工业锅炉管理与维护问答 第2版
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1-11 如何开展工业锅炉系统能效评价工作?

:根据NB/T 47035—2013《工业锅炉系统能效评价导则》规定,具体要求如下:

1.评价目的

工业锅炉系统能效评价是通过采集和分析系统设计、运行、能源利用、运行数据等过程的信息资料,确定系统运行能效状况,识别节能机会并评价其节能效果。为工业锅炉使用单位采取节能措施提供技术支持,以达到优化系统能源使用、降低能源消耗的目的。

2.评价原则

工业锅炉系统无论其设备的新旧程度、计量监控器具配置齐全与否、能效状况的好与差,均有能效评价价值。工业锅炉系统能源利用效果技术分析与评定的准确性有赖于数据采集的准确和数据分析的正确。节能机会优先权的排序应当依据受评单位能源管理目标、评价预期目标和可用于节能的财力及物力。

3.评价机构

评价机构应当是一个法律实体或法律实体的一部分,具备工业锅炉系统能效测试与评价能力和资质。评价机构职责至少包括:

1)成立由项目负责人、测试人员、锅炉专家等人员组成的评价项目组,并确保评价过程所必需的资源条件。

2)派出足够的评价人员,按约定的时间完成评价工作,评价项目组成员专业构成应当与评价项目相适应。

3)制定措施,保守在评价过程中获取的受评单位的商业和技术秘密。

4)遵守受评价单位有关安全等的相关规定。

4.评价人员

(1)评价项目组 评价项目组应当熟悉工业锅炉系统能效评价数据采集和数据分析方法,能够对采集数据结果的可靠性和准确度进行专业判断,具备工业锅炉系统能效分析、节能诊断能力和经验。

(2)测试人员 测试人员负责评价数据采集工作,应当具有理工科本科及以上学历,从事工业锅炉系统能效测试与评价工作2年以上经历,且具备以下知识和经验:

1)工业锅炉计量、监测、控制仪器仪表基本知识,工业锅炉热工测试原理和测试方法及测试结果专业分析能力。

2)锅炉辅机(风机、泵)经济运行检查和测试方法。

3)工业锅炉系统的运行和维护。

(3)锅炉专家 锅炉专家负责能效分析和节能诊断,应当具有锅炉/热能专业本科、工程师及以上职称,从事工业锅炉系统能效测试与评价工作5年以上经历。除具备测试人员应当具备的知识和经验外,还应具备:

1)工业锅炉系统经济运行分析与判断能力。

2)节能机会识别、效果分析能力和经验。

3)能源审计基本知识。

(4)项目负责人 项目负责人负责项目组织管理和评价过程的质量控制,应当具备必要的组织能力,有关教育背景、资格、知识和经验与锅炉专家相同。项目负责人职责应包括:

1)组建评价项目组,确定锅炉专家,明确项目组成员职责和工作任务,提出工业锅炉系统能效评价所需的资源。

2)建立项目组与被评价单位人员之间的沟通渠道和方法,使得评价过程中的信息和数据得以及时沟通和传递。

3)负责与受评单位的沟通,理解其能源管理和评价目标,界定评价的工业锅炉系统及其范围。

4)组织工业锅炉系统评价数据的采集、分析、确定节能机会、编制评价报告。

5)就评价结果和下一步节能措施建议与受评单位达成一致。

5.受评单位

受评单位应当积极配合评价机构的评价工作,其职责至少包括:

1)指定一名熟悉工业锅炉系统运行和维护的人员作为评价联络人。

2)与评价机构项目负责人就整体评价计划进行协商,确定评价时间安排,落实评价活动所需的配合工作和所能提供的资源。

3)负责将评价活动的重要性和与评价项目组合作的必要性传达到与评价活动相关的部门和人员。

4)为评价活动提供相应信息、资料,如设计文件、安装使用说明书、操作手册、测试/评价报告、检定/校准证书,工业锅炉系统能源使用、运行记录等。

5)提供评价活动场地和安全防护措施,对评价人员进行必要的安全教育培训。

6)只要资源条件允许,坚持实施评价报告所提及的建议内容。

6.评价工作程序

评价工作流程如图1-4所示。

7.评价内容和方法

(1)评价的基本内容 项目组应当根据评价的目的和要求,选择下述部分或全部内容开展能效评价工作:

1)工业锅炉能效分析。

2)锅炉辅机能效分析。

3)工业锅炉系统能源管理及利用情况。

4)工业锅炉系统的能源计量及统计情况。

5)节能机会辨识与技术分析。

图1-4 评价工作流程

(2)现状调查与分析

1)一般要求。项目负责人应在项目组成员协助下,确定评价所需的数据和信息类型,按以下2)~7)要求收集工业锅炉系统在评价工作开展前已存在的信息/数据(能效现状),形成评价所需的逻辑关系,并将信息/数据传递给项目组人员。

