东营市工业生产用动力锅炉节能减排现状存在问题及对策

杨智麟 张杰 阚孝玲

（东营市工业产品检验与计量检定中心 山东东营 257091）

工业锅炉是生产生活必需品。作为一个以地方石油产品炼化产业为支柱的石油工业城市，东营市城区内的电站锅炉的能源消耗和污染排放量最高，其次是工业生产用动力锅炉，两者煤炭燃料消耗量远高于建筑材料、机械制造等高能量消耗的工业行业；全市范围内工业生产用动力锅炉给造成的排放污染已经超过了电站动力锅炉。截至2017年5月，能源计量数据表明，东营市全市现有在用锅炉3900余台，其中燃煤锅炉约占全市工业生产用动力锅炉在用台数的80%，是东营市工业生产用动力锅炉燃烧设备的主要方式；其他工业生产用动力锅炉以燃气、燃油为主，约占20%。能源计量检测为以上数据提供支撑［1-2］。

东营市已经认识到工业生产用动力锅炉在该市社会发展和国民经济中的重要性，东营市政府在节能工作中将锅炉技术进步列为节能减排工作的重要内容。东营市质量技术监督局（现东营市市场监督管理局）与东营市政府节约能源办联合结合《国务院关于印发计量发展规划（2013—2020年）的通知》（国发〔2013〕10号）和《山东省人民政府关于贯彻落实〈计量发展规划（2013—2020年）〉的实施意见》（鲁政发〔2013〕27 号）精神，已将燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备、燃料煤的高效开发利用等列作优先主题的重点研究内容［3-4］。

1 东营市工业节能减排工作中在用动力锅炉的现状和存在的问题

在大面上看，东营市工业生产用动力锅炉存量大，应用面广。作为我国最后开发的三角洲地区，为促进工业发展，拉动GDP增长，在招商引资大潮中，招徕了大量能源消耗大与物料排放高的高能耗企业，为保企业生产，这些针对耗能企业的节能减排工作很难开展。参照历年来能源计量的数据，笔者认为，动力锅炉改造是能减排工作的重点，其减排节能工作很难见到明显效果的主要原因在于锅炉、辅机、燃料、人员、自动控制5个方面的因素缺乏应有的综合协调发展。B、A、F、M、C这5个要素所涉及的内容参见图1（B-锅炉；A-辅机；F-燃料；M-人员；C-自动控制，简称“BAFMC五要素”）。

图1 B AF MC 五要素

（1）锅炉。现下存在的主要问题是，燃料的品质和风速配送的均匀性有待进一步改善，针对质量差别很大的煤燃料，缺乏均匀有效的燃烧调节技术（结合第（3）条讨论），导致锅炉排烟温度过高、炉渣含碳量超标等问题。此环节是能源计量的设备基础。

（2）辅机。目前，调节技术不能满足能源控制环节的要求。辅机决定的工作环节有：燃料煤能够机械化连续供应、燃烧；需要的风速能够均匀地配送；能够连续畅通排出炉渣；产生的污染物经一系列工艺能够达标高效化处理。此环节决定锅炉燃烧调节技术。

（3）燃料。其是工业生产用动力锅炉节能减排的对象，是燃烧提供动力的物质基础。当前的问题是，煤燃料配送未能实现分级、分类、分质供应。目前尚未实现不依赖散煤、末煤供应的现状，需要对动力锅炉的燃烧供能系统、炉前配煤技术进行改进。

（4）人员。东营市1983年建市，是基于石油工业的新兴城市，在缺乏对工业生产用动力锅炉运行监、诊、调、控技术的条件下，从事石油产品炼化行业的操作人员和管理人员对工业生产用动力锅炉管理、操作运行能力差异很大，水平参差不齐，尤其是操作员业务综合素质不高，生产的节能减排意识薄弱。人员是节能减排工作的主体，“人”的意识形态和思想行为对该项工作的影响最大，节能减排工作的重中之重是做好岗前节能环保意识的教育工作。

目前，东营市工业生产用动力锅炉大规模使用的企业中，燃料煤购进质量不稳定；进煤设备、除渣等设备缺乏应有的产业化集成；配套产业（主要是辅机，还包括燃料分类分级机、分层燃烧机炉机废料处理机等）由于投入产出比的问题，其发展几乎为零，还处于极度松散的状态，目前存在的主要问题总结如下：大部分锅炉需升级；机炉不配套，产品质量不稳定；系统衔接上存在问题。

2016—2020年，随着能源计量工作的推进，出现以下情况：对于企业来讲，经核算，节能减排（锅炉升级、炉机配套）成本远高于行政处罚项目罚款，只要主体锅炉能运转，其他配套设备的投入几乎不被考虑，也就是说锅炉改造升级的成本远高于运营成本和行政处罚成本。

（5）自动控制。其是指监测、诊断、调节和控制。“控”是工业生产用动力锅炉软件和硬件的融合基础，是牵动B、A、F、M这4个要素的指挥系统，是工业生产用动力锅炉运行的中枢神经。除了人的因素外，“控”是目前节能减排的瓶颈。“控”的基础是能源计量，能源计量的基础是各类计量设施的投入。目前在用的工业生产用动力锅炉大多缺乏有效的系统集成的自动控制装置和能源计量检测手段，虽然每个用能企业对于过程控制应用了不少办法。例如，组态网等控制组件的应用，但是对一台正在运行中的动力锅炉的能源消耗、利用情况却一无所知，既没有将排放指标作为生产能效实时监控的内容，更谈不上工业生产用动力锅炉运行中热工参数的在线检、诊、调。

