厦门市锅炉能源结构与节能减排状况

文 // 黄学斌 伏喜斌 张金梅 徐火力 范成龙 邹志坚

1 厦门市特种设备检验检测院 2 厦门市标准化研究院

厦门作为我国首批实行对外开放的经济特区，其经济发展迅速。截止到2013年底，已建成有规模工业企业1664家，全年完成工业产值4678.45亿元。同时，作为著名的旅游城市，旅游总收入620.95亿元。工业总产值和旅游业都是厦门地区的重要支柱产业。

工业的发展离不开锅炉的大量使用，而锅炉数量的增加若不采取合理的措施必然加重环境污染，从而影响旅游收入和居住环境。但同时，为保护厦门地区的环境，建设美丽厦门，而一味盲目的非合理地减少锅炉的使用必然导致工业产值的下降，这对于地区经济的发展也是非常不利的。

目前，厦门市环保局制定了全市锅炉（工业炉窑）废气污染专项整治工作计划，提出全市10蒸吨（不含）以下高污染燃料锅炉（工业窑炉）全部淘汰或实施清洁能源替代。该项整治工作有利于厦门地区环境的改善，对于促进旅游产业的发展，居民环境的改善起到了积极的作用。本文针对厦门地区的锅炉特点及其能源结构，节能状况进行了分析，为制定合理的节能改造措施及污染物排放控制提供了有力的依据。

1 厦门市锅炉状况分析

1.1 锅炉数量与分布特征

据统计，厦门市已注册锅炉共计1368台，其中电站锅炉11台，工业锅炉1357台。由于锅炉停用等原因，全市在用锅炉的实际数量为820台，其中电站锅炉11台，工业锅炉809台，主要以工业锅炉为主。锅炉类型涵盖了燃煤、燃油、燃气、生物质、水煤浆、生活垃圾、电能等多种类型。从介质类型来说，厦门市有蒸汽、有机热载体和热水锅炉，其中主要是蒸汽锅炉和有机热载体锅炉，具体情况如表1所示。

由表1可知，厦门地区工业锅炉主要以4蒸吨（2.8MW）以下锅炉为主，占锅炉总量的79.43%，全市锅炉主要以燃煤、燃油燃气、燃生物质锅炉为主，分别占锅炉总量的21.87%、44.99%、17.43%，三者占总量的84.29%。

从锅炉安装的地域分布来看，锅炉主要集中于岛外，其中同安所占比重最大，其次为集美、翔安、海沧。图1为厦门市各区在用锅炉分布情况。

厦门地区锅炉的燃烧方式主要有电加热、室燃、固定炉排、余热、循环硫化床。各种燃烧类型锅炉数量分布如图2所示。

由图2可知，厦门市锅炉的燃烧方式以室燃为主，固定炉排、链条炉排次之。其中，固定炉排的燃烧方式污染最大，热效率最低；其次为链条炉排，二者都是燃煤、燃生物质锅炉的燃烧方式。室燃的燃烧方式锅炉主要为煤粉炉、燃油燃气及水煤浆等，该类型燃烧方式热效率较高，污染物相对较少。

1.2 锅炉能源结构特征

目前，厦门市锅炉的能源结构是以燃油燃气锅炉为主，约占锅炉总量的44.99%，其次为燃煤锅炉和生物质锅炉。而燃煤和生物质锅炉中，固定炉排燃烧方式所占比重最大，该类型锅炉热效率最低、污染最大，是重点改造的对象。

燃油燃气、燃煤、燃生物质锅炉的容量主要集中于额定出力D≤4t/h，其中燃煤锅炉额定出力1t/h＜D≤4t/h最多，其次为额定出力D≤1t/h以下；而燃油燃气锅炉额定出力D≤1t/h最多，其次为额定出力1t/h＜D≤4t/h最多，生物质锅炉主要是额定出力D≤1t/h的锅炉。

经调研统计，厦门地区87%的锅炉使用的燃料类型与设计相符，而13%的锅炉存在燃煤锅炉烧生物质，生物质锅炉烧煤，轻油锅炉烧重油的现象，这不利于发挥锅炉的设计性能，热效率得不到充分利用，污染物排放超标。