2)系统基础信息。对评价的工业锅炉系统应当获得以下数据:①锅炉系统内用能设备的用能种类(煤、天然气、油、电等)和额定出力。②在规定的时间间隔内,从独立计量仪表上采集的实际生产的蒸汽、热水等热量和对应能源消耗量。

注:如果独立仪表不能用,则通过锅炉运行来测算设备能源的消耗与产出。如考虑设备的运行时间、能源输入和输出量、设备负荷系数等。

3)操作信息。项目组应当向受评单位工业锅炉系统操作人员、技术人员和管理人员了解工业锅炉操作习惯和影响设备热效率的操作细节等信息,以利于辨识和分析工业锅炉节能机会。

4)设计、运行数据。项目负责人会同受评单位的工业锅炉运行、管理部门收集被评价工业锅炉系统设计、运行参数。

5)以往评价信息。项目组应查阅以往的能效评价与审计结果,查询工业锅炉系统的能耗基准,并将这些信息汇总。

6)节能措施信息。项目组应当收集受评价工业锅炉系统已实施、计划实施,或拟考虑实施的节能项目计划,并起草一份包含节能措施实施情况说明、项目节能潜力分析、节约的能源成本等有益于现行评价活动的信息清单。

7)能源成本信息。能源成本审查应对能源使用与流向所涉及的全部费用,如采购成本、贮存成本、输送成本及其他需要的费用。对工业锅炉系统副产品产生的效益,如现场发电、炉渣销售等也应分摊到成本数据中。这些成本数据应当应用于成本-收益分析。

成本数据建议用工业锅炉系统生产单位热量的成本进行表述。

8.确定评价目标、对象和范围

(1)评价目标 项目组应确定待评价工业锅炉系统出力(输出热量)、热能品质和能耗(单位热量能源能耗值)及排放量,将受评单位期望系统达到的出力、热能品质、效率和能耗或原系统设计参数作为评价目标。

(2)评价对象、范围 项目组应根据工业锅炉系统现状调查与分析结果,结合评价目标和受评单位能源管理提出的优先原则,考虑对使用能源的适用性。以往的节能改进经验,对当前和未来系统运行的影响及产品质量、安全性和使用寿命的影响等因素,确定被评价工业锅炉系统及其范围。将评价的工业锅炉系统设备分为值得进一步分析评价的,可以进行评价的和不适合进行评价的三类。

9.评价数据采集

(1)编制现场评价活动日程安排表 项目负责人应编制现场评价日程安排表。日程安排表应包括被评价的锅炉及其辅机设备、被评价设备进行数据采集的时间、采集数据的仪器仪表和使用人员、每台设备的评价人员及日程安排。总体评价日程表应与受评单位讨论并得到确认。

(2)确定数据采集方法 项目组应当与受评单位有关人员协商确定数据采集方法。数据采集方法包括:

1)对设备运行参数进行现场测量。

2)利用工业锅炉系统上已配置的监测仪表、记录仪器进行数据采集。

3)受评单位提供的设备运行数据。

4)系统设计文件以及设备随机文件所提供的数据。

无论采用哪种数据采集方法,测量计划中均应详尽规定数据采集的方法、数据的来源和使用的测量仪器。

(3)建立数据采集优先权 评价工作开始前,项目组应将工业锅炉系统设备清单所列的设备按要求进行筛选,确定数据采集优先权,并确认数据采集方法科学性、合理性和可操作性。

(4)制订测试计划 项目组应针对工业锅炉系统制定测试计划,至少明确以下内容:

1)测量时机,如选择锅炉常态负荷状态下测量锅炉热工效率、锅炉辅机电动机效率,以保证测量结果的代表性。

2)什么时间、什么地方、使用哪种仪器设备采集数据,如在系统示意图中标注测量位置和采用的测量仪器设备。

3)编制一份测量清单,明确所用仪器的类型,测量频率和测量时间(特别是批量操作的情况下或在生产和运行参数变化时)。

4)在测试计划中明确测量特殊要求,如测量仪器接入端口要求,取样管线安装要求,测量仪器、传感器所需的公用设施要求等。为使测试对蒸汽或热水的产量和质量影响降到最低程度,需在现场安装仪器设备采集数据时,项目组应与有关人员对测量计划进行充分讨论。

5)测试计划还应包括对采集数据进行验证的要求,尤其是使用系统上已配置的监测仪器采集的数据。验证要求由项目组依据对系统所使用的监测仪器仪表可靠程度的判断和工作经验来确定。

(5)数据采集要求 项目组应确认需采集的工业锅炉系统能量平衡数据和数据来源,如锅炉热平衡数据等。采集的数据来源可分为:现场测试/检查采集的数据、系统上监测仪器仪表采集的数据、系统运行记录,以及设计、制造、安装等提供的设备和系统数据等。

