伏喜斌

(廈門市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，福建廈門361004)

　　摘要：地方標(biāo)準(zhǔn)《燃生物質(zhì)成型燃料工業(yè)鍋爐能效限定值》的頒布，將加強(qiáng)福建省生物質(zhì)能源的合理利用，避免不達(dá)標(biāo)鍋爐的投入使用。闡述了標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)及原則，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)范圍進(jìn)行了界定，文中詳細(xì)闡述了標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的確定，證實(shí)所采用的百分位數(shù)統(tǒng)計(jì)算法對(duì)確定指標(biāo)參數(shù)是有效的。

　　引言

　　目前，我國(guó)已規(guī)定燃煤手燒爐需停止生產(chǎn)，以生物質(zhì)鍋爐作為替代產(chǎn)品，以節(jié)約不可再生化石燃料的消耗。《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》(TSG G0002－2010)附件A規(guī)定了燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t的熱效率指標(biāo)，鍋爐定型產(chǎn)品的熱效率依據(jù)《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》(TSG G0003－2010)開展測(cè)試后，以附件A規(guī)定的值加以判斷熱效率情況。

　　而規(guī)程同時(shí)規(guī)定了對(duì)附件A未涵蓋的鍋爐，定型測(cè)試熱效率結(jié)果應(yīng)當(dāng)不低于設(shè)計(jì)值的要求，這就導(dǎo)致出現(xiàn)定型產(chǎn)品的熱效率，以生產(chǎn)企業(yè)自行規(guī)定為準(zhǔn)，從而導(dǎo)致不節(jié)能產(chǎn)品流入市場(chǎng)，不利于節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)，而在用工業(yè)鍋爐定期能效測(cè)試結(jié)果的判斷也無(wú)依據(jù)來(lái)源。

　　由于燃生物質(zhì)鍋爐測(cè)試過(guò)程中無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依，因此給測(cè)試機(jī)構(gòu)的測(cè)試工作造成了困難，同時(shí)被測(cè)試單位也無(wú)法獲得客觀的測(cè)試數(shù)據(jù)。

　　為了避免生物質(zhì)鍋爐性能水平參差不齊，防止能源浪費(fèi)，提高生物質(zhì)燃料的有效利用，因此有必要制定生物質(zhì)鍋爐能效限定值標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)規(guī)范生物質(zhì)鍋爐的整體性能，加強(qiáng)福建省生物質(zhì)能源的合理利用，使該新型能源的優(yōu)勢(shì)得到了充分發(fā)揮，從而促進(jìn)了“節(jié)能減排”工作的開展，響應(yīng)了國(guó)家“節(jié)能減排”的方針政策。

　　1標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)與原則

　　標(biāo)準(zhǔn)目錄章節(jié)及相關(guān)條文內(nèi)容參照有關(guān)鍋爐節(jié)能、能效指標(biāo)等國(guó)家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)編寫，如《工業(yè)鍋爐能效限定值及能效等級(jí)》(GB 24500－2009)、《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》(TSG G0002－2010)等。標(biāo)準(zhǔn)中生物質(zhì)燃料的有關(guān)規(guī)定采用了福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)成型燃料》(DB44/T 1052－2012)的內(nèi)容，使之相互對(duì)應(yīng)；標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分考慮福建省生物質(zhì)能源的特征，制定出符合福建省省情的能效標(biāo)準(zhǔn)，使標(biāo)準(zhǔn)具有科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性，真正起到合力利用生物質(zhì)能源的目的。

　　標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容是安裝在福建省內(nèi)使用的鍋爐，準(zhǔn)許使用的技術(shù)依據(jù)，因此標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)內(nèi)容既能達(dá)到限制不節(jié)能鍋爐的使用，同時(shí)也應(yīng)體現(xiàn)公平競(jìng)爭(zhēng)、良性循環(huán)這一宗旨，因此關(guān)鍵指標(biāo)的確定是權(quán)衡各方因素的結(jié)果。

　　2標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)范圍

　　標(biāo)準(zhǔn)適用于燃生物質(zhì)固體成型燃料，額定壓力小于3.8MPa的固定式工業(yè)蒸汽鍋爐和熱水鍋爐的能效值。主要針對(duì)福建省燃生物質(zhì)工業(yè)鍋爐定型產(chǎn)品熱效率測(cè)試和運(yùn)行工況熱效率測(cè)試結(jié)果的判定。

