厦门市工业锅炉节能减排现状与对策

詹叶玉生（1 福州大学机械工程及自动化学院，福建 福州 350108）（2 厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361004）



厦门市工业锅炉节能减排现状与对策

詹叶玉生1，2
（1 福州大学机械工程及自动化学院，福建 福州 350108）（2 厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361004）

摘要：厦门是著名的旅游城市，工业锅炉节能减排对建设美丽厦门具有举足轻重的作用。文中分析了厦门市工业锅炉节能减排现状、结构、能效状况及节能潜力，提出了促进工业锅炉节能减排的各种措施。

关键词：工业锅炉；节能减排；现状；对策

1　前言

能源是社会经济发展的重要基础和动力，对保证国民经济持续快速发展和人民生活水平不断提高起到了重要的作用。锅炉作为重要的耗能设备，特别是工业锅炉，是社会生产和人们生活的重要基础设备，在能源消耗中占据着很大比例。工业锅炉的烟气排放是主要的空气污染源之一。

2　厦门市工业锅炉状况分析

2.1 工业锅炉数量与分布特征

据统计，厦门市已经注册锅炉共1368台，由于锅炉停用等原因，全市在用锅炉数量为820台[1]，电站锅炉11台、总蒸发量为5947t/h，在用工业锅炉809台、总蒸发量为2230.92t/h。显然，电站锅炉台数少，但其蒸发量要比工业锅炉的大得多，工业锅炉台数多、分布广而散，电站锅炉热效率高，工业锅炉热效率较低，主要的节能减排在于工业锅炉。从能源来源来分类，锅炉可分为燃煤、燃油、燃气、燃生物质、燃水煤浆、燃生活垃圾、电能锅炉等。从锅炉介质来分类，可分为蒸汽锅炉、热水锅炉和有机热载体锅炉，厦门市工业锅炉主要是蒸汽锅炉和有机热载体锅炉。

由表1和表2可知，厦门地区工业锅炉台数主要在D≤4t/h锅炉，占锅炉总台数的79.48%，但锅炉额定蒸发量主要集中分布在1t/h＜D≤4 t/h和6t/h＜D≤20t/h的锅炉，其蒸发量占全市工业锅炉蒸发量的62.44%，对于D≤1t/h的锅炉虽然有384台，但其蒸发量只占全市工业锅炉额定出力的18.11%。全市锅炉台数主要以燃油燃气、燃煤、燃生物质锅炉为多数，分别占锅炉总量的44.99%、21.87%、17.43%，三者占锅炉台数总量的84.29%。工业锅炉主要集中于岛外，其中同安区所占台数和额定出力最多，台数其次为集美、翔安、海沧区。

表1　厦门市在用工业锅炉按额定出力分类统计表

表2　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室燃烧、层燃烧、循环流化床燃烧、电加热、余热5种，见图1所示。

图1　厦门市在用工业锅炉燃烧类型统计情况

由图1可知，厦门市工业锅炉以室燃烧锅炉为主，其次是固定炉排锅炉、链条炉排锅炉。固定炉排燃煤锅炉污染大，热效率低。室燃烧锅炉包括燃油燃气、燃水煤浆、燃煤粉炉等，该类型燃烧方式热效率较高，污染物相对较少。

2.2 锅炉能源结构特征

厦门市锅炉的能源结构是以燃油燃气锅炉台数最多，约占锅炉台数总量的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，固定炉排锅炉所占比重最大，该类型锅炉热效率较低、污染大，燃煤锅炉是重点改造的对象。

图2　燃油燃气锅炉分布

图3　燃煤锅炉分布

图4　燃生物质锅分布

图2、图3、图4显示，燃油燃气、燃煤、燃生物质锅炉的台数分布主要集中于D≤4t/h，其中燃煤锅炉1t/h＜D≤4t/h的锅炉台数最多，其次为6t/h＜D≤20t/h的锅炉；而燃油燃气锅炉D≤1t/h的台数最多，其次为1t/h＜D≤4t/h的锅炉，生物质锅炉台数最多的是D≤1t/h的锅炉。

3　锅炉能效测试状况分析

2014年厦门工业锅炉能效测114台，其中定型能效测试2台、详细能效测试34台、简单能效测试78台。按燃料来分，燃气14台、燃柴油34台、燃重油9台、燃煤18台、燃生物质32台、燃水煤浆6台、其他燃料1台。测试锅炉中有20台燃煤锅炉的燃料与设计燃料不同，占测试锅炉总数的17.54%，其中有10台是由煤改烧生物质燃料。