2 厦门市锅炉能耗与减排状况

2.1 厦门市锅炉能耗状况

截止到2014年10月，厦门市共有燃煤锅炉177台，生物质锅炉141台，燃油燃气锅炉364台，水煤浆锅炉32台，从中抽取燃煤锅炉53台，生物质锅炉28台，燃油燃气锅炉64台，水煤浆锅炉8台作为统计数据，其热效率情况如图3所示。

从图3可知，额定出力≤1t/h的燃煤锅炉平均热效率仅为64.44%、生物质锅炉平均热效率为75.25%、燃油燃气锅炉平均热效率为80.97%。

表1 厦门市在用工业锅炉按容量大小分类统计

图1 厦门市各区在用锅炉分布情况

图2 厦门市在用锅炉燃烧类型统计情况

图3 各类锅炉热效率状况

图4 锅炉排烟温度分布情况

图5 锅炉过量空气系数分布情况

图6 锅炉固体未完全燃烧热损失分布情况

燃油燃气锅炉的热效率基本达到80%以上，但与日本和欧美国家（基本达90%以上）仍有很大差距，并且也低于TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》（最低要求88%）的要求，还具有一定的节能空间。燃水煤浆锅炉热效率基本达到80%以上，像油一样的燃烧方式，使得该类型的锅炉，可通过调整燃烧工况来进一步优化其燃烧，同时减少各项热损失，其节能空间较大。

燃煤锅炉热效率较低，特别是固定炉排的手烧炉。锅炉由于运行负荷低，散热损失偏大；排烟温度及过量空气系数偏高，排烟热损失偏大；未按设计燃料燃烧，或者燃烧状况不好，引起燃料燃烧不充分，造成固体未完全燃烧热损失，气体未完全燃烧热损失及炉渣物理热损失偏大。生物质锅炉除存在燃煤锅炉一样的问题外，还存在一个严重的问题，部分企业将原有燃煤锅炉、燃油燃气锅炉，改烧生物质，由于改造及调试不到位，导致改造后的生物质锅炉燃烧效率不高。生物质锅炉排烟温度和过量空气系数偏高，造成的排烟热损失偏大。燃油燃气锅炉主要是排烟温度热损失和气体未完全燃烧热损失以及表面散热损失。图4、5、6是统计的锅炉排烟温度、过量空气系数、固体未完全燃烧热损失情况。

从图4、5、6可知，排烟温度燃煤锅炉除额定出力6t以上的锅炉比较理想，其它锅炉排烟温度均偏高；燃生物质锅炉排烟温度除额定出力4蒸吨以上的锅炉比较理想外，其它锅炉排烟温度均偏高；燃油、燃气、燃水煤浆锅炉排烟温度较为理想。

过量空气系数燃煤锅炉、燃生物质锅炉、燃油燃气锅炉、燃水煤浆锅炉均不理想，未达到国家安全技术规范TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》要求的最大值不大于1.65的要求。

固体未完全燃烧热损失燃煤锅炉只有额定出力大于6t/h的蒸汽锅炉小于10%，其它均超过了10%，尤其是手烧炉，高达20%多。燃生物质锅炉固体未完全燃烧热损失只有额定出力大于4t/h的蒸汽锅炉小于10%，其余的都偏高，小于1t/h高达16%以上。

2.2 厦门市锅炉减排状况

锅炉燃烧的各种燃料中，煤炭、重油、水煤浆是高污染燃料；其次是生物质、轻油，天然气、电能属于清洁能源。厦门地区的锅炉主要以燃油燃气为主，其次为燃煤与生物质。燃油燃烧后会向大气中排放SO2，而燃煤还将产生NO、NO2、烟尘等，生物质主要产生烟尘颗粒，导致空气中的PM2.5增高。

