廈門市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排現(xiàn)狀與對策

詹葉玉生（1 福州大學機械工程及自動化學院，福建 福州 350108）（2 廈門市特種設(shè)備檢驗檢測院，福建 廈門 361004）

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廈門市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排現(xiàn)狀與對策

詹葉玉生1，2
（1 福州大學機械工程及自動化學院，福建 福州 350108）（2 廈門市特種設(shè)備檢驗檢測院，福建 廈門 361004）

摘要：廈門是著名的旅游城市，工業(yè)鍋爐節(jié)能減排對建設(shè)美麗廈門具有舉足輕重的作用。文中分析了廈門市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)、能效狀況及節(jié)能潛力，提出了促進工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的各種措施。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；節(jié)能減排；現(xiàn)狀；對策

1　前言

能源是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)和動力，對保證國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高起到了重要的作用。鍋爐作為重要的耗能設(shè)備，特別是工業(yè)鍋爐，是社會生產(chǎn)和人們生活的重要基礎(chǔ)設(shè)備，在能源消耗中占據(jù)著很大比例。工業(yè)鍋爐的煙氣排放是主要的空氣污染源之一。

2　廈門市工業(yè)鍋爐狀況分析

2.1 工業(yè)鍋爐數(shù)量與分布特征

據(jù)統(tǒng)計，廈門市已經(jīng)注冊鍋爐共1368臺，由于鍋爐停用等原因，全市在用鍋爐數(shù)量為820臺[1]，電站鍋爐11臺、總蒸發(fā)量為5947t/h，在用工業(yè)鍋爐809臺、總蒸發(fā)量為2230.92t/h。顯然，電站鍋爐臺數(shù)少，但其蒸發(fā)量要比工業(yè)鍋爐的大得多，工業(yè)鍋爐臺數(shù)多、分布廣而散，電站鍋爐熱效率高，工業(yè)鍋爐熱效率較低，主要的節(jié)能減排在于工業(yè)鍋爐。從能源來源來分類，鍋爐可分為燃煤、燃油、燃氣、燃生物質(zhì)、燃水煤漿、燃生活垃圾、電能鍋爐等。從鍋爐介質(zhì)來分類，可分為蒸汽鍋爐、熱水鍋爐和有機熱載體鍋爐，廈門市工業(yè)鍋爐主要是蒸汽鍋爐和有機熱載體鍋爐。

由表1和表2可知，廈門地區(qū)工業(yè)鍋爐臺數(shù)主要在D≤4t/h鍋爐，占鍋爐總臺數(shù)的79.48%，但鍋爐額定蒸發(fā)量主要集中分布在1t/h＜D≤4 t/h和6t/h＜D≤20t/h的鍋爐，其蒸發(fā)量占全市工業(yè)鍋爐蒸發(fā)量的62.44%，對于D≤1t/h的鍋爐雖然有384臺，但其蒸發(fā)量只占全市工業(yè)鍋爐額定出力的18.11%。全市鍋爐臺數(shù)主要以燃油燃氣、燃煤、燃生物質(zhì)鍋爐為多數(shù)，分別占鍋爐總量的44.99%、21.87%、17.43%，三者占鍋爐臺數(shù)總量的84.29%。工業(yè)鍋爐主要集中于島外，其中同安區(qū)所占臺數(shù)和額定出力最多，臺數(shù)其次為集美、翔安、海滄區(qū)。

表1　廈門市在用工業(yè)鍋爐按額定出力分類統(tǒng)計表

表2　廈門市各區(qū)在用鍋爐分布情況

廈門地區(qū)鍋爐的燃燒方式主要有室燃燒、層燃燒、循環(huán)流化床燃燒、電加熱、余熱5種，見圖1所示。

圖1　廈門市在用工業(yè)鍋爐燃燒類型統(tǒng)計情況

由圖1可知，廈門市工業(yè)鍋爐以室燃燒鍋爐為主，其次是固定爐排鍋爐、鏈條爐排鍋爐。固定爐排燃煤鍋爐污染大，熱效率低。室燃燒鍋爐包括燃油燃氣、燃水煤漿、燃煤粉爐等，該類型燃燒方式熱效率較高，污染物相對較少。

