DB37T-生物质燃料锅炉能效评价规范编制说明

《生物质燃料锅炉能效评价规范》地方标准编制说明一、工作简况（一）任务来源由原山东省质量技术监督局立项，根据2016年6月13日《山东省质量技术监督局关于印发<2016年“山东标准”建设行动计划>的通知》（鲁质监标发〔2016〕24号）的要求，决定进行《生物质燃料锅炉能效测试规范》地方标准的制定。为了对现行测试规范进行明确和细化，规范生物质燃料锅炉的能效评价方法，与2022年9月30日特申请将本标准名称改为《生物质燃料锅炉能效评价规范》。该标准由山东省经济和信息化委员会、原山东省质量技术监督局（现山东省市场监督管理局）提出并组织实施，由山东省特种设备标准化技术委员会归口。（二）起草单位起草单位：山东省特种设备检验研究院集团有限公司、临沂市特种设备检验研究院、聊城市特种设备检验研究院、菏泽市特种设备协会。主要起草人：郭雷、衣宝葵、柳长磊、朱金朝、马加朋、苏建盛、张利红、秦延山、郭超、王义德、刘伟、李广文、张宏敏、武晓、李淑娟、万子玉、郑宝晨、宋军昌、徐玉华、任伟彬、孙富亮、高扬、李琪、平苏丰。本标准成员分工：郭雷认标准编写组组长，全面负责标准起草工作；衣宝葵、柳长磊、朱金朝负责标准立项、审查；马加朋、张利红、秦延山、郭超、王义德、刘伟、李广文、张宏敏、武晓、李淑娟、万子玉、郑宝晨负责材料准备、标准编写和内部讨论与修改工作；宋军昌、徐玉华、任伟彬、孙富亮、高扬、李琪、平苏丰负责征求意见与汇总以及其他协调和审核等工作。（三）主要工作过程1.提出阶段2016年1月，根据山东省地方标准编制计划的通知，首先由山东省特种设备检验研究院集团有限公司成立起草小组，依据《特种设备安全法》、《锅炉安全技术规程》，对与锅炉相关的法律法规、国家标准、地方标准、行业标准进行了研究。同时，对生物质燃料锅炉近年来测试案例进行收集整理，并按照生物质燃料的各种状态、燃烧方式、测试状况进行分门别类的归纳梳理。2016年2月成立标准编写组，组织立项准备会议，经过会议讨论，形成了标准的工作思路与编制原则，初步确认了标准技术方案与内容框架。会议还就现阶段任务分解与分工、标准进度及下一步工作安排进行部署和规划。在此基础上，确定了落实国家法规制度、远期近期目标结合、软件硬件兼顾的编制原则，提出制定地方标准《生物质燃料锅炉能效评价规范》的基本思路。2.起草阶段2016年5月，编写组召开第一次讨论，各参与单位就标准框架及范围展开了充分讨论，针对生物质燃料锅炉的燃料、结构、燃烧方式等与常规锅炉特殊性进行讨论，同时结合现有的测试规程和标准，逐步标准草案的大框架。主要工作包括：本标准规定了该技术规范主要适用于以生物质为燃料的蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体锅炉的能效测试；本标准规定了范围、规范性引用文件、术语和定义、导则、试验条件、测量方法、测量仪器、效率计算、试验报告等。提出生物质锅炉能效测试评价的相关要求。后续标准编写组召开了多次内部讨论会，针对草案内容进行详细讨论，对草案不规范引用及描述进行整体修正，添加并完善了大框架下各章节内容，最终形成了标准送审稿。讨论细节总结如下：前言a.前言主要是提出该标准是按GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》相关要求进行的起草。b.指出该标准组织实施部门--山东省市场监督管理局，以及归口部门--山东省特种设备标准化技术委员会。引言引言主要是指出标准编制依据，以及指出该标准是对现有法规和标准进一步的明确和细化，而不是补充和完善。1、范围针对各测试标准并不能完全涵盖生物质燃料锅炉的类型这个问题，增加了文件的适用范围。 1-1.