　　燃料類型特指為生物質(zhì)固體成型燃料，其依據(jù)為：我國(guó)國(guó)家環(huán)保部《關(guān)于劃分高污染燃料的規(guī)定》的通知(環(huán)發(fā)[2001]37號(hào))中規(guī)定將“直接燃用的生物質(zhì)燃料(樹木、秸桿、鋸末、稻殼、蔗渣等)”等列為高污染燃料。我國(guó)國(guó)務(wù)院《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國(guó)發(fā)[2012]40號(hào))提出“促進(jìn)煤炭清潔利用，重點(diǎn)區(qū)域淘汰低效燃煤鍋爐。推廣使用天然氣、煤制氣、生物質(zhì)成型燃料等清潔能源”。

　　我國(guó)國(guó)家環(huán)保部《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》(環(huán)發(fā)[2012]130號(hào))“推動(dòng)生物質(zhì)成型燃料、液體燃料、發(fā)電、氣化等多種形式的生物質(zhì)能梯級(jí)綜合利用；使用生物質(zhì)成型燃料應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范，使用專用燃燒設(shè)備”。

　　上述明確規(guī)定了生物質(zhì)鍋爐燃料應(yīng)采用生物質(zhì)固體成型燃料，禁止直接燃用未經(jīng)加工成型的生物質(zhì)燃料，如樹木、秸桿、鋸末、稻殼、蔗渣等。

　　3標(biāo)準(zhǔn)主要參數(shù)確定

　　3.1主要參數(shù)確定依據(jù)

　　本標(biāo)準(zhǔn)是《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》(TSG G0002－2010)附錄A的補(bǔ)充。本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容為表1～表3的分類，以及各表格內(nèi)的內(nèi)容，包括燃料的劃分、鍋爐容量的劃分、對(duì)應(yīng)的限定值和目標(biāo)值，其中限定值和目標(biāo)值的是主要確認(rèn)的內(nèi)容。

　　根據(jù)燃燒方式不同，分為固定爐排層狀燃燒、機(jī)械爐排層狀燃燒、流化床燃燒共3種，具體如表1～表2所示。各表格中燃料類型根據(jù)《生物質(zhì)固體成型燃料》(DB35/T 1398－2013)并參照《工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)成型燃料》(DB44/T 1052－2012)，以發(fā)熱量這一指標(biāo)劃分為一級(jí)品、二級(jí)品和三級(jí)品，一級(jí)品發(fā)熱量最高。

　　鍋爐容量劃分，則依據(jù)已有鍋爐噸位及測(cè)試效率，相近熱效率的劃分為同一區(qū)間，結(jié)果為固定爐排層狀燃燒鍋爐容量劃分為D≤1t/h(Q≤0.7MW)、1t/h＜D≤4t/h(或0.7MW＜Q≤2.8MW)、4t/h＜D(或2.8MW＜Q)；機(jī)械爐排層狀燃燒鍋爐容量劃分為D≤1t/h(Q≤0.7MW)、1t/h＜D≤8t/h(或0.7MW＜Q≤5.6MW)、8t/h＜D(或5.6MW＜Q)；流化床燃燒鍋爐容量劃分為D≤8t/h(或Q≤5.6MW)、8t/h＜D(或5.6MW＜Q)。

　　限定值和目標(biāo)值的確定，首先分析TSG G0002－2010附錄A中的數(shù)據(jù)變化規(guī)律。TSG G0002－2010附錄A中的限定值相當(dāng)于GB 24500－2009中的能效等級(jí)為3級(jí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，而目標(biāo)值相當(dāng)于GB 24500－2009中的能效等級(jí)為1級(jí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值。這里只分析了TSG G0002－2010附錄A的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變化規(guī)律如圖1～圖4所示。

