宁德市古田县工业锅炉运行现状及节能对策

张芊

（福建省锅炉压力容器检验研究院宁德分院，福建 宁德 352100）

食用菌生产加工行业是福建省宁德市古田县的支柱产业之一，产业发展历史悠久。据统计，古田县共有食用菌生产加工企业180 多家，大部分企业所使用的是蒸发量4t/h 及以下的锅炉，用于对未种菌的菌棒进行灭菌和成品食用菌烘干等生产加工工序，锅炉以废菌棒和木材边角料等生物质作为燃料。古田县的食用菌生产和加工过程中所使用的锅炉特征包括分散分布、数量众多、能源消耗大和环境污染严重，因此成为古田县节能降排任务的关键和挑战。锅炉热效率是评估其运行情况的一个关键的节能环保指标，借助热效率的检测，我们能够评估锅炉的燃烧情况，并确定要实施的改进和优化的技术策略。

1 古田县在用工业锅炉分布情况

据统计，截至2023 年10 月，全宁德市注册登记在用工业锅炉总量583 台，古田县共计147 台，占全市工业锅炉总量25.2%。

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1.1 按各乡镇在用锅炉区域分布情况分析

古田县各乡镇工业锅炉分布如图1 所示，其中60.5%的工业锅炉分布在大桥镇、平湖镇、吉巷乡，这与古田县多山丘陵地貌造成的区域锅炉分布较分散，食用菌生产加工企业较多集中在大桥镇、平湖镇、吉巷乡的地域特色关联。

图1 古田县工业锅炉分布情况（按乡镇分布）

1.2 按折算锅炉出力（蒸吨）分析

从图2 饼状图可以看出，蒸发量4t/h 及以下的小型工业锅炉占有量达到94%，且锅炉的炉型（燃烧设备）结构型式均是固定（手烧）炉排，其中古田县燃废菌棒的生物质锅炉占工业锅炉总数的89.1%。

图2 古田县工业锅炉分布情况（按折算锅炉出力t/h）

2 近两年古田县在用工业锅炉能效测试数据分析

（2）使用单位应每天都严格检查锅炉的水质并排放污水，还提高了对锅炉受热面清理水垢的次数。若存在水垢，那么锅炉受热面的热传输效率将会下降，其结果是烟气排放温度的提高。只需水垢增厚1mm，锅炉就需要消耗额外的3%燃料。所以，我们应根据古田的水质检测分析结果，相应地调整或者增加锅炉水处理设备。

表1 2021 ～2022 年古田县127 台固定（手烧）炉排锅炉能效普查汇总表

根据对127台固定（手烧）炉排锅炉进行的测试分析，我们发现最主要的热量损耗为排烟热损失q2。遵照《节能规定》的准则，仅有33 台锅炉的热效率达标，即合格率仅为25.98%。在所有的炉子中，只有一台满足排烟温度的规定标准，而同时满足过量空气系数要求的锅炉也只有3 台。通过测试结果数据的深入解析，我们发现层燃锅炉的热效率主要与排烟热损失q2 有密切关系。

3 影响古田县锅炉热效率的结果分析

根据上述的热效率状态分析，我们可以推断，古田县工业锅炉热量损失的主要因素包括排烟温度过高和过量空气系数超标。

（1）在测试过程发现，锅炉末端缺乏适当的热交换面，或者其布置方式并不理想，也有可能伴有设备故障问题。这是因为过去一些旧式的锅炉设计，其热交换面积低于当前的标准要求，部分锅炉也未装备像节能器、省煤器这样可以回收烟气中残余热量的设备，从而导致锅炉末端热交换面的不足，接着引发了排烟温度偏高的现象。

3.1 排烟温度高的主要原因

本文从中证指数有限公司官网收集了中证阿拉善生态主题100指数（CSI AEF Ecology 100 Index，指数代码：399817）的成分股作为样本股，2018年第一季度（报告期为2018-3-31）各支股票的上市公司的财务数据均来源于巨潮资讯网的数据库，考虑到数据缺失、公司体量差异较大、公司信息披露不完全等问题，剔除了17支成份股，保留62支成份股，确定样本容量为62。

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（3）烟道的受热区，有可能会产生积灰或积碳。这情况的发生，是因为在废食用菌棒燃烧时，它们所附带的塑料袋也会一起被燃烧掉。这些塑料袋在热解过程中生成的物质会黏附在低温的受热区，导致积碳形成或者灰烬粘在这些区域，进而增加了锅炉受热区的热阻，并引起了排烟温度的上升。