3.1 D＜1t/h的锅炉能效状况

2014年能效测试D＜1t/h的锅炉18台，其中燃油燃气10台，燃煤燃生物质8台，经报告分析影响效率的主要因素为锅炉的排烟温度和过量空气系数导致的排烟热损失q2。

图5　D＜1t/h的锅炉排烟温度

图6　D＜1t/h的燃煤燃生物质锅炉过量空气系数

图7　D＜1t/h的燃油燃气锅炉过量空气系数

图8　D＜1t/h的锅炉散热损失q2

图9　D＜1t/h的锅炉效率

3.2 D≥1t/h的锅炉能效状况

2014年能效测试D≥1t/h的锅炉94台，其中1t/h≤D＜2t/h锅炉23台，2t/h≤D＜6t/h锅炉58台，D≥6t/h锅炉13台；燃煤燃生物质46台，燃油燃气48台。经报告分析影响效率的主要因素为锅炉的排烟温度和过量空气系数导致的排烟热损失q2。

图10　1t/h≤D＜2 t/h的锅炉排烟温度

图11　2t/h≤D＜6t/h的锅炉排烟温度

图12　D≥6 t/h的锅炉排烟温度

图13　D≥1t/h的燃油燃气锅炉过量空气系数

图14　D≥1t/h的燃煤燃生物质锅炉过量空气系数

图15　D≥1t/h的燃油燃气锅炉散热损失q2

图16　D≥1t/h的燃煤燃生物质锅炉散热损失q2

图17　D≥1t/h的燃油燃气锅炉效率

图18　D≥1t/h的燃煤燃生物质锅炉效率

3.2.1 D≥1t/h的燃煤燃生物质锅炉

依据能效测试的数据绘图，图14、图16、图18分别显示锅炉的排烟温度、过量空气系数以及锅炉热效率，在D≥1t/h的锅炉中，排烟温度除了D＞6t/h的蒸汽锅炉比较理想，其它锅炉排烟温度均偏高；排烟过量空气系数状况不佳，平均超出了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）。由于锅炉能效测试时，多数锅炉属于低负荷运行，燃煤燃生物质锅炉的节能潜力较大。

3.2.2 D≥1t/h的燃油燃气锅炉

依据能效测试的数据绘图，图13、图15、图17分别显示锅炉的排烟温度、过量空气系数以及锅炉燃烧效率，从上图中分析可知，此类锅炉的燃烧效率基本达80%以上，但与国家安全技术规范TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》要求（最低要求88%）的仍有较大差距，节能潜力较大。燃油燃气锅炉的自动化程度较高，完全可以通过调试，提高锅炉的燃烧效率。针对这类锅炉效率低的参数表现为,锅炉运行负荷低，造成散热损失q5偏大；排烟温度及过量空气系数偏高，造成排烟热损失q2偏大；气体未完全燃烧热损失q3偏大。

3.3 锅炉水质水垢状况

水是锅炉运行的“血液”，锅炉水处理则为锅炉提供合格的“血液”作保障。

锅炉给水未达标，对蒸汽的质量、锅炉的安全使用寿命与经济运转有着重要的影响，轻则降低热效率，浪费燃料，重则产生安全事故。如受热面结水垢厚度1mm，增加能耗3～5%。

表3　厦门市锅炉水质检测情况

表4　2014年厦门市工业锅炉结垢情况统计表

表5　2014年厦门市工业锅炉水垢厚度情况统计

表6　2014年厦门市工业锅炉水质不合格项目统计表

工业锅炉水质存在“三低一高”现象：水处理设备有效利用率低，水处理人员配备率低，锅炉水质达标率低，锅炉排污率高。水质不达标、锅炉结垢现象较为普遍影响锅炉安全、节能。做好工业锅炉水质管理工作，具有较大的节能潜力。

3.4锅炉主要热损失分析

锅炉的各项热损失中，排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失是主要的损失形式。

（1）排烟温度过高的主要原因：

锅炉未安装省煤器或空气预热器等尾部受热面、余热回收装置；燃烧的燃料与设计不同；锅炉受热面烟气侧挂焦、积灰，受热面水侧结水垢，造成传热恶化，引起排烟温度偏高；锅炉内部烟气阻挡装置损坏，如隔烟墙板破损造成烟气短路，高温烟气未与锅炉充分换热后就直接排出。