2.2 鍋爐能源結(jié)構(gòu)特征

廈門市鍋爐的能源結(jié)構(gòu)是以燃油燃氣鍋爐臺數(shù)最多，約占鍋爐臺數(shù)總量的44.99%，其次為燃煤鍋爐和生物質(zhì)鍋爐。而燃煤和生物質(zhì)鍋爐中，固定爐排鍋爐所占比重最大，該類型鍋爐熱效率較低、污染大，燃煤鍋爐是重點改造的對象。

圖2　燃油燃氣鍋爐分布

圖3　燃煤鍋爐分布

圖4　燃生物質(zhì)鍋分布

圖2、圖3、圖4顯示，燃油燃氣、燃煤、燃生物質(zhì)鍋爐的臺數(shù)分布主要集中于D≤4t/h，其中燃煤鍋爐1t/h＜D≤4t/h的鍋爐臺數(shù)最多，其次為6t/h＜D≤20t/h的鍋爐；而燃油燃氣鍋爐D≤1t/h的臺數(shù)最多，其次為1t/h＜D≤4t/h的鍋爐，生物質(zhì)鍋爐臺數(shù)最多的是D≤1t/h的鍋爐。

3　鍋爐能效測試狀況分析

2014年廈門工業(yè)鍋爐能效測114臺，其中定型能效測試2臺、詳細能效測試34臺、簡單能效測試78臺。按燃料來分，燃氣14臺、燃柴油34臺、燃重油9臺、燃煤18臺、燃生物質(zhì)32臺、燃水煤漿6臺、其他燃料1臺。測試鍋爐中有20臺燃煤鍋爐的燃料與設(shè)計燃料不同，占測試鍋爐總數(shù)的17.54%，其中有10臺是由煤改燒生物質(zhì)燃料。

3.1 D＜1t/h的鍋爐能效狀況

2014年能效測試D＜1t/h的鍋爐18臺，其中燃油燃氣10臺，燃煤燃生物質(zhì)8臺，經(jīng)報告分析影響效率的主要因素為鍋爐的排煙溫度和過量空氣系數(shù)導(dǎo)致的排煙熱損失q2。

圖5　D＜1t/h的鍋爐排煙溫度

圖6　D＜1t/h的燃煤燃生物質(zhì)鍋爐過量空氣系數(shù)

圖7　D＜1t/h的燃油燃氣鍋爐過量空氣系數(shù)

圖8　D＜1t/h的鍋爐散熱損失q2

圖9　D＜1t/h的鍋爐效率

3.2 D≥1t/h的鍋爐能效狀況

2014年能效測試D≥1t/h的鍋爐94臺，其中1t/h≤D＜2t/h鍋爐23臺，2t/h≤D＜6t/h鍋爐58臺，D≥6t/h鍋爐13臺；燃煤燃生物質(zhì)46臺，燃油燃氣48臺。經(jīng)報告分析影響效率的主要因素為鍋爐的排煙溫度和過量空氣系數(shù)導(dǎo)致的排煙熱損失q2。

圖10　1t/h≤D＜2 t/h的鍋爐排煙溫度

圖11　2t/h≤D＜6t/h的鍋爐排煙溫度

圖12　D≥6 t/h的鍋爐排煙溫度

圖13　D≥1t/h的燃油燃氣鍋爐過量空氣系數(shù)

圖14　D≥1t/h的燃煤燃生物質(zhì)鍋爐過量空氣系數(shù)

