四川省工業鍋爐現狀分析

文 // 武斌 四川大學化工學院

工業鍋爐是重要的熱能動力設備，我國是當今世界鍋爐生產和使用最多的國家。我國工業鍋爐量大面廣，平均容量小且以燃煤為主，年耗煤量約占全國年煤炭總消費量的1/4。目前我國工業鍋爐的實際平均運行效率只有65%左右，節能潛力巨大。同時，工業鍋爐排放的煙塵、S02和N0x等污染物成為我國大氣主要煤煙型污染源之一。四川省也不例外，能耗高、排放量大、使用年限較長、運行管理水平較低是四川省燃煤工業鍋爐存在的主要問題。天然氣鍋爐在四川省比例較小，且多數是10t/h及以下的小型鍋爐，但隨著霧霾天氣的出現以及環保形勢的日益嚴峻，在城市以及周邊地區的燃煤鍋爐需淘汰，天然氣鍋爐的比例勢必上升，因此天然氣鍋爐的節能也十分重要。四川省近年余熱鍋爐的數量上升很快，特別是水泥、平板玻璃行業，大部分已經建設了余熱發電，余熱鍋爐的能效狀況研究也很有必要。

1 項目測試

我們測試調研了31臺鍋爐，包括燃煤鍋爐、天然氣鍋爐和余熱鍋爐。其中，燃煤鍋爐16臺，天然氣鍋爐7臺，余熱鍋爐8臺。相關數據見表1。

2 現狀分析

煤、天然氣、余熱是不同品位的能源，為了使鍋爐數據具有可比較性，現分成3部分進行比較。

2.1 燃煤工業鍋爐

2.1.1 鍋爐運行狀況分析

測試調研的16臺燃煤鍋爐中，表2中編號3、4、7、8、11鍋爐屬于設備老舊，受熱面磨損、腐蝕嚴重，積灰也很嚴重的情況，占比32%。

表1 測試調研鍋爐數據表

從表2可以看出，絕大部分燃煤工業鍋爐的效率達不到設計值，有些甚至比設計值低很多，最主要的是鏈條爐。5臺鏈條爐的實際效率全部低于設計值，其中2臺鏈條爐的實際效率低于設計值10%以上；3臺鏈條爐效率低于70%，占比60%，這3臺爐平均效率66.9% 。低攜帶循環床爐平均效率72.6%，層燃爐平均效率71%，循環床鍋爐平均效率82.1%。

從圖1可以看出，負荷率在71%以下的有4臺鍋爐，分別是編號3、5、6、9鍋爐。編號3、4、5、6鍋爐排煙溫度都很高，分別達到202.8℃、213.9℃、183.7℃、192.5℃。編號3、5、6鍋爐雖然和額定出力相比，是低負荷狀態，但實際已經差不多是最大負荷，編號9鍋爐排煙溫度只有150℃，根據現場運行人員介紹，鍋爐實際最大負

表2 燃煤工業鍋爐熱效率狀況表

圖1 燃煤鍋爐排煙溫度與負荷率柱線

表3 燃煤工業鍋爐效率相關數據表

圖2 不同容量的鍋爐熱值效率曲線

圖3 不同燃燒方式的鍋爐熱值效率曲線

圖4 不同燃燒方式的鍋爐容量效率曲線

圖5 天然氣鍋爐的設計效率與實測效率比較

圖6 天然氣鍋爐的排煙溫度與實測效率折線

圖7 天然氣鍋爐的排煙過量空氣系數與實測效率折線

荷只有6.5t/h，50%額定負荷已經相當于實際最大負荷的77%，和經濟運行負荷相差不大，所以編號3、4、5、6、9鍋爐的測試效率已經差不多是實際最大效率，下面分析效率影響因素時不再考慮負荷率影響。

2.1.2 鍋爐熱效率影響因素分析

從表3可以看出，燃煤工業鍋爐的效率主要與燃煤的熱值、燃燒方式和鍋爐容量相關。我們通過曲線圖來看它們之間的關系。

海德格爾指出，to agathon在希臘思想中意味著“適宜于某物和使某物適宜的東西”。[5]227而每一idea作為“某物的外觀”則“讓人看見那每每是一個存在者的東西”。[5]227-228因此，理念適宜于使某物在其所是中顯象并且在其持存中在場。反過來，使一切理念都適宜于這樣一回事情的東西，亦即理念之理念，是一種“絕對的使……適宜”，也就是to agathon。因此，“善的理念”絕不意味著有某種“善”——即使是最高的善——并且有關于這種善的“理念”。“善的理念”中的第二格必須被理解為主語第二格，即“善這個理念”，善本身就是最高的理念。