3.2 过量空气系数过高的主要原因

（3）多频次对受热面进行清理和去除焦碳，包括剔除废弃的菌种管塑料袋，这些做法可以减缓或阻止结焦产生和灰烬在热受体表面的附着，从而降低了热受体的热阻。

（1）我们建议对于在测试过程中遇到的锅炉烟气温度超过170℃的情况，应注意添加、优化或者修复尾部烟道的受热面区域，例如，安装空气预热装置或常压节能设备，目的是降低烟气温度、提高热效率。特别是空气预热设备，对助燃空气进行加热的同时，也可以降低废菌棒中高水分对炉膛温度的影响。

4 提高古田县锅炉热效率的措施与建议

（2）工业锅炉设备安装质量欠佳，由于使用单位在日常保养不到位，锅炉燃烧设备和烟风管道的破损导致了漏风现象。

（2）锅炉受热面结垢严重。古田县的工业锅炉用水全部取自周边山区的地下水或者地表水，但大部分使用单位对水质管理并无太大重视。尽管锅炉尾部已经安装有余热回收设备，但并未进行有效的污水排放和清除污垢工作，这不仅使得热传递效率降低，还导致了随着使用时间的增加，锅炉排烟的温度相应升高。

2021 ～2022 年，我们对于古田县符合TSG 91—2021《锅炉节能环保技术规程》（以下简称《节能规》）共计127台固定（手烧）炉排锅炉进行了全覆盖的能效普查，结果见表1。

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（1）锅炉使用过程中，司炉工操作水平较差，盲目或凭经验无法及时准确地进行燃烧调整，未能按照锅炉负荷的变化及时调整风量，造成鼓风或引风过大，导致过量空气系数偏高；由于废菌棒所含挥发份量较多，需要增加气体供应以满足气体需求，但在实际燃烧过程中，一小段时间内释放的挥发分不能与此时按照理论空气系数提供的空气充分燃烧，这会造成燃烧初期的空气供应不足，然而后期又会超标。另外，炉排的燃烧周期较短，这与固定（手动）炉排锅炉的操作者技术能力和专注度不够有关，在锅炉运行中未能在适当的时间关闭炉门，导致了大量冷空气进入炉膛，因此空气超量系数过高。

针对所建模型，我们在各景点垃圾回收点设置模型中再引入景点游客数占景区游客数比例作为景点游客客流量权数，使得景区垃圾回收点设置跟景区实际情况吻合联系起来，从而提高模型的可行性与实际操作性；对景区日垃圾产生量(G)预测模型分析，在模型中对人群进行划分处理，充分考虑不同类型人群对景区垃圾产生的影响，从而使得预测结果与实际结果之间误差最小，保证了预测数据的可靠性与真实性；对各景点垃圾回收点(t)的模型中，引入景点的垃圾处理难度系数(κi)作为权重系数，考虑各景点之间垃圾回收点设置的差异性，使得各景点垃圾回收点设置更加合理。

（4）对锅炉燃烧方式或送料方式实施改良，改造为自动化投料或改造为室燃的燃烧放松方式，可以从根源解决固定（人工烧炉）锅炉燃烧自动调节的难题，以避免因炉工人为问题导致的过多的空气系数过高的问题。此外，这也能省去炉工的劳苦工作，淘汰固定炉排锅炉也是符合我国追寻节能减排的发展方向。

（5）考虑到废菌棒的燃烧性质，我们有可能在炉口位置安装废菌棒热解气化装置，它能够通过热解气化过程提高废菌棒的能源效率。此外，我们还可以在炉内进行温度的有序调控以及二次风的装置。当生物质燃料燃烧生成火焰，并且未燃尽的挥发物质上升到一定高度时，会迅速获得新鲜空气的补给以实现充分燃烧。二次风能够对高温烟气形成扰动，导致烟气和空气更均匀地混合，进一步改善炉膛的燃烧状况，并解决过高的空气系数问题。

（6）依据现有的特种设备作业人员（如司炉工）的培训考核复审换证流程，强化并拓宽锅炉作业人员在安全、节能以及环保方面的知识训练，以确保其操作技能得到实质性的提高，并建立对正在使用的锅炉进行长期环保和能效检测的机制。

（7）严格把关工业锅炉设备的安装质量，提高使用单位节能环保管理水平，实行目标管理，结合工作实际确定日常运行管理节能环保目标，确保锅炉密闭性能良好，最大程度减小锅炉漏风情况的发生。

5 结语

综上所述，我们在分析了宁德市古田县的127 台工业锅炉的能量效果测试数据后，基于锅炉热效率、排烟温度和过量空气系数这3 个指数，识别了导致锅炉运行热效率低下的因素。并且综合考虑到当地的产业和燃料的特性，我们制定了一些相应的改进策略来提高锅炉的热效率，最终实现锅炉节能和环保的全面提高。