廈門市鍋爐能源結構與節能減排狀況

文 // 黃學斌 伏喜斌 張金梅 徐火力 范成龍 鄒志堅

1 廈門市特種設備檢驗檢測院 2 廈門市標準化研究院

廈門作為我國首批實行對外開放的經濟特區，其經濟發展迅速。截止到2013年底，已建成有規模工業企業1664家，全年完成工業產值4678.45億元。同時，作為著名的旅游城市，旅游總收入620.95億元。工業總產值和旅游業都是廈門地區的重要支柱產業。

工業的發展離不開鍋爐的大量使用，而鍋爐數量的增加若不采取合理的措施必然加重環境污染，從而影響旅游收入和居住環境。但同時，為保護廈門地區的環境，建設美麗廈門，而一味盲目的非合理地減少鍋爐的使用必然導致工業產值的下降，這對于地區經濟的發展也是非常不利的。

目前，廈門市環保局制定了全市鍋爐（工業爐窯）廢氣污染專項整治工作計劃，提出全市10蒸噸（不含）以下高污染燃料鍋爐（工業窯爐）全部淘汰或實施清潔能源替代。該項整治工作有利于廈門地區環境的改善，對于促進旅游產業的發展，居民環境的改善起到了積極的作用。本文針對廈門地區的鍋爐特點及其能源結構，節能狀況進行了分析，為制定合理的節能改造措施及污染物排放控制提供了有力的依據。

1 廈門市鍋爐狀況分析

1.1 鍋爐數量與分布特征

據統計，廈門市已注冊鍋爐共計1368臺，其中電站鍋爐11臺，工業鍋爐1357臺。由于鍋爐停用等原因，全市在用鍋爐的實際數量為820臺，其中電站鍋爐11臺，工業鍋爐809臺，主要以工業鍋爐為主。鍋爐類型涵蓋了燃煤、燃油、燃氣、生物質、水煤漿、生活垃圾、電能等多種類型。從介質類型來說，廈門市有蒸汽、有機熱載體和熱水鍋爐，其中主要是蒸汽鍋爐和有機熱載體鍋爐，具體情況如表1所示。

由表1可知，廈門地區工業鍋爐主要以4蒸噸（2.8MW）以下鍋爐為主，占鍋爐總量的79.43%，全市鍋爐主要以燃煤、燃油燃氣、燃生物質鍋爐為主，分別占鍋爐總量的21.87%、44.99%、17.43%，三者占總量的84.29%。

從鍋爐安裝的地域分布來看，鍋爐主要集中于島外，其中同安所占比重最大，其次為集美、翔安、海滄。圖1為廈門市各區在用鍋爐分布情況。

廈門地區鍋爐的燃燒方式主要有電加熱、室燃、固定爐排、余熱、循環硫化床。各種燃燒類型鍋爐數量分布如圖2所示。

由圖2可知，廈門市鍋爐的燃燒方式以室燃為主，固定爐排、鏈條爐排次之。其中，固定爐排的燃燒方式污染最大，熱效率最低；其次為鏈條爐排，二者都是燃煤、燃生物質鍋爐的燃燒方式。室燃的燃燒方式鍋爐主要為煤粉爐、燃油燃氣及水煤漿等，該類型燃燒方式熱效率較高，污染物相對較少。

1.2 鍋爐能源結構特征

目前，廈門市鍋爐的能源結構是以燃油燃氣鍋爐為主，約占鍋爐總量的44.99%，其次為燃煤鍋爐和生物質鍋爐。而燃煤和生物質鍋爐中，固定爐排燃燒方式所占比重最大，該類型鍋爐熱效率最低、污染最大，是重點改造的對象。

燃油燃氣、燃煤、燃生物質鍋爐的容量主要集中于額定出力D≤4t/h，其中燃煤鍋爐額定出力1t/h＜D≤4t/h最多，其次為額定出力D≤1t/h以下；而燃油燃氣鍋爐額定出力D≤1t/h最多，其次為額定出力1t/h＜D≤4t/h最多，生物質鍋爐主要是額定出力D≤1t/h的鍋爐。

經調研統計，廈門地區87%的鍋爐使用的燃料類型與設計相符，而13%的鍋爐存在燃煤鍋爐燒生物質，生物質鍋爐燒煤，輕油鍋爐燒重油的現象，這不利于發揮鍋爐的設計性能，熱效率得不到充分利用，污染物排放超標。