根据B、A、F、M、C 这5 个影响要素，从宏观上来讲，可以将存在的问题总结如下。

（1）作为影响工业生产用动力锅炉节能减排潜力的5个主要因素，生产用动力锅炉行业未将B、A、F、M、C和其配套行业进行有效结合、协同发展。

（2）社会环境和能源政策没有形成对工业生产用动力锅炉排放控制切实紧迫的压力。在能源计量一段时间内，东营市政府曾在工作中对主动申报的用能企业进行财政补贴，补贴的办法和方式为：企业主动申报在用锅炉的吨位、能耗情况，对于生产部位需满足节能减排要求的锅炉申请财政补贴，收到申请后例行手续，按照规定发放每台锅炉升级改造的补贴。然而，补贴款项之于设备升级改造而言是杯水车薪，全市范围内主动申请锅炉改造项目的用能单位少之又少，此项工作开展得结果不甚理想。相比之下，常规能源价格普遍容易接受。用能企业考虑更多的是燃料成本，对因排放而造成的环境污染所带来的社会成本没有进行深层次考虑，对节能减排工作没有清醒的认知。相对而言，行政部门对违规企业进行的各种处罚（勒令停工停产改造、限购煤燃料、对不符合环保要求的违规排放进行经济处罚等）不够严厉，因此导致用能单位在高投入、低产出回报的设备升级和改造技术的改造上缺乏资金投入的动力［5］。

（3）动力锅炉节能减排缺乏管理者经济性管理和科学化管理的协调化深层次思考，技术经济性问题没有得到解决，即科学管理及投资成本不能收回，政府虽有补贴但远远不够。这些涉及用能单位、产品利润率、社会效益等多方面利益，经济性和科学化成为解决问题的瓶颈。

2 工业生产用动力锅炉节能减排的对策

2.1 地方能源消费政策、规定和管理

2.1.1 能源消费政策

具体而言，能源大多指的是化石能源——煤炭与石油。地方应该提倡以下消费指导政策。

（1）东营市是石油工业之城，有着丰富的石油天然气资源。继禁止焚烧秸秆之后，本市投入大量资金在乡镇进行改造，基本实现了天然气村村通，对居民进行生活用能源改造，以天然气、太阳能等清洁燃料为主。

（2）大型地方石油产品炼化企业，争取一部分工业生产用动力锅炉燃用动力优质化配送燃料；实现煤炭供按品质分级、分类、分质。

2.1.2 东营市司炉工技能培训

目前，本市在司炉工及运行管理人员技能培训工作不尽如人意，基本上流于形式，司炉工取证、换证制度，缺乏技术改进措施的培训教材和行之有效的细致的管理措施，行政上缺乏严格的监管。针对这一现象，应该通过质监部门加强发证、换证监管，强制推广有效的管理办法，提高司炉工技能和运行管理水平，尤其强调增强人员的节能减排意识。

2.2 锅炉和辅机的节能减排技术

炉机配套是实现节能减排的根本保证，也是技术上的硬件基础（见图2）。东营市在用的工业生产用动力锅炉以燃煤为主，因此，燃煤锅炉是节能减排的主力，也是工业生产用动力锅炉节能减排的难点。

图2 锅炉和辅机节能减排技术

2.3 工业生产用动力锅炉监测、诊断、调节和控制

目前，东营市在用的动力锅炉不具有热工、排放参数的在线监、诊、调、控功能，应当推广使用全面的在线实时能源计量检测对传输和燃烧性能评价技术，使得各种类型的燃料在恶劣的环境和条件下仍然能够充分燃烧，同时能够对燃烧进行相对精准的计量和控制，提高自动化工业控制水平，以实现在线即时监测和远程控制，降低人工干预。

现代控制技术和信息技术能够实现闭环和点位式控制，通过传感器、控制器对锅炉进行给煤、供水、进风调节。通过采集优化、集成信息、通信、控制技术等的技术手段可以实现锅炉的各种（单台、集群、远程）控制，进行锅炉运行能效监控和提高运行故障判断水平［6］。

3 讨论和展望

动力锅炉是一种机电一体化产品。为促进东营市动力锅炉节能减排事业的发展，要从管理上寻找突破口。工业生产的节能减排工作建立在东营市民监督之下，形成全民环保的共识；节能减排设备的创新需要各种硬件及各种控制技术合理集成优化才会产生最大的效能；而动力锅炉的升级改造是通过能源计量技术和手段进行锅炉测、诊、调、控制技术的整合而最终实现的。

4 结语

综上所述，上一个五年规划期间，工业生产用动力锅炉节能减排的某些技术只在东营市的某些企业（譬如东营某集团轮胎公司）有所改进，正待接受实践的检验。另外，东营市锅炉节能减排事业总体上缺少规模效应，较之于和“十三五”规划的节能减排目标，还有一定距离。结合《国务院关于印发计量发展规划（2013—2020年）的通知》（国发〔2013〕10号）和《山东省人民政府关于贯彻落实〈计量发展规划（2013—2020年）〉的实施意见》（鲁政发〔2013〕27 号）精神，东营市市场监督管理局与东营市政府节约能源办联合动作，使得东营市的节能减排事业将促使东营市工业生产用动力锅炉节能减排工作切实进入良性发展的阶段。