生物质燃料锅炉多种多样，有蒸汽的、热水的、有机热载体的等等，且生物质燃料的类型也多种多样，有固体的、液体的、气体的等。其中固定生物质燃料包含树皮、木屑等非成型的，也有压成颗粒或者板状的成型燃料，气体生物质燃料主要指的是生物质燃料经过发酵等手段，形成气态燃料。1-2.最近几年流行一种外置式生物质气燃烧器，生物质在这个外置的燃烧器中燃烧，生成的高温烟气被吸入到一个卧室内燃的锅炉中换热。经过讨论，决定不把这种炉型归到气体生物质燃料中，而是归入到固体生物质燃料中，主要原因是该燃烧方式，燃烧的是固态生物质燃料，只是把高温烟气吸入到锅炉中换热，而不是气态气体直接在锅炉炉膛中点燃并燃烧。1-3.液体生物质燃料主要指的是造纸黑液等等。2、规范性引用文件规范性引用文件细节讨论主要是：2-1.注日期的引用文件，仅该日期对应的的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本件。该标准均为不标注日期的引用文件，即如果引用标准有所更新，则执行最新版标准。2-2.引用文件也有先后顺序之分，遵循的原则是先国标，接着行业标准，再能源部标准、农业部标准，最后是特种设备技术规范。同一级的标准，按数字从小到大排列。3、术语和定义3-1.术语和定义首先参考了GB/T2900.48-2008《电工名词术语锅炉》，如果《电工名词术语》里没有，则采用和参考了GB／T10180-2017《工业锅炉热工性能试验规程》里的术语和定义。3-2.针对生物质燃料如何界定以及锅炉出力如何界定等，增加了术语和定义。3-3.现有规程中，对锅炉出力的界定，缺少有机热载体锅炉的相关规定，因此，本标准在制定的时候，纳入进来。4、能效评价的相关要求4-1.编制测试方案：测试方案至少包括a）测试任务、目的与要求；b）根据测试的目的、炉型、燃料品种和辅机系统特点确定测量项目；c）测点布置与所需仪表；d）人员组织与分工；e）测试工作程序这5个方面的内容。4-2.测试前检查：检查要点是①看设备运行是否正常，主要看是否有跑冒滴漏等不正常现象；②测试时把影响测试的设备等隔绝，例如不允许排污等。再就是如锅炉房有数台锅炉并联使用，应把其他锅炉隔绝；③进行锅炉定型产品能效测试时，应检查负荷是否为97~105%的额定负荷，压力是否达到额定压力等等。4-3.测试工作负责人员应当由熟悉相关测试标准并有测试经验的专业人员担任，通常是锅炉检验师；测试过程中的主要测试人员不宜变动。非主要测试人员，例如配合人员，则没有强制要求。4-4.测试所用到仪器、仪表，尽量用自己单位的，且经过检定/校准的，最大限度的保证采集数据的准确性。如遇到不好携带到现场的仪器仪表，或者压力表等更换起来危险性大以及只有停炉才能更换的，则考虑采用运行仪表。4-5.能效评价做到按相关技术规范执行，本标准执行的能效评价规范是NB/T47035和NB/T47061。5、锅炉定型产品能效测试5-1.生物质燃料分类在现有测试规程中，没有展开详细分类，特别是液体生物质燃料，没有提到，因此本标准增加了这部分内容，用以指导测试造纸黑液锅炉；5-2.针对国家标准及测试规程中对锅炉定型产品热效率测试的细节要求不是很明确，锅炉及其系统测试前的检查章节中增加了具体的测试要求。5-3.例如针对不同形状的固体生物质，在不同的燃烧方式下，规定了不同的测试时间。原因是生物质燃料形状不同，热值不稳定，也差别很大，如果测试时间短了的话，试验误差会比较大。5-4.新增加液体生物质燃料和气体生物质燃料的测试时间。现有测试规程中，没有对液体和气体生物质燃料的测试时间有明确规定。5-5.也有一些锅炉制造厂制造生物质燃料冷凝式锅炉，对冷凝锅炉测测试结果的确定也添加了进来。5-6.