從圖2可見，隨著燃煤熱值的變化，不同容量的鍋爐熱效率曲線沒有明顯的規律可循。

從圖3可以看出，低攜帶循環床鍋爐和層燃爐基本上在不同的燃煤熱值區間，低攜帶循環床鍋爐燃用的都是低熱值煤，而層燃爐只能燃用高熱值煤，循環床鍋爐燃用的煤種范圍相對較廣。從熱效率上比較，在相同的煤質情況下，循環床鍋爐比低攜帶循環床鍋爐效率高5%左右，比層燃爐效率高5%～15%。

從圖4可以看出，循環流化床鍋爐比相同容量的層燃爐和低攜帶循環床鍋爐效率都要高。

因此得出結論：在燃用低熱值煤時，在相同燃料相同鍋爐容量的情況下，循環床鍋爐效率大于鼓泡床鍋爐效率；在燃用高熱值煤時，循環床鍋爐效率大于鏈條爐效率；鼓泡床鍋爐和鏈條爐一般燃用煤種熱值不在一個區間，熱效率不具有可比性。

綜上所述，四川省燃煤工業鍋爐具有很大的節能潛力，特別是鏈條爐，市場占有率高，很多運行不正常，效率提高空間大。

2.2 油氣鍋爐

表4 天然氣鍋爐運行狀況表

表5 天然氣鍋爐運行狀況表

圖8 余熱鍋爐排煙溫度與負荷率軸

天然氣鍋爐的熱效率影響因素比燃煤爐少，主要是排煙熱損失，只要排煙溫度和過量空氣系數正常，效率都應在90%左右。但實際調研測試的7臺天然氣鍋爐，多數效率不到90%（表4、5）。

從圖6、7可以看出，排煙溫度達到220℃以上的鍋爐有3臺，為編號17、19、20鍋爐，其效率都在85%以下，編號21鍋爐排煙溫度不是很高，但排煙漏風系數達到2.0，所以效率也很低，在87%以下，這4臺鍋爐運行狀況差，占未進行節能改造的5臺天然氣鍋爐比例為80%。

進行節能改造編號22、23的鍋爐，其效率達94%以上。未進行節能改造的其它鍋爐效率與之相比有很大的差距，最高效率95.11%，最低效率80.8%。天然氣鍋爐最大效率差距為14.31個百分點，有很大的節能空間。

2.3 余熱鍋爐

余熱資源豐富，特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、煤炭等行業，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%～67%，其中可回收利用的余熱資源約占余熱總資源的60%。

目前四川省余熱資源利用比例低，余熱利用提升潛力大（表6）。

表6 同類型余熱鍋爐效率比較

四川省目前余熱利用比較好的有水泥旋窯余熱利用、平板玻璃熔窯余熱利用。

從圖8可以看出，編號25、29兩臺鍋爐排煙溫度達到200℃以上，運行不正常；其中編號25達到100%額定負荷，說明這臺鍋爐排煙溫度過高有很大的可能是選型時選擇的鍋爐容量偏小，編號29負荷率不到55%，但排煙溫度已經200℃以上，說明這臺鍋爐排煙溫度高的原因是鍋爐設計未達到要求。

將余熱鍋爐進行同類對比，AQC鍋爐與AQC鍋爐對比，SP鍋爐與SP鍋爐對比，玻璃余熱爐與玻璃余熱爐對比。

測試的3臺AQC鍋爐效率差別較小；2臺玻璃窯余熱爐效率差別較大達到5.75個百分點，但這是因為進口煙溫不同，從排煙溫度看，運行都是正常的；3臺SP鍋爐效率差別最大達到8.87個百分點，主要是編號25鍋爐排煙溫度太高。

調研測試的8臺余熱鍋爐，有2臺運行不正常，鍋爐效率低，有較大的節能空間，占8臺余熱鍋爐的比例為25%。

3 結論

四川省的工業鍋爐目前有2萬多臺，此次調研測試的工業鍋爐只有31臺，對于全面反映工業鍋爐的運行現狀有一定的局限性。但由這具有代表性的31臺鍋爐測試數據分析同樣我們可以看出四川省工業鍋爐整體效率偏低，同時具有較大的節能潛力。如大力推動工業鍋爐節能改造及能效提升，將對整個四川省能源消費及大氣污染控制起到較好的推動作用。