圖15　D≥1t/h的燃油燃氣鍋爐散熱損失q2

圖16　D≥1t/h的燃煤燃生物質(zhì)鍋爐散熱損失q2

圖17　D≥1t/h的燃油燃氣鍋爐效率

圖18　D≥1t/h的燃煤燃生物質(zhì)鍋爐效率

3.2.1 D≥1t/h的燃煤燃生物質(zhì)鍋爐

依據(jù)能效測試的數(shù)據(jù)繪圖，圖14、圖16、圖18分別顯示鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數(shù)以及鍋爐熱效率，在D≥1t/h的鍋爐中，排煙溫度除了D＞6t/h的蒸汽鍋爐比較理想，其它鍋爐排煙溫度均偏高；排煙過量空氣系數(shù)狀況不佳，平均超出了TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》要求的最大值（不大于1.65的要求）。由于鍋爐能效測試時，多數(shù)鍋爐屬于低負荷運行，燃煤燃生物質(zhì)鍋爐的節(jié)能潛力較大。

3.2.2 D≥1t/h的燃油燃氣鍋爐

依據(jù)能效測試的數(shù)據(jù)繪圖，圖13、圖15、圖17分別顯示鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數(shù)以及鍋爐燃燒效率，從上圖中分析可知，此類鍋爐的燃燒效率基本達80%以上，但與國家安全技術(shù)規(guī)范TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》要求（最低要求88%）的仍有較大差距，節(jié)能潛力較大。燃油燃氣鍋爐的自動化程度較高，完全可以通過調(diào)試，提高鍋爐的燃燒效率。針對這類鍋爐效率低的參數(shù)表現(xiàn)為,鍋爐運行負荷低，造成散熱損失q5偏大；排煙溫度及過量空氣系數(shù)偏高，造成排煙熱損失q2偏大；氣體未完全燃燒熱損失q3偏大。

3.3 鍋爐水質(zhì)水垢狀況

水是鍋爐運行的“血液”，鍋爐水處理則為鍋爐提供合格的“血液”作保障。

鍋爐給水未達標，對蒸汽的質(zhì)量、鍋爐的安全使用壽命與經(jīng)濟運轉(zhuǎn)有著重要的影響，輕則降低熱效率，浪費燃料，重則產(chǎn)生安全事故。如受熱面結(jié)水垢厚度1mm，增加能耗3～5%。

表3　廈門市鍋爐水質(zhì)檢測情況

表4　2014年廈門市工業(yè)鍋爐結(jié)垢情況統(tǒng)計表

表5　2014年廈門市工業(yè)鍋爐水垢厚度情況統(tǒng)計

表6　2014年廈門市工業(yè)鍋爐水質(zhì)不合格項目統(tǒng)計表

工業(yè)鍋爐水質(zhì)存在“三低一高”現(xiàn)象：水處理設(shè)備有效利用率低，水處理人員配備率低，鍋爐水質(zhì)達標率低，鍋爐排污率高。水質(zhì)不達標、鍋爐結(jié)垢現(xiàn)象較為普遍影響鍋爐安全、節(jié)能。做好工業(yè)鍋爐水質(zhì)管理工作，具有較大的節(jié)能潛力。

3.4鍋爐主要熱損失分析

鍋爐的各項熱損失中，排煙熱損失、氣體未完全燃燒熱損失、固體未完全燃燒熱損失是主要的損失形式。

（1）排煙溫度過高的主要原因：

鍋爐未安裝省煤器或空氣預(yù)熱器等尾部受熱面、余熱回收裝置；燃燒的燃料與設(shè)計不同；鍋爐受熱面煙氣側(cè)掛焦、積灰，受熱面水側(cè)結(jié)水垢，造成傳熱惡化，引起排煙溫度偏高；鍋爐內(nèi)部煙氣阻擋裝置損壞，如隔煙墻板破損造成煙氣短路，高溫煙氣未與鍋爐充分換熱后就直接排出。

（2）過量空氣系數(shù)偏高的主要原因：

未安裝相關(guān)測試儀表，只知道煙囪冒黑煙時是燃燒時空氣供應(yīng)不足引起的；沒有安裝可調(diào)節(jié)的送風系統(tǒng)；鍋爐陳舊、維護保養(yǎng)不到位，造成鍋爐的燃燒室、煙道等各個部位有漏風進去；鼓風量和引風量未能與鍋爐燃料燃燒時所需的空氣量相匹合。