针对一些测试规程颁布的比较早，而后来国家又颁布了锅炉环保类标准，增加了锅炉热效率测试与大气污染物初始排放测试应当同时进行的要求。5-7.现在大气污染物排放国家越抓越严，因此，在制定本标准的时候，也充分考虑了这方面内容。5-8.国家制定初始排放的原因主要是通过测试，为锅炉厂及用户在进行采购除尘、脱硫、脱硝设备选型的时候，提供技术参数支持。5-9..针对各规程中各不同吨位锅炉采用的测试方法不一致这个问题，增加了各种类型、各种吨位锅炉需要用什么样的测试方法。5-10.老测试规程中，20吨（14MW）及以上锅炉才允许只使用反平衡测试方法，而新规程中10吨（7MW）及以上锅炉就允许只使用反平衡测试方法。在本标准中，考虑到生物质燃料热值通常都比较低，且体积也比较大，称量燃料的时候难度很大，因此定为10吨（7MW）及以上燃料锅炉就可以只使用反平衡测试方法。5-11.手烧锅炉的运行受收工填料的影响会很大，采集反平衡数据难度也很大，鉴于此，规定可以只采用正平衡测试方法。5-12.针对国家标准中对生物质燃料的分类及燃烧方式没有具体描述这个问题，增加了各种生物质燃料的分类及燃烧方式下的测试时间。5-13.按照TSG11-2020《锅炉安全技术规程》中的具体要求，增加了对制造单位需要提供的资料最新的要求。5-14.在实际的测试工作中，特别是定型测试，往往会发生现场燃烧器与总图配置的燃烧器不一致，或者没有燃烧器型式试验证书的情况，而测试规程中也没有提，因此用户往往认为测试人员是随意提要求为难人，因此本标准中增加制造单位需要提供的资料的相关要求。5-15.在实际的测试工作中，特别是定型测试，经常会发生现场节能器与总图不符，导致不具备做定型测试条件的情况，因此，本标准中增加这方面的要求。5-16.针对国家标准中对生物质燃料锅炉燃烧产物与燃煤锅炉的不同之处，增加了飞灰、漏料、炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比的内容。5-17.老规程中，仅仅是对燃煤锅炉的飞灰、漏料、炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比这方面有要求，而对生物质锅炉没有这方面的要求。因此，在统计了近10年来测的生物质锅炉的飞灰、漏料、炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比，考虑合理性等问题，增加这方面的内容。6、锅炉运行工况热效率详细测试6-1.测试方法、测试要求、测试结果确定按本文件5.1、5.2、5.3的规定执行6-2.测试应具备的条件，从4个部分做出规定。7、锅炉运行工况热效率简单测试规定了简单测试的测试项目，以及相关项目适用范围。8、生物质燃料以及炉渣、飞灰、漏料的采样、制样、化验分析方法8-1.生物质燃料化验有单独的测定方法，不能一味的参考煤炭的测定和化验方法，因此本规范增加了针对各种生物质燃料的化验、测定方法。8-2.针对国家标准中对生物质燃料锅炉燃料取样与燃煤锅炉的不同之处，增加了生物质燃料的取样和制备的具体要求。9、测试报告测试报告的要求应按TSG91规定的方法执行。附录A（规范性附录）生物质燃料的取样和制备A-1.针对生物质燃料的多样性，需要一些比较特别的燃料取样及化验方法，增加了规范性附录A。A-2.燃料取样，和常规的燃煤、燃气等也不太一样，因此，制定本标准，只要是对现有测试规程中，对生物质燃料锅炉测试的一个有力细化。3.征求意见阶段：2021年9月开始向开展锅炉能效测试工作的各地市特检院及生物质锅炉制造单位等行业相关单位方以微信、电子邮件征求意见。共向40家有关检验单位、科研院所、大专院校、专家及有代表性的标准利益方发函征求意见。截止2021年11月1日共收到32家单位及专家的回函，其中19家单位及专家回函无意见或建议，13家单位及专家的回函共计有56条意见或建议。