（2）过量空气系数偏高的主要原因：

未安装相关测试仪表，只知道烟囱冒黑烟时是燃烧时空气供应不足引起的；没有安装可调节的送风系统；锅炉陈旧、维护保养不到位，造成锅炉的燃烧室、烟道等各个部位有漏风进去；鼓风量和引风量未能与锅炉燃料燃烧时所需的空气量相匹合。

（3）固体未完全燃烧热损失偏大的原因：

炉排底部送风量不均匀，造成部分燃料没有充足接触氧气，引起不完全燃烧；对于固定炉排的，燃料添加不均匀，且燃料在固定炉排集中堆放燃烧，还未充分燃烧便被排出，燃烧过程没有搅动，造成炉渣可燃物含量增加；锅炉燃料与设计不同，燃烧过程炉膛温度过低，造成燃烧较困难；链条锅炉和循环流化床锅炉的送风参数调整不合理，如一次送风、二次送风、风煤配比等。

由于大部分锅炉低负荷运行，散热损失q5较高，因此从提高锅炉的运行出力来降低散热损失q5不可行；气体未完全燃烧热损失q3很小，节能潜力并不大；在排烟温度和过量空气系数偏高时，排烟热损失q2就大，调节锅炉的过量空气系数至合理状态，降低排烟热损失q2效果明显，并且排烟热损失q2常常占锅炉总热损失的90%以上，所以降低排烟热损失q2在锅炉节能中作用显著。

厦门市燃油燃气锅炉台数所占比重较大，锅炉燃烧效率较高、污染较少，只要根据锅炉的实际燃烧工况合理调整燃烧，就能达到良好的锅炉热效率，节能、环保。

3.5工业锅炉使用现状

工业锅炉使用面广、分散，多数锅炉容量小，低负荷运行或负荷运行不稳定,平均负荷严重不足，“大马拉小车”，热效率低。

厦门大多数工业锅炉所燃用的燃料与设计煤种不同、差异大，质量波动大，存在燃煤锅炉直接烧生物质，生物质锅炉直接烧煤等现象，燃烧效果差，锅炉热效率较低。多燃用灰分高、细末多、煤质多变的原煤，造成燃煤的着火、燃尽困难,燃烧不完全，造成固体不完全燃烧热损失和排烟热损失过大。

厦门约有85%工业锅炉凝结水未被回收而直接排掉，大多数用热设备的使用效率低下，能量浪费较大。

多数工业锅炉使用单位节能主动性、积极性不高，锅炉管理人员节能管理水平偏低，对锅炉节能问题存在不愿意花钱改造，工业锅炉维护保养差，工业锅炉受热面积灰长期未清除等。作业人员一般缺乏节能意识和相关操作技术，随意调节鼓、引风机、炉排转速、风门，或从不调节风门，造成燃料燃烧不充分，普遍灰渣含碳量高。工业锅炉使用单位的节能潜力未能充分调动起来。

厦门工业锅炉在节能减排中也出现不少成功案例：

（1）厦门某公司对锅炉节能相当重视，锅炉WNS8-1.25-YQ为燃重油蒸汽锅炉，为该锅炉配备相关计量测试仪表，作业人员对锅炉操作熟练，锅炉能效测试的锅炉效率为92.70%，排烟温度为119.6℃，过量空气系数为1.17，运行效果相当好。

（2）厦门鸿益顺环保科技有限公司自2009 年2月以合同能源管理的方式与厦门钨业股份有限公司合作，投产2台SZS10-2.5-J和2台SZS6-1.25-J的水煤浆锅炉代替原来2台10t/h的燃油锅炉，平均每年为使用单位创造直接经济效益达资金约2000万元。

（3）厦门某公司一台SZL6-1.25-WⅡ2的燃煤蒸汽锅炉，原来锅炉管理混乱，锅炉热效率低，曾出现锅炉故障、停炉大修。后引进合同能源管理，能源管理公司加装尾部空气预热器，对锅炉进行维修维护，配备相关测试监控仪表，实现自动化控制。锅炉能效测试的锅炉效率为81.06%，排烟温度167.5℃，过量空气系数1.91（偏高），但节能效果已经大有改善。