（3）固體未完全燃燒熱損失偏大的原因：

爐排底部送風量不均勻，造成部分燃料沒有充足接觸氧氣，引起不完全燃燒；對于固定爐排的，燃料添加不均勻，且燃料在固定爐排集中堆放燃燒，還未充分燃燒便被排出，燃燒過程沒有攪動，造成爐渣可燃物含量增加；鍋爐燃料與設(shè)計不同，燃燒過程爐膛溫度過低，造成燃燒較困難；鏈條鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐的送風參數(shù)調(diào)整不合理，如一次送風、二次送風、風煤配比等。

由于大部分鍋爐低負荷運行，散熱損失q5較高，因此從提高鍋爐的運行出力來降低散熱損失q5不可行；氣體未完全燃燒熱損失q3很小，節(jié)能潛力并不大；在排煙溫度和過量空氣系數(shù)偏高時，排煙熱損失q2就大，調(diào)節(jié)鍋爐的過量空氣系數(shù)至合理狀態(tài)，降低排煙熱損失q2效果明顯，并且排煙熱損失q2常常占鍋爐總熱損失的90%以上，所以降低排煙熱損失q2在鍋爐節(jié)能中作用顯著。

廈門市燃油燃氣鍋爐臺數(shù)所占比重較大，鍋爐燃燒效率較高、污染較少，只要根據(jù)鍋爐的實際燃燒工況合理調(diào)整燃燒，就能達到良好的鍋爐熱效率，節(jié)能、環(huán)保。

3.5工業(yè)鍋爐使用現(xiàn)狀

工業(yè)鍋爐使用面廣、分散，多數(shù)鍋爐容量小，低負荷運行或負荷運行不穩(wěn)定,平均負荷嚴重不足，“大馬拉小車”，熱效率低。

廈門大多數(shù)工業(yè)鍋爐所燃用的燃料與設(shè)計煤種不同、差異大，質(zhì)量波動大，存在燃煤鍋爐直接燒生物質(zhì)，生物質(zhì)鍋爐直接燒煤等現(xiàn)象，燃燒效果差，鍋爐熱效率較低。多燃用灰分高、細末多、煤質(zhì)多變的原煤，造成燃煤的著火、燃盡困難,燃燒不完全，造成固體不完全燃燒熱損失和排煙熱損失過大。

廈門約有85%工業(yè)鍋爐凝結(jié)水未被回收而直接排掉，大多數(shù)用熱設(shè)備的使用效率低下，能量浪費較大。

多數(shù)工業(yè)鍋爐使用單位節(jié)能主動性、積極性不高，鍋爐管理人員節(jié)能管理水平偏低，對鍋爐節(jié)能問題存在不愿意花錢改造，工業(yè)鍋爐維護保養(yǎng)差，工業(yè)鍋爐受熱面積灰長期未清除等。作業(yè)人員一般缺乏節(jié)能意識和相關(guān)操作技術(shù)，隨意調(diào)節(jié)鼓、引風機、爐排轉(zhuǎn)速、風門，或從不調(diào)節(jié)風門，造成燃料燃燒不充分，普遍灰渣含碳量高。工業(yè)鍋爐使用單位的節(jié)能潛力未能充分調(diào)動起來。

廈門工業(yè)鍋爐在節(jié)能減排中也出現(xiàn)不少成功案例：

（1）廈門某公司對鍋爐節(jié)能相當重視，鍋爐WNS8-1.25-YQ為燃重油蒸汽鍋爐，為該鍋爐配備相關(guān)計量測試儀表，作業(yè)人員對鍋爐操作熟練，鍋爐能效測試的鍋爐效率為92.70%，排煙溫度為119.6℃，過量空氣系數(shù)為1.17，運行效果相當好。