针对征求意见中提出的各方面的问题。编写组根据反馈结果与专家们多次电话、邮件会议沟通商讨，最终采纳了42条意见和建议，并对标准征求意见稿的结构、内容进行了补充、修改。在草案基础上，修改形成评审标准的送审稿。部分意见征求稿：二、地方标准制定的目的和意义1、全国有在用工业锅炉50多万台，达180万蒸吨/小时。燃煤锅炉约48万台，占工业锅炉总容量的85%左右，其中20蒸吨/小时以下超过80%。工业锅炉主要用于工厂动力、建筑采暖等领域，燃煤工业锅炉效率低，污染重。而采用生物质为燃料替代部分燃煤锅炉，符合节能减排，节约降耗的现实要求，具有广阔的市场推广前景。2、以生物质为燃料的锅炉，出现较早，但是一直没有系统的标准体系，无法评价，制约了生物质锅炉的发展。近些年，生物质发电厂、板材厂下脚料回收利用、农村集中式秸秆气化等项目越来越多，标准体系的建立刻不容缓。2011年6月1日实施的《产业结构调整指导目录（2011年本）》（国家发展改革委令第9号）将固定炉排燃煤锅炉（双层固定炉排锅炉除外）列入了淘汰类产品目录。由于市场需求量仍然很大，锅炉制造企业纷纷修改设计，符合政策，把燃煤锅炉改为燃用生物质燃料的锅炉，数量增长迅速。由于环保厅2009年文件，(环办函〔2009〕797号2009年8月7日)，对生物质燃料进行澄清和肯定，明确不属于高污染燃料，允许使用；并且可以作为替代燃料在城市中使用。并且鼓励推广应用，但是提出了更严格的要求，并要求制定相关技术标准和规范。生物质锅炉更是得到政策的支持，在相当长的时间里要持续发展。从经济性角度来看，农业生产、工业生产会产生大量的生物质燃料，农村经常是在收割后，把多余的秸秆等生物质燃料就地焚烧，用作肥料。这种情况不但不节能，更不经济。因此，制定生物质锅炉相关测试标准，对指导生物质的有序使用（锅炉燃烧），对生物质锅炉的研发和制造，再到生物质锅炉的经济运行，有很大意义。此外，随时国家经济的转型，煤炭资源在总资源中的占比越来越小，且煤价越来越贵，价格高位运行的时候都超过了生物质价格，因此，发展并提高生物质燃料资源在总资源中的占比，势在必行。3、我省是锅炉制造、使用大省，有锅炉整机制造企业80余家，年产锅炉3000台，容量约30000蒸吨/小时，年产值约20亿元。省内30多个制造厂已开发生物质锅炉，但是在现有标准无法适应这种新型锅炉的要求，设计、制造、验收过程中存在无标准可依的情况。能效测试虽然有国家标准统一要求，但是生物质锅炉燃料多种多样，近两年发展迅速，现行标准无法跟上发展趋势。能效测试方法和要求也有其特殊性，现行标准也无法完全覆盖。因此制定“生物质燃料锅炉热工性能试验规范”既可完善锅炉标准体系，规范此种锅炉的能效测试造要求，同时可推动此种锅炉的发展，利于节能减排。综上所述，有必要针对生物质燃料锅炉制定专门的能效测试评价规范，作为现有测试规范进一步的明确和细化，指导现场能效评价工作的顺利进行。三、标准编写原则和确定标准主要内容1.标准编制原则本文件是依据《锅炉安全技术规程》、《锅炉节能环保技术规程》、《工业锅炉热工性能试验规程》的要求，结合生物质燃料锅炉测试经验编制而成。该标准主要适用于以生物质为燃料且额定压力小于3.8MPa的锅炉的能效测试，余热利用装置或设备（烟道式余热锅炉除外）、蒸汽压力不小于3.8MPa且蒸汽温度小于450℃的生物质燃料锅炉可参照使用。本标准遵守国家相关法规、标准和安全技术规范，作为其相关要求的合理补充，国内、省内无相应专业测试标准。以便于测试机构对生物质燃料锅炉开展测试工作。本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》进行编写。2.