2 廈門市鍋爐能耗與減排狀況

2.1 廈門市鍋爐能耗狀況

截止到2014年10月，廈門市共有燃煤鍋爐177臺，生物質鍋爐141臺，燃油燃氣鍋爐364臺，水煤漿鍋爐32臺，從中抽取燃煤鍋爐53臺，生物質鍋爐28臺，燃油燃氣鍋爐64臺，水煤漿鍋爐8臺作為統計數據，其熱效率情況如圖3所示。

從圖3可知，額定出力≤1t/h的燃煤鍋爐平均熱效率僅為64.44%、生物質鍋爐平均熱效率為75.25%、燃油燃氣鍋爐平均熱效率為80.97%。

表1 廈門市在用工業鍋爐按容量大小分類統計

圖1 廈門市各區在用鍋爐分布情況

圖2 廈門市在用鍋爐燃燒類型統計情況

圖3 各類鍋爐熱效率狀況

圖4 鍋爐排煙溫度分布情況

圖5 鍋爐過量空氣系數分布情況

圖6 鍋爐固體未完全燃燒熱損失分布情況

燃油燃氣鍋爐的熱效率基本達到80%以上，但與日本和歐美國家（基本達90%以上）仍有很大差距，并且也低于TSG G0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》（最低要求88%）的要求，還具有一定的節能空間。燃水煤漿鍋爐熱效率基本達到80%以上，像油一樣的燃燒方式，使得該類型的鍋爐，可通過調整燃燒工況來進一步優化其燃燒，同時減少各項熱損失，其節能空間較大。

燃煤鍋爐熱效率較低，特別是固定爐排的手燒爐。鍋爐由于運行負荷低，散熱損失偏大；排煙溫度及過量空氣系數偏高，排煙熱損失偏大；未按設計燃料燃燒，或者燃燒狀況不好，引起燃料燃燒不充分，造成固體未完全燃燒熱損失，氣體未完全燃燒熱損失及爐渣物理熱損失偏大。生物質鍋爐除存在燃煤鍋爐一樣的問題外，還存在一個嚴重的問題，部分企業將原有燃煤鍋爐、燃油燃氣鍋爐，改燒生物質，由于改造及調試不到位，導致改造后的生物質鍋爐燃燒效率不高。生物質鍋爐排煙溫度和過量空氣系數偏高，造成的排煙熱損失偏大。燃油燃氣鍋爐主要是排煙溫度熱損失和氣體未完全燃燒熱損失以及表面散熱損失。圖4、5、6是統計的鍋爐排煙溫度、過量空氣系數、固體未完全燃燒熱損失情況。

從圖4、5、6可知，排煙溫度燃煤鍋爐除額定出力6t以上的鍋爐比較理想，其它鍋爐排煙溫度均偏高；燃生物質鍋爐排煙溫度除額定出力4蒸噸以上的鍋爐比較理想外，其它鍋爐排煙溫度均偏高；燃油、燃氣、燃水煤漿鍋爐排煙溫度較為理想。

過量空氣系數燃煤鍋爐、燃生物質鍋爐、燃油燃氣鍋爐、燃水煤漿鍋爐均不理想，未達到國家安全技術規范TSG G0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》要求的最大值不大于1.65的要求。

固體未完全燃燒熱損失燃煤鍋爐只有額定出力大于6t/h的蒸汽鍋爐小于10%，其它均超過了10%，尤其是手燒爐，高達20%多。燃生物質鍋爐固體未完全燃燒熱損失只有額定出力大于4t/h的蒸汽鍋爐小于10%，其余的都偏高，小于1t/h高達16%以上。

2.2 廈門市鍋爐減排狀況

鍋爐燃燒的各種燃料中，煤炭、重油、水煤漿是高污染燃料；其次是生物質、輕油，天然氣、電能屬于清潔能源。廈門地區的鍋爐主要以燃油燃氣為主，其次為燃煤與生物質。燃油燃燒后會向大氣中排放SO2，而燃煤還將產生NO、NO2、煙塵等，生物質主要產生煙塵顆粒，導致空氣中的PM2.5增高。