（2）廈門鴻益順環(huán)?？萍加邢薰咀?009 年2月以合同能源管理的方式與廈門鎢業(yè)股份有限公司合作，投產(chǎn)2臺SZS10-2.5-J和2臺SZS6-1.25-J的水煤漿鍋爐代替原來2臺10t/h的燃油鍋爐，平均每年為使用單位創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益達資金約2000萬元。

（3）廈門某公司一臺SZL6-1.25-WⅡ2的燃煤蒸汽鍋爐，原來鍋爐管理混亂，鍋爐熱效率低，曾出現(xiàn)鍋爐故障、停爐大修。后引進合同能源管理，能源管理公司加裝尾部空氣預(yù)熱器，對鍋爐進行維修維護，配備相關(guān)測試監(jiān)控儀表，實現(xiàn)自動化控制。鍋爐能效測試的鍋爐效率為81.06%，排煙溫度167.5℃，過量空氣系數(shù)1.91（偏高），但節(jié)能效果已經(jīng)大有改善。

（4）廈門某公司擁有4臺DZL4-1.25-WⅡ燃煤蒸汽鍋爐，在沒有能源管理前，需要兩臺鍋爐投入運行才能滿足生產(chǎn)要求，在引進能源管理后，在相同的情況下只需要一臺鍋爐投入運行就能滿足生產(chǎn)要求，大大降低了生產(chǎn)成本和能耗指標。

（5）在海滄工業(yè)區(qū)、同安工業(yè)區(qū)、集美灌口工業(yè)區(qū)等已經(jīng)實現(xiàn)集中供熱，工業(yè)區(qū)的小型鍋爐明顯減少，環(huán)境得到了很好的保護，企業(yè)生產(chǎn)成本明顯降低。

4　推進廈門市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的主要途徑和措施

建設(shè)美麗廈門既要實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，又要走節(jié)能環(huán)保之路，要具有針對性、因地制宜、科學分析選擇節(jié)能科技進步技術(shù)，要加大節(jié)能減排技術(shù)進步的力度，不斷提高節(jié)能減排的成就。

（1）大力開展“節(jié)能減排”宣傳教育工作

大力開展高耗能特種設(shè)備“節(jié)能減排”宣傳教育，營造濃厚的工作氛圍，提高全民節(jié)能意識，充分發(fā)揮平臺的支撐作用，共同推進工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作。

（2）發(fā)揮企業(yè)節(jié)能減排的主體作用

鼓勵企業(yè)加大節(jié)能減排技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新投入，增強自主創(chuàng)新能力。完善和落實使用單位節(jié)能減排的各項管理制度，提高能效，加強對作業(yè)人員和管理人員的節(jié)能技能培訓考核，強化能源計量管理。

（3）進一步推廣節(jié)能減排技術(shù)措施

進一步推先進、成熟的節(jié)能減排技術(shù)措施，不斷提高節(jié)能減排的成就。

值得推廣的節(jié)能減排技術(shù)措施有：冷凝式閉式回收技術(shù)、熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱、給煤裝置技術(shù)改造、鍋爐爐拱優(yōu)化技術(shù)、層燃優(yōu)化配風節(jié)能技術(shù)、安全與節(jié)能實時診斷系統(tǒng)在線監(jiān)控、水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)、鍋爐輔機變頻技術(shù)應(yīng)用、燃煤催化燃燒劑、蒸汽管道系統(tǒng)節(jié)能、用熱設(shè)備的節(jié)能環(huán)保等，均能收到較好的節(jié)能減排的效果[2]。

（4）大力培育推廣合同能源管理的方式

探索鍋爐能源管理方式。鼓勵有資質(zhì)的能源管理公司對鍋爐使用單位進行能源管理，這樣可以讓有經(jīng)驗和技術(shù)的管理人員對鍋爐進行管理，對企業(yè)可以節(jié)省能源及鍋爐工作人員的開支，節(jié)約生產(chǎn)成本；對能源管理公司可以從能耗企業(yè)中獲得相關(guān)利潤；對社會可以節(jié)省能源，保護環(huán)境，是建設(shè)美麗廈門的良策。