目前，厦门地区有燃油燃气锅炉364台，占锅炉总量的44.99%，已完成大部分燃重油锅炉的改造，该类型锅炉污染物排放绝大部分已达到环保要求。今后，通过节能改造及污染物消除设备的使用，其排放含量可进一步降低。燃煤和生物质锅炉，占锅炉总量的21.87%和17.43%，主要是D≤4t/h的锅炉，特别是额定出力D≤1t/h的锅炉占很大比重。而额定出力D≤1t/h的锅炉，以固定炉排为主，该类型锅炉污染较大，是目前减排的重点。额定出力D＞4/h的锅炉，热效率基本上满足要求，能源浪费状况不严重，通过节能改造可提高其热效率，从而使得污染物排放水平下降，而采用污染物控制设备，可满足环保要求。

此外，厦门地区锅炉的地域分布不同，锅炉的投入使用应考虑地域的风向、流域等因素，避免大量的使用，由环境带来的污染加剧。岛内锅炉应全部采用清洁能源，岛外应根据工业企业集中程度采取集中供热等方法，加大减排的力度。同时，应避免盲目的整治导致大批的可用锅炉停止使用。

3 厦门市锅炉节能与减排措施

3.1 锅炉节能措施与对策

根据厦门地区的锅炉特点、能源结构、热效率状况，提出进一步提高现有燃油燃气锅炉的热效率，重点改造或淘汰燃煤锅炉和生物质锅炉。具体措施是淘汰额定出力D≤1t/h的燃煤锅炉和生物质锅炉，而采用燃油燃气锅炉或电加热锅炉替代；对于额定出力1t/h＜D≤4t/h的锅炉，采取热效率条件较好的进行节能改造，条件差的淘汰的方式；而额定出力D＞4/h的锅炉，实行节能改造，如给煤装置改造、燃烧系统改造、炉拱改造、增加省煤器、冷凝水回收等，条件允许的建议采取集中供热或区域锅炉房管理方式。

锅炉的节能改造过程，还应重点从以下几个方面来提高节能的实施效果：

①提高企业的节能意识，加强司炉人员和管理人员的技术水平，合理配比锅炉容量和企业生产需求，避免出现锅炉长期低负荷运行，加大先进的计算机控制系统的投入使用；

②推进能源化管理模式，鼓励有资质的能源管理公司对锅炉使用单位进行能源化管理，让有经验和有技术的管理人员对锅炉进行统一管理，节省企业生产成本；

③采取集中供热和区域锅炉房，工业集中区域实行集中供热或区域锅炉房，利用高效率大容量锅炉代替分散小锅炉进行供热，避免了杂散乱的供热方式，明显节约了能源，提高了热效率。

3.2 锅炉减排措施与对策

厦门地区的锅炉是以额定出力D≤4t/h以下的锅炉为主，重油、煤炭、生物质都是污染环境比较严重的燃料。因此，建议采取如下措施与对策：

①燃重油锅炉应改造烧污染较小的轻油，有条件的企业建议改烧燃气；淘汰D≤1t/h的燃煤锅炉；生物质锅炉改烧燃油燃气锅炉；1t/h＜D≤4t/h节能效果较好的锅炉，改造或加强污染物排放控制设备的使用，节能效果不好的锅炉淘汰改烧其它能源或采用集中供热的方式；额定出力D≥4t/h的锅炉，进行节能改造及污染物控制设施更新。

②对污染较大的燃煤锅炉加大除硫除尘设备的投入使用，对锅炉房排水进行净化处理，特别是水膜除尘器，应加强其除尘后水的净化，防止水污染。

③鼓励采用新技术、清洁能源锅炉的使用，提高操作人员的环保意识，合理处置炉渣、飞灰等，防止二次污染。

4 结论

锅炉作为工业生产的重要设备，在提供热源的同时也带来了能源的消耗与环境的破坏。为此，锅炉的节能减排是一项非常重要的工作。本文通过对厦门地区锅炉的数量、分布以及能源结构进行调查分析，结合厦门地区锅炉出力小，固定炉排较多，热效率较低，节能与减排措施不到位等特点，提出了更加合理的节能改造及污染物排放控制措施与建议。