　　由圖1～圖4中的數(shù)據(jù)變化可以看出，數(shù)據(jù)的變化存在著一定的規(guī)律性。各鍋爐容量區(qū)間，燃燒不同燃料目標(biāo)值較限定值增長(zhǎng)同一數(shù)值，限定值和限定值、目標(biāo)值和目標(biāo)值則隨著容量區(qū)間的遞增，也呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。同樣，同一容量區(qū)間，不同發(fā)熱量的燃料，目標(biāo)值和目標(biāo)值，限定值和限定值，也呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。因此，可依據(jù)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，確定部分?jǐn)?shù)據(jù)后根據(jù)變化規(guī)律推導(dǎo)，最終確定所有的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

　　3.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

　　本次統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)據(jù)，根據(jù)《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》(TSG G0002－2010)第27條，對(duì)應(yīng)附件A未涵蓋的鍋爐，定型測(cè)試熱效率結(jié)果應(yīng)當(dāng)不低于設(shè)計(jì)值的要求。

　　因此作為后續(xù)統(tǒng)計(jì)的樣本，在測(cè)試熱效率大于或等于設(shè)計(jì)值的數(shù)據(jù)才能作為統(tǒng)計(jì)的樣本。

　　因此，此次共有52臺(tái)鍋爐的定型產(chǎn)品熱效率樣本數(shù)據(jù)，其中固定爐排的23臺(tái)，機(jī)械爐排的28臺(tái)，循環(huán)流化床的1臺(tái)，而1t/h以下的11臺(tái)，2t/h的12臺(tái)，4t/h的15臺(tái)，6t/h的5臺(tái)，8t/h以上的8臺(tái)。部分限定值指標(biāo)的確立是通過(guò)對(duì)多臺(tái)鍋爐的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析已有數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)變化規(guī)律，選擇了樣本數(shù)最多的一組數(shù)據(jù)，選擇機(jī)械爐排二級(jí)品生物質(zhì)作為百分位數(shù)求取限定值和目標(biāo)值。

　　在各種統(tǒng)計(jì)算法中，百分位數(shù)是求取限定值和目標(biāo)值最合理的算法。百分位數(shù)屬于頻度統(tǒng)計(jì)方法，主要考慮統(tǒng)計(jì)變量出現(xiàn)的次數(shù)而非數(shù)值大小。百分位數(shù)提供了關(guān)于數(shù)據(jù)是如何在最小值與最大值之間分布的信息。百分位數(shù)用P加下標(biāo)m(特定百分點(diǎn))表示，即Pm。

　　計(jì)算第p百分位數(shù)的步驟：1)以遞增順序排列原始數(shù)據(jù)(即從小到大排列)；2)計(jì)算指數(shù)i=np%；3)若i不是整數(shù)，將i向上取整。大于i的毗鄰整數(shù)即為第p百分位數(shù)的位置；若i是整數(shù)，則第p百分位數(shù)是第i項(xiàng)與第(i+l)項(xiàng)數(shù)據(jù)的平均值。百分位數(shù)的原理如圖5所示。

　　依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的60%百分位數(shù)值，確定能效限定值，而目標(biāo)值則是95%百分位數(shù)，確定最佳值。其百分位數(shù)總的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1和表2所示。

　　同時(shí)，其他統(tǒng)計(jì)分析確定的數(shù)值來(lái)驗(yàn)證推導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，并參考現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)平均熱效率、生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)效率以及實(shí)時(shí)熱效率等來(lái)修正。

　　因此可以說(shuō)能效限定值與能效目標(biāo)值并不是單純的通過(guò)測(cè)試獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的結(jié)果，而是權(quán)衡各方因素的結(jié)果。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)數(shù)據(jù)的確定是通過(guò)定型產(chǎn)品測(cè)試效率應(yīng)不低于設(shè)計(jì)熱效率，然后將滿足要求的測(cè)試效率，利用百分位數(shù)求取限定值和目標(biāo)值，最終根據(jù)數(shù)據(jù)變化規(guī)律確定表格中的數(shù)據(jù)值。標(biāo)準(zhǔn)制定內(nèi)容參照了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，熱效率指標(biāo)的確定是通過(guò)綜合分析已有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，調(diào)研資料，以及綜合考慮鍋爐設(shè)計(jì)效率、實(shí)際測(cè)試效率等數(shù)據(jù)，利用百分位數(shù)，綜合確定。