目前，廈門地區有燃油燃氣鍋爐364臺，占鍋爐總量的44.99%，已完成大部分燃重油鍋爐的改造，該類型鍋爐污染物排放絕大部分已達到環保要求。今后，通過節能改造及污染物消除設備的使用，其排放含量可進一步降低。燃煤和生物質鍋爐，占鍋爐總量的21.87%和17.43%，主要是D≤4t/h的鍋爐，特別是額定出力D≤1t/h的鍋爐占很大比重。而額定出力D≤1t/h的鍋爐，以固定爐排為主，該類型鍋爐污染較大，是目前減排的重點。額定出力D＞4/h的鍋爐，熱效率基本上滿足要求，能源浪費狀況不嚴重，通過節能改造可提高其熱效率，從而使得污染物排放水平下降，而采用污染物控制設備，可滿足環保要求。

此外，廈門地區鍋爐的地域分布不同，鍋爐的投入使用應考慮地域的風向、流域等因素，避免大量的使用，由環境帶來的污染加劇。島內鍋爐應全部采用清潔能源，島外應根據工業企業集中程度采取集中供熱等方法，加大減排的力度。同時，應避免盲目的整治導致大批的可用鍋爐停止使用。

3 廈門市鍋爐節能與減排措施

3.1 鍋爐節能措施與對策

根據廈門地區的鍋爐特點、能源結構、熱效率狀況，提出進一步提高現有燃油燃氣鍋爐的熱效率，重點改造或淘汰燃煤鍋爐和生物質鍋爐。具體措施是淘汰額定出力D≤1t/h的燃煤鍋爐和生物質鍋爐，而采用燃油燃氣鍋爐或電加熱鍋爐替代；對于額定出力1t/h＜D≤4t/h的鍋爐，采取熱效率條件較好的進行節能改造，條件差的淘汰的方式；而額定出力D＞4/h的鍋爐，實行節能改造，如給煤裝置改造、燃燒系統改造、爐拱改造、增加省煤器、冷凝水回收等，條件允許的建議采取集中供熱或區域鍋爐房管理方式。

鍋爐的節能改造過程，還應重點從以下幾個方面來提高節能的實施效果：

①提高企業的節能意識，加強司爐人員和管理人員的技術水平，合理配比鍋爐容量和企業生產需求，避免出現鍋爐長期低負荷運行，加大先進的計算機控制系統的投入使用；

②推進能源化管理模式，鼓勵有資質的能源管理公司對鍋爐使用單位進行能源化管理，讓有經驗和有技術的管理人員對鍋爐進行統一管理，節省企業生產成本；

③采取集中供熱和區域鍋爐房，工業集中區域實行集中供熱或區域鍋爐房，利用高效率大容量鍋爐代替分散小鍋爐進行供熱，避免了雜散亂的供熱方式，明顯節約了能源，提高了熱效率。

3.2 鍋爐減排措施與對策

廈門地區的鍋爐是以額定出力D≤4t/h以下的鍋爐為主，重油、煤炭、生物質都是污染環境比較嚴重的燃料。因此，建議采取如下措施與對策：

①燃重油鍋爐應改造燒污染較小的輕油，有條件的企業建議改燒燃氣；淘汰D≤1t/h的燃煤鍋爐；生物質鍋爐改燒燃油燃氣鍋爐；1t/h＜D≤4t/h節能效果較好的鍋爐，改造或加強污染物排放控制設備的使用，節能效果不好的鍋爐淘汰改燒其它能源或采用集中供熱的方式；額定出力D≥4t/h的鍋爐，進行節能改造及污染物控制設施更新。

②對污染較大的燃煤鍋爐加大除硫除塵設備的投入使用，對鍋爐房排水進行凈化處理，特別是水膜除塵器，應加強其除塵后水的凈化，防止水污染。

③鼓勵采用新技術、清潔能源鍋爐的使用，提高操作人員的環保意識，合理處置爐渣、飛灰等，防止二次污染。

4 結論

鍋爐作為工業生產的重要設備，在提供熱源的同時也帶來了能源的消耗與環境的破壞。為此，鍋爐的節能減排是一項非常重要的工作。本文通過對廈門地區鍋爐的數量、分布以及能源結構進行調查分析，結合廈門地區鍋爐出力小，固定爐排較多，熱效率較低，節能與減排措施不到位等特點，提出了更加合理的節能改造及污染物排放控制措施與建議。