为规范数据采集工作,项目组应编制数据采集表,数据采集表中应当显示采集的数据、数据来源、验证方法,典型的数据采集记录样表见表1-16。

表1-16 典型的数据采集记录样表

项目负责人将数据采集任务分配给项目组成员完成。与系统运行状况相关的测量数据应尽可能在同一时间进行采集,以确保数据的“匹配性”。

10.现场测试/检查数据采集

(1)测量仪器设备要求 项目组应根据待测设备的运行参数(如温度、压力、流量)选择合适的测量仪器设备及其量程范围,使其满足于测量的需要。评价所使用的测量仪器设备、数据记录装置和其他数据采集设备及其软件应达到要求的准确度。在投入使用前应进行检定/校准和检查,以证实其能够满足测量要求。常用的测量仪器设备包括:

1)温度测量设备,如热电偶、温度计,红外测试仪。

2)气体测量设备,如氧气(O2)、一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(CmHn)和二氧化碳(CO2)含量的气体测量及分析仪。

3)压力测量设备,如压力计、数字或充液压力表、风压表。

4)流量测量设备,如超声波流量计、电磁流量计。

5)电能测量设备,如电流表、电压表、电能仪。

6)燃煤及灰、渣计量设备,磅秤等。

7)其他特殊用途的设备,如红外成像仪。

(2)测试方法确认 需采集的数据确定后,项目组应确认测试方法,要求如下:

1)确认测量仪器设备适用性,并确定其功能、检定/校准状态。

2)确认测量仪器设备安装位置、安装程序的正确性,选择的取样设备和取样程序与测量仪器的匹配性。

3)确定测量数据采集时机和采集频率,如数据采集时,工业锅炉的工作负荷、压力、温度等运行参数及保持稳定的时间等。

(3)测试计划的实施 项目组应当依据测试计划,按照TSG G0003—2010相关规定采集工业锅炉热工性能数据,按照GB/T 13466—2006、GB/T 13469—2008相关规定采集风机、泵运行能效数据。

11.系统上已配置的监测仪器数据采集

项目组应当确认已配置在工业锅炉系统上的温度、压力、流量、烟气成分、电能等计量仪表的有效性,确认仪表安装位置正确、能够正常操作,并在检定/校准有效期内。只有经过确认的计量仪器仪表,其输出数据才能作为评价之用。

12.系统运行记录和设计、制造、改造资料的收集

(1)运行数据和信息资料 运行数据和信息资料主要有:

1)输出热能品质要求和需求周期,用户负荷最大与最小需求量和生产量。

2)锅炉负荷安排与用户热能供应需求的匹配方案,以及用户热能供应要求对锅炉系统运行的影响。

3)锅炉及其辅机运行参数,如温度、压力、排烟温度、空气系数、灰渣含碳量等。

4)由于外部因素导致锅炉系统中断的频率及持续时间。

5)锅炉运行热工效率、辅机(风机、泵等)电动机效率。

6)其他运行参数连续监测值,如单位热量能源能耗值等。

(2)维修保养方法和数据 维修保养方法和数据主要有:

1)锅炉定期检修与维护保养时间表和及其实施状况。

2)用于监测锅炉运行参数的仪器仪表校准程序、步骤和周期。

3)设备检修记录,尤其是需要频繁调整的参数与设备的检修记录。

4)计划停炉和被迫停炉的历史记录。

(3)设计、制造、改造资料和数据 设计、制造、改造资料和数据主要有:

1)锅炉及其辅机设计出力/功率和能效。

2)锅炉及其辅机设计或经济运行说明书。

3)锅炉及其辅机改造后的出力/功率和能效。

(4)节能管理资料和数据 节能管理资料和数据主要有:

1)节能管理制度的建立和实施情况。

2)人员持证上岗与节能培训情况。

3)锅炉本体、燃烧设备、辅机状况检查情况。

13.数据核查

1)项目组应对采集到的现场测试数据、系统上已配置的监测仪器数据和系统运行记录进行核查以确定数据的有效性。核查方法可以包括交叉检查,即对同一数据将从已配置的监测仪器采集的与现场测试进行比较。

2)当结果出现不一致或与其他数据冲突时,项目组应选择在相同操作条件下得到的第二套数据来验证原数据。如第一套和第二套数据出现严重的不一致,项目组成员应该复核测试时的采样程序、仪器校准情况和设备操作方法。只有找到不一致的原因,并经校正后的数据才能应用于评价。

如发现设备或运行参数将影响安全和产品质量,项目组应立即向受评单位管理人员通报。

14.现场评价活动总结与交流

完成数据采集工作后,项目组应当召开现场评价总结会议,交流评价情况。受评单位负责人、联络人、参与或支持评价的部门负责人和项目组成员均应出席会议。现场评价总结应包括评价程序、工业锅炉系统能效现状、评价初步结果、节能机会和预测的节能经济效益。双方应就评价报告草案、最终版本的交付日期达成一致。