（5）工業(yè)區(qū)采用集中供熱方式

工業(yè)集中區(qū)域?qū)嵭屑泄峄騾^(qū)域鍋爐房，利用高效率大容量鍋爐代替分散小鍋爐進行供熱，避免了雜散亂的供熱方式，明顯節(jié)約了能源，提高了熱效率。大型鍋爐熱效率高，污染少。

浙江省嵊州新中港熱電有限公司采用熱電聯(lián)產(chǎn)，平均供電煤耗已降至150g/kwh左右，平均熱效率83%，始終堅持實行浙江省最低之一的供熱體格，平均汽價213元/噸，不含稅188.5元/噸，63.68元/GJ[3]，在全國樹立起集中供熱的節(jié)能環(huán)保的先進模范。

在廈門一般企業(yè)的燃氣鍋爐的總成本每噸蒸汽將近400元，在集美灌口工業(yè)區(qū)有供應(yīng)蒸汽的汽價300元/噸的，附近企業(yè)很樂意使用集中供熱的蒸汽，節(jié)能減排，關(guān)鍵又降低企業(yè)的成本。

工業(yè)集中區(qū)域?qū)嵭屑泄峄騾^(qū)域鍋爐房，關(guān)鍵在于當?shù)卣闹匾暫椭С?，一個是要多規(guī)劃建立工業(yè)集中區(qū)，一個是要建設(shè)供熱電廠實行集中供熱。

有些政府部門要求所有的鍋爐都燃燒天然氣，從燃燒的源頭開始抓節(jié)能環(huán)保，想法是很好，一定是很環(huán)保，但是一刀切的結(jié)果是企業(yè)的成本非常之高，也不利于鼓勵節(jié)能環(huán)保的鍋爐開發(fā)研究。現(xiàn)在的排放標準非常嚴格，只要鍋爐能達到排放標準，應(yīng)該允許運行。垃圾焚燒鍋爐一樣在很好地運行。

4　結(jié)束語

工業(yè)鍋爐的節(jié)能工作，是造福子孫后代的有益事業(yè)。建設(shè)美麗廈門，應(yīng)該著眼于未來，加大對工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排工作的重視力度，通過科學的鍋爐節(jié)能改造，必定能做到經(jīng)濟和環(huán)保的綜合效益。

參考文獻

[1]黃學斌,伏喜斌,張金梅,徐火力,范成龍,鄒志堅.廈門市鍋爐能源結(jié)構(gòu)與節(jié)能狀況[J].節(jié)能與環(huán)保, 2015,(1):58-61.

[2]詹葉玉生.工業(yè)鍋爐節(jié)能減排措施探討[J].特種設(shè)備安全技術(shù).2012(05):59-63.

[3]謝百軍.加速實現(xiàn)“六個轉(zhuǎn)變”，全面攀登 “效率極限”—將供電煤耗降至150g/kwh后仍然大有可為[C].加速實現(xiàn)“六個轉(zhuǎn)變”，全面攀登“效率極限”專題交流會，2012.05.

Current Situation and Countermeasures of Energy-conservation and Emission-reduction of Industrial Boilers in Xiamen City

ZHANGYEYu-Sheng 1,2
(1 School of Mechanical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, Fujian,China)(2 Xiamen Special Equipment Inspection Institute, Xiamen 361004, Fujian,China)

Abstract:Xiamen is a famous tourist city.Energy-conservation and emission-reduction of industrial boilers plays a pivotal role in building beautiful Xiamen.This paper analyzes current situations of energy-conservation and emission-reduction, structure, energy efficiency and energy-saving potential for industrial boilers in Xiamen, and puts forward various measures to promote energy-conservation and emissionreduction of industrial boiler.

Key Words:Industrial boiler;Energy-conservation and emission-reduction;Current situation;Countermeasures

作者簡介：詹葉玉生 ，男，廈門市特種設(shè)備檢驗檢測院，高級工程師，檢驗師

收稿日期：2015-10-31