主要技术内容和确定依据及理由近几年来，生物质燃料锅炉在国内发展迅速，固体燃料、液体燃料（草浆、木浆、造纸黑液等）、气体燃料等各种类型锅炉都已常见，并逐渐向着高科技含量锅炉制造发展。山东升生物质燃料锅炉数量、种类、先进程度都在全国前列。从2010年到2021年，山东有30余家锅炉厂涉足生物质燃料锅炉设计、制造，且绝大部分锅炉的测试工作都是由我院承担，我院公司检测人员在日常测试工作中积累了大量的测试经验，在编写过程中，坚持以TSG11-2020《锅炉安全技术规程》、GB／T10180-2017《工业锅炉热工性能试验规程》、TSG91-2021《锅炉节能环保技术规程》作为重要的编制依据，从下面几个方面进行：a.标准以保证锅炉安全为核心原则本标准依据《锅炉安全技术规程》等法规和标准的规定，主要针对生物质燃料锅炉的特殊性，提出了明确和细化性测试评价项目和测试评价要求。制定本标准的目的在于指导并规范生物质燃料锅炉的测试内容和测试方法，通过测试发现各种不安全因素和状态，并及时排除，首先保证锅炉的安全运行。生物质燃料锅炉的锅炉设计、制造、使用都应符合TSG11《锅炉安全技术规程》以及NB/T47062《生物质成型燃料锅炉》等特种设备安全技术规范和国家标准要求。b.标准以GB/T10180《工业锅炉热工性能试验规程》作为测试工作的主要参考依据《工业锅炉热工性能试验规程》中，规定了工业锅炉的热工性能试验中的术语与定义、符号和单位、总则、试验准备、试验要求、测量项目和试验用仪器仪表、试验方法、锅炉热效率的计算以及试验报告，也确定了适用范围等。同时，也确定了规范性引用文件。这是我们锅炉能效测试主要依据的标准。最重要的，该标准规定了现场测试应该采集的数据，并给出了计算公式，以及能效测试报告的标准化模板，这对指导我们现场测试并出具报告，有很重要的意义。但是，随时技术的发展和工业生产的要求，生物质燃料锅炉在锅炉数量占比中越来越大，在实际测试工作中，会发现现有规程有一定的模糊性和没有对生物质燃料锅炉的特殊性提出针对性的要求。c.编制本标准的理由本标准针对生物质燃料锅炉的特殊性，解决了测试工作中无明确规程可依的问题，更是对现行测试规程的一个明确和细化。本文件综合考虑主要制定情况如下：本标准规定了范围、规范性引用文件、术语和定义、导则、试验条件、测量方法、测量仪器、效率计算、试验报告等，提出生物质锅炉能效测试的相关要求。生物质锅炉的分类，按燃料、按介质、按用途、按压力、按温度等分类，多种多样，受编写小组能力的限制，本文件无法做到面面俱到，因此只能加一定的限制条件：本文件适用于以生物质为燃料且额定压力小于3.8MPa的锅炉的能效测试，余热利用装置或设备（烟道式余热锅炉除外）、蒸汽压力不小于3.8MPa且蒸汽温度小于450℃的生物质燃料锅炉可参照使用。意思就是说，限制在生物质燃料工业锅炉范畴。电站锅炉情况更加复杂，且编写小组手里没有足够的电站锅炉测试数据做为统计一句，怕误导了他人，贻笑大方。GB/T10180《工业锅炉热工性能试验规程》中的规范性引用文件不全，也未能完全涵盖生物质燃料的种类。本文件中首先加入了《锅炉安全技术规程》作为安全性保障。其次，生物质燃料的类型多种多样，有固体的、液体的、气体的等。其中固定生物质燃料包含树皮、木屑等非成型的，也有压成颗粒或者板状的成型燃料，气体生物质燃料主要指的是生物质燃料经过发酵等手段，形成气态燃料。近年来山东流行一种外置燃烧器，生物质在这个燃烧器中燃烧，然后高温烟气被吸入到一个卧室内燃的锅炉中换热。这种炉型归入到固体生物质燃料中，主要原因是该燃烧方式，燃烧的是固态生物质，只是把高温烟气吸入到锅炉中换热，而不是气态气体直接在锅炉中燃烧，并且燃烧产物中飞灰含量很大，与燃气的纯净度相比，效率的计算方法完全不一样。