识更不了解。
2、送风量过大,造成炉膛温度低,排烟热损失增大。
3、炉内负压偏大,炉膛及烟道各处漏风。
4、锅炉运行人员不能合理的控制负荷率、给煤率、给风率,锅炉难于取得在较佳经济参数下的运行工况,这样就会因运行人员采用不合理的运行方式,而大大限制设备水平的充分发挥。
5、水质达不到标准要求。
由于水质不好,锅炉的结垢比较严重,水垢厚度达5mm,已造成水冷壁爆管,既影响锅炉受热面传热,又危及锅炉的安全运行。
2.3.5锅炉能耗损失对比
经过对锅炉房存在问题分析,锅炉主机、辅机、燃料、锅炉运行管理都可以影响锅炉能效。
对锅炉能耗各项损失进行对比,查找影响锅炉能效效因素,从而确定锅炉系统能耗的主要环节。
锅炉能耗损失可以通过对整个锅炉系统的能耗调研及测试得出(锅炉热效率通过能效测试计算得出)。
经过绘制各部分能耗的巴列特图可以确定节能的主要因素,如图2-1所示。
图2-1各部分能耗损失图
注:
图中q2~q6分别为排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失(各损失比例为平均数据)。
从图中可以看出,固体未完全燃烧热损失、排烟热损失和因为电耗过多的损失占了整个锅炉系统能耗损失的93.93%,因此应主要对这三项损失采取相应措施降低锅炉系统的能耗损失。
但是必须注意的兴盛锅炉房的水耗较为严重,应该采取相应的节水的对策控制锅炉的失水率降低水耗。
第三章整改方案
针对锅炉系统存在的问题,停炉后应对锅炉本体及锅炉辅机进行全面检修和局部改造,以提高工业锅炉系统的热效率。
3.1改进运行管理
3.1.1加强培训,提高意识及技术水平
1、制定相应经济运行操作规程和管理制度。
2、加强管理培训,努力提高司炉人员专业知识和水平。
尤其是对本锅炉房的炉型具体操作技能的培训。
3、有条件的情况下,应定期化验炉渣的含碳量。
4、应根据锅炉负荷和煤种确定最佳运行工况,用以指导司炉工的燃烧和运行调整。
3.1.2强化进煤管理
加强进煤管理,保证进煤质量和数量,进煤要计量,要有煤质化验单,煤的发热值、挥发份、灰分、粒度等要满足锅炉用煤的要求。
给煤加水,进炉的煤要保持合理的水分,质量不同的煤种混烧时,进炉前应预先混合均匀,保持煤质的稳定性。
3.2局部改造维修
1、部分锅炉的分层给煤装置分层给煤的效果较差,没有明显的分层效果,沿炉排横向煤层厚度不一致,有的甚至相差50mm或更多。
若来煤粒度的分布中末煤所占比重较大,分层给煤装置将难以发挥作用。
如燃用此类煤种,分层给煤装置应改为煤闸板进煤装置。
2、锅炉本体存在着如炉门、炉墙漏风、风室调节性能差,风室放灰板拉不动,烟管封堵多根,炉墙保温性能差等缺陷。
锅炉本体需解体全面检查,根据检查的结果制定修理方案。
提高炉墙和除渣系统的密封性;降低过量空气系数减少排烟热损失;清除受热面积灰和水垢。
锅炉经全面修理后可恢复其设备的完好状态。
3、在锅炉本体、辅机和输配系统上应配置进出口水温表、流量表、排烟温度表、炉膛压力表、氧量表等测量仪表,用以监视和调整锅炉的燃烧及运行情况。
以指示司炉工的运行调整,使锅炉系统处于最佳运行状态。
4、提高锅炉的自动控制可以最大限度的降低由于人为因素造成的锅炉效率的降低。
5、投入水处理设备,保持锅炉水质符合标准要求,防止受热面结构和氧腐蚀。
6、鼓引风机、循环水泵采用变频节能控制方式。
3.3锅炉本体改造
对锅炉受热面对流管束进行更换;对锅炉水冷壁管进行更换;炉拱按煤种重新浇注。
第四章节能改造经济性分析
4.1经济效益分析
4.1.1节煤潜力的计算
1、兴盛锅炉房目前配有4台热水供热锅炉,1号锅炉额定功率为10.5MW;2~4号锅炉锅炉额定功率为7MW,锅炉的设计效率均为80%左右。
目前兴盛锅炉房的供暖面积为27.28万m2,每年耗煤9000t,但供热效果较差,有的供暖区域未能达到沈阳市供暖标准。
2、节煤潜力计算
根据沈阳市供暖行业统计数据表明:
管理较为完善,运行效率较高的供暖公司达到供暖要求的年供暖单位煤耗为30kg/m2,则兴盛锅炉房合理满足供暖27.28万m2的耗煤量
Bh=30×27.28×10000÷1000=8184t
以目前锅炉运行热效率要满足供暖要求所需的耗煤量
Bl=Bh×0.8÷0.5=13094.4t(兴盛锅炉房的锅炉效率以50%计算,运行较好的供热公司较高效率以80%计算)。
节煤潜力的计算Be=Bl-Bh=4910.4t
4.1.2整改方案的效益分析
1、对管理整改的效益
通过运行环节的整改,锅炉的热效率可以由原来的50%增加为58%,通过计算得:
每年满足供暖要求的实际供热量Q=134718.95(106kj);
燃料相当发热量Qdw=16461.26kj/kg;热效率为η1=50%时的燃料消耗量
B1=Q/(ηl·Qdw)·t=13036.80t;
热效率为η2=58%时的燃料消耗量
B2=Q/(η2·Qdw)·t=11238.62t;
燃料消耗量之差=B1-B2=1798.18t;
年节约原料费用=1798.18×400=71.93万元,经济效益可观。
2、局部整改的效益
经过局部改造,锅炉的热效率可以进一步提高到65%,通过计算得:
燃料消耗量之差=B2-B3=1210.31t;
年节约原料费用=1210.31×400=48.41万元。
3、工业锅炉系统整改的效益
经过整体改造,锅炉的热效率可以达到75%,通过计算得:
燃料消耗量之差=B3-B4=1337.11t;
年节约原料费用=1337.11×400=53.48万元。
图4-1各部分整改效益对比图
各部分整改的效益如图4-1所示,从图中可以看出对管理的整改带来的效益是最大的,说明锅炉系统的运行效率低有很大程度上是由于人为的原因造成的,这很大程度上反映了工业锅炉系统耗能高、效率低的现状,因此针对这种情况,必须加大有针对性的培训和监管的力度,使相关责任人无论从个人意识还是技术水平上都有较大的提升,从而提高工业锅炉系统的能效。
其中图中由于系统的整改带来节水节电的效益单独列出。
通过这些对工业锅炉系统的整改之后,电费降低20%左右,可以节约费用900000×20%×0.8=14.40万元,由于系统的整改使工业锅炉系统的漏水得以解决,耗水量可以降低20%左右,可以节约水费300×20%×150×2.7=2.43万元,此
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