（4）厦门某公司拥有4台DZL4-1.25-WⅡ燃煤蒸汽锅炉，在没有能源管理前，需要两台锅炉投入运行才能满足生产要求，在引进能源管理后，在相同的情况下只需要一台锅炉投入运行就能满足生产要求，大大降低了生产成本和能耗指标。

（5）在海沧工业区、同安工业区、集美灌口工业区等已经实现集中供热，工业区的小型锅炉明显减少，环境得到了很好的保护，企业生产成本明显降低。

4　推进厦门市工业锅炉节能减排的主要途径和措施

建设美丽厦门既要实现工业现代化，又要走节能环保之路，要具有针对性、因地制宜、科学分析选择节能科技进步技术，要加大节能减排技术进步的力度，不断提高节能减排的成就。

（1）大力开展“节能减排”宣传教育工作

大力开展高耗能特种设备“节能减排”宣传教育，营造浓厚的工作氛围，提高全民节能意识，充分发挥平台的支撑作用，共同推进工业锅炉节能减排工作。

（2）发挥企业节能减排的主体作用

鼓励企业加大节能减排技术改造和技术创新投入，增强自主创新能力。完善和落实使用单位节能减排的各项管理制度，提高能效，加强对作业人员和管理人员的节能技能培训考核，强化能源计量管理。

（3）进一步推广节能减排技术措施

进一步推先进、成熟的节能减排技术措施，不断提高节能减排的成就。

值得推广的节能减排技术措施有：冷凝式闭式回收技术、热管换热器回收锅炉烟道余热、给煤装置技术改造、锅炉炉拱优化技术、层燃优化配风节能技术、安全与节能实时诊断系统在线监控、水处理在线监控系统、锅炉辅机变频技术应用、燃煤催化燃烧剂、蒸汽管道系统节能、用热设备的节能环保等，均能收到较好的节能减排的效果[2]。

（4）大力培育推广合同能源管理的方式

探索锅炉能源管理方式。鼓励有资质的能源管理公司对锅炉使用单位进行能源管理，这样可以让有经验和技术的管理人员对锅炉进行管理，对企业可以节省能源及锅炉工作人员的开支，节约生产成本；对能源管理公司可以从能耗企业中获得相关利润；对社会可以节省能源，保护环境，是建设美丽厦门的良策。

（5）工业区采用集中供热方式

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。大型锅炉热效率高，污染少。

浙江省嵊州新中港热电有限公司采用热电联产，平均供电煤耗已降至150g/kwh左右，平均热效率83%，始终坚持实行浙江省最低之一的供热体格，平均汽价213元/吨，不含税188.5元/吨，63.68元/GJ[3]，在全国树立起集中供热的节能环保的先进模范。

在厦门一般企业的燃气锅炉的总成本每吨蒸汽将近400元，在集美灌口工业区有供应蒸汽的汽价300元/吨的，附近企业很乐意使用集中供热的蒸汽，节能减排，关键又降低企业的成本。

工业集中区域实行集中供热或区域锅炉房，关键在于当地政府的重视和支持，一个是要多规划建立工业集中区，一个是要建设供热电厂实行集中供热。

有些政府部门要求所有的锅炉都燃烧天然气，从燃烧的源头开始抓节能环保，想法是很好，一定是很环保，但是一刀切的结果是企业的成本非常之高，也不利于鼓励节能环保的锅炉开发研究。现在的排放标准非常严格，只要锅炉能达到排放标准，应该允许运行。垃圾焚烧锅炉一样在很好地运行。

4　结束语

工业锅炉的节能工作，是造福子孙后代的有益事业。建设美丽厦门，应该着眼于未来，加大对工业锅炉的节能减排工作的重视力度，通过科学的锅炉节能改造，必定能做到经济和环保的综合效益。

参考文献

[1]黄学斌,伏喜斌,张金梅,徐火力,范成龙,邹志坚.厦门市锅炉能源结构与节能状况[J].节能与环保, 2015,(1):58-61.

[2]詹叶玉生.工业锅炉节能减排措施探讨[J].特种设备安全技术.2012(05):59-63.

[3]谢百军.加速实现“六个转变”，全面攀登 “效率极限”—将供电煤耗降至150g/kwh后仍然大有可为[C].加速实现“六个转变”，全面攀登“效率极限”专题交流会，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

作者简介：詹叶玉生 ，男，厦门市特种设备检验检测院，高级工程师，检验师

收稿日期：2015-10-31