液体生物质燃料主要指的是草浆、木浆、造纸黑液等等。《工业锅炉热工性能试验规程》对这些生物质分类没有明确介绍，更没有明确的测试方法，因此在本文件中，对这些燃料都给出了明确的界定，以及相应的测试方法。锅炉出力、输出热量等术语定义中，增加了有机热载体锅炉。有机热载体锅炉在日常工业生产中占的比重越来越大，也越来越重要，之前的规程中未涵盖，因此在本文件中，增加了这部分内容。按照TSG11-2020《锅炉安全技术规程》中的具体要求，锅炉及其系统测试前的检查章节中增加了具体的测试要求：锅炉定型产品热效率测试时，还应该检查锅炉运行负荷是否满足测试的相关要求，锅炉及其辅机配置的节能器（空气预热器、省煤器、冷凝器等）、燃烧器等是否与审图图纸一致的内容。理由是在实际的测试工作中，特别是定型测试，往往会发生现场燃烧器与总图配置的燃烧器不一致，或者没有燃烧器型式试验证书，以及现场节能器与总图不符等情况，导致不具备做锅炉定型测试条件。而测试规程中也没有提，因此用户往往认为测试人员是随意提要求为难人，因此本标准中增加制造单位需要提供的资料的相关要求。与《工业锅炉热工性能试验规程》相比，修改了对测试人员的要求。理由是《工业锅炉热工性能试验规程》中对测试人员的要求是不能变动过于苛刻，本文件中修改为“主要测试人员不宜变动”。理由是辅助测试人员不担任记录数据等重要工作，编写组认为辅助测试人员可以变动。与《工业锅炉热工性能试验规程》相比，增加了对测试仪表的要求，也修改了一部分测试仪表的要求。理由是很多仪表按照规定，做校准即可，而《工业锅炉热工性能试验规程》中对所有的仪表都得检定，难以执行。针对一些测试规程颁布的比较早，而后来国家又颁布了锅炉环保类标准，本文件增加了锅炉热效率测试与大气污染物初始排放测试应当同时进行的要求。理由是国家现在对大气污染物排放越抓越严，因此，在制定本标准的时候，也充分考虑了这方面内容。此外，国家制定初始排放的原因主要是通过测试，为锅炉厂及用户在进行采购除尘、脱硫、脱硝设备选型的时候，提供技术参数支持。根据生物质燃料的特殊性，本文件例如针规定了对不同形状的固体生物质，在不同的燃烧方式下，不同的测试时间。理由是生物质燃料形状不同，热值不稳定，也差别很大，如果测试时间短了的话，试验误差会比较大。与《工业锅炉热工性能试验规程》相比，没有冷凝锅炉的内容。本文件针对一些锅炉制造厂制造生物质燃料冷凝式锅炉，因此增加了冷凝锅炉测试的相关内容。与《工业锅炉热工性能试验规程》相比，增加液体生物质燃料和气体生物质燃料的测试时间。理由是现有测试规程中，没有对液体和气体生物质燃料的测试时间作出明确规定。《工业锅炉热工性能试验规程》中，仅仅是对燃煤锅炉的飞灰、漏料、炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比这方面有要求，而对生物质锅炉没有这方面的要求。因此，我单位在统计了近10年来测的80多台生物质锅炉的飞灰、漏料、炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比，又参考了中国特检院、江苏省特检院、河南省特检院等多家兄弟单位提供的100多台生物质锅炉的测试数据，综合考虑合理性等问题，增加这方面的内容。例如在燃煤链条炉排锅炉中，国家标准给出的炉渣重量百分比为75~85%，漏煤重量百分比为5%，飞灰重量百分比为10~20%，而在燃生物质链条炉排锅炉中，因为相同体积的生物质燃料质量较煤轻，容易被引风机吸走，所以燃生物质锅炉炉渣会比同等燃烧方式的燃煤锅炉炉渣重量百分比少，结合统计范本，定为45~65%，漏料重量百分比不变，而飞灰重量百分比定为30~50%。与《工业锅炉热工性能试验规程》相比，没有对生物质燃料取样的特殊要求。生物质燃料和常规的燃煤、燃气等取样、制