15.系统能效分析与评价

(1)分析评价目的 对采集到的工业锅炉系统数据进行分析评价,目的在于建立一个基于所采集数据的能量平衡(适当时,建立物料平衡),并将能量平衡的计算结果与业内公认的基准进行比较,确定哪些地方的能效需要改进,采用何种节能措施,并对节能措施进行财务分析。

(2)数据分析 在评价期间,项目组应建立工业锅炉系统能量平衡(热量平衡)模型。评价期间采集的原始数据主要用于计算、分析工业锅炉系统的能源分布。公认的方程、图表和软件可用于实施这些计算,但这些计算方法、假设及其来源应清晰地文件化,并在评价报告中详细描述。对于被评价的工业锅炉系统,能量平衡应以图表形式反映能量输入、分布,甚至系统内能量的再循环。

锅炉系统的能耗状况可采用量化指标(如千克标煤/GJ、热工效率等)进行表述。

数据分析结果应包括锅炉能量平衡结果(能源总消耗量、单位输出热量耗能量、热工效率)、锅炉系统现场状况(如保温状况、门孔的密封、散热损失面积,以及系统跑、冒、滴、漏)等内容。虽然现场状况在热平衡中不直接提及,但为未来的节能机会提供了信息。

(3)计算和确认节能机会 项目组应将能量平衡分析结果与设计能耗、行业公认的能耗基准、受评单位能源管理目标值进行比较。使用行业公认的能耗基准作为参照物时,应考虑受评价工业锅炉系统的可比性。数据分析应计入公用部分的费用。数据分析用于确认哪些地方存在节能机会,评价节能机会的节能效果都是至关重要的。按照实施的难易程度和成本,将节能机会分为改进维修保养、改进运行、设备改造和更新、改进控制方法、工艺改进/优化等类别。

1)改进维修保养实例。改进维修保养要求以最小甚至零投资提高设备性能,尽可能使锅炉系统恢复到原设计状态。如通过清理受热面积灰、修理门孔或检修密封盖、维修或校核控制仪表、修补或更换变质退化的保温材料、制定预防性维修保养程序等。

2)改进运行实例。改进运行是指锅炉系统在不改变蒸汽/热水品质、供应量和生产条件的前提下,通过合理安排锅炉的起停、负荷大小,根据锅炉负荷变化及时调整燃料供给,燃烧送、引风量,合理选择排污时机、控制排污量,修订用汽(热水)流程时间表减少锅炉空闲时间等方式提高锅炉系统运行效率。

3)设备改造或更新实例。通过资金投入对设备进行改造或更新以提高工业锅炉系统效率。如增加锅炉尾部烟气、冷凝水等余热回收装置,采用高效燃烧器和鼓、引风机等。

4)改进控制方法实例。改进控制方法是指锅炉系统运行调控方式的改变。在某些情况下,改进控制方法仅需要重新配置现有的控制系统或升级控制软件。其他则需更换现有的控制系统和组件,如将人工调节改为自动调节及机械控制改为变频控制,设立自动排污控制装置、供暖锅炉温度补偿控制装置等。

5)工艺改进/优化实例。因为减少产品及其工艺所需能源,所体现的是根本性改变,因此工艺改进和优化机会需要更详细的研究。这样的机会可能包括改变终端用户生产工艺,以实现高效利用热能,从而提高工业锅炉系统能源效率。

16.技术和财务分析

1)项目组应当确定各锅炉系统的节能机会,并从节能机会的实用性、可行性和以往采用的节能技术等方面进行技术分析。应给出选用和不选用节能机会的理由,并在工业锅炉系统能效评价报告中反映。如果节能建议不被受评单位接受,则应将其已接受的建议加以区分。

2)作为可选项的财务分析是在技术分析的基础上,对已被受评单位接受的节能建议进行财务分析。其包括对节能建议的净节余(经济效益)分析和每项节能建议实施成本预评估。净节余应考虑所有合理的组成,如能源成本、生产率的变化、劳动力成本、产品质量的提高、维修成本的节约和碳排放的减少等。实施成本包括部件购置费用及安装、起动费用等。如何在净节余分析和实施成本预评估中将其影响因素考虑全面,有赖于项目负责人的经验及项目组成员、受评单位等给予的信息支持。

3)财务分析应当根据所选择的评价方法,或者按照受评单位特点对各种节能机会进行分类。如对于需要投资的项目,如果完成财务分析,还应编制财务可行性报告。报告中应涉及成本回报分析或内部收益率等内容。

在实施财务分析中,费用估算方法、数据来源和实施费用等应在评价报告中明确注明。