工業鍋爐行業面臨的產業、技術發展趨勢和“十三五”發展目標

工業鍋爐行業面臨的產業、技術發展趨勢和“十三五”發展目標

/中國電器工業協會工業鍋爐分會/

改革開放后工業鍋爐行業得到了快速發展，突出體現在生產規模和使用規模上，而技術的發展則不太相稱。因此與其他國家相比，我國工業鍋爐行業不是“朝陽產業”，更不是“夕陽產業”，而是一個不斷發展的產業。

一、工業鍋爐行業產業發展趨勢

根據國家發改委能源研究所《中國可持續能源發展暨碳排放分析》課題組對2020年中國可持續發展能源情景分析，在20年年均GDP增長率7%的經濟增長條件下，民用熱力消費年均增長率為5.2%。對我國鍋爐產業要有正確看待，未來發展離不開工業鍋爐。

改革開放后工業鍋爐行業得到了快速發展，突出體現在生產規模和使用規模上，而技術的發展則不太相稱。因此與其他國家相比，我國工業鍋爐行業不是“朝陽產業”，更不是“夕陽產業”，而是一個不斷發展的產業。

從產業發展來看，目前靠投資和產能擴張推動行業發展增長的方式，隨著宏觀經濟環境的變化，多數企業的發展將遇到瓶頸，向以技術創新推動的增長方式轉變成為必需。另外在新時期，我們要看到產品價格和利潤會繼續下降，過剩將更明顯，產品的復雜性在增加，服務在制造過程中所占比重越來越大等趨勢。另外，要看到基于項目或資本運作的前向一體化運作甚至兼并重組的趨勢在鍋爐行業越來越明顯，特別是在可再生能源利用、余熱余能利用方面。

未來將呈現以下趨勢：

1）鍋爐將成為產品組合之一，即“鍋爐”要向“鍋爐+”轉變，企業由制造型逐步向系統集成整體方案提供商轉型；

2）制造專業化將成為主流，“大企業做行業、小企業做產品”的格局將逐步形成；

3）“三精”+信息化（“互聯網+”與“互聯網-”），即在融合信息化技術的基礎上做到設計精準化、制造精益化、質量精細化。

（1）基于互聯網思維的兼并重組、業務轉型將成趨勢

以“產品”為中心的生產模式的弊端，對于小公司而言，公司規模雖小，卻要求“大而全”，長期以來難以形成自己的核心競爭力。而以“顧客”為中心的生產模式，則要求企業滿足用戶需求（功能、體驗、個性），創造真正的用戶價值，掙脫同質化的“怪圈”。

企業必須借助“互聯網+” （加上）、 “互聯網-”（替代）思維進行基于產業鏈、價值鏈或品牌影響力的業務重組和轉型升級（由“鍋爐”向“鍋爐+”轉變，由制造向制造+服務轉）、組織結構調整、產業生態優化、生產方式精益化（由大而全、小而全向零部件制造專業化外包+產品集中式裝配轉變）、營銷電商化、技術創新社會化（研發眾包），整合、延伸相關業務，培育和強化設計研發和方案提供能力、品牌影響力等核心競爭力；行業可通過各個鍋爐制造企業將產品的通用件拿出來相互參股、重組、合并，建立若干個通用平臺，如采購平臺、銷售平臺和零部件專業化協作平臺等等，以期在盡可能短的時間內降低成本，達到客戶訂制下的經濟規模，提高抗風險能力和市場快速響應能力。國外鍋爐及相關企業并購已成燎原之勢，如博世（BOSCH）、阿里斯頓（ARISTON）、菲斯曼（VIESSMANN） 等，國內企業的并購也初見端倪。

鍋爐產業縱向一體化包括：后向一體化尋找產品技術創新之道，產品即服務，企業將向服務型轉向，向服務要效益；前向一體化以尋求供應鏈合理的利潤分配，并為客戶創造最大利益，在工業鍋爐“原材料（輔機）供應商—制造商—代理商（安裝公司）—用戶”這條供應鏈上，通過擁有和控制其采購、分銷系統，實行產銷一體化，或把相關前向的企業合并起來，組成統一的經濟聯合體，并獲得原有成品深加工的高附加值。

鍋爐產業橫向一體化主要通過鍋爐企業聯合、收購、兼并、接管等市場手段，通過拆分資源和結構化集合，形成生產要素集成優勢、揚長避短，有針對性地在產業鏈的不同區域建立競爭優勢，實現規模經濟、專業化協作，形成共享、共贏、一體化格局。

（2）工業鍋爐企業管理方式、生產方式將進一步精益化

工業鍋爐屬于傳統工業，其生產模式一直遵循著傳統的管理方式。目前，國內的機械制造生產管理技術已有了長足的發展，比如汽車（及其零部件）加工，電梯制造，辦公家具制造，鋼結構制造等等這些與鍋爐制造企業有相同之處的企業，生產管理上大多采用了ERP信息管理系統、精益生產模式等等，獲得了最大的效率、品質提升以及成本降低。

工業鍋爐企業應從產品技術、工藝裝備、倉儲模式、生產控制、品質管理等方面進行必要的調整，根據企業本身的特點，完成生產管理模式現代化（自動化、信息化、系統化）的轉變，以獲得成本和管理效益的改善。

二、技術發展趨勢、產品優化與產業化

我國工業鍋爐從鍋爐型式來說，已經形成了能適應我國國情和滿足國內市場需要的較完整的產品規格體系。鍋爐本體型式早已成熟，今后工業鍋爐行業不斷變化、發展，主要是隨著燃料情況的變化、環保要求的提高以及科學技術發展而帶來的燃燒方式和燃燒設備的發展改進、配套輔機附件的發展提高以及檢測和自動控制水平的提高完善。技術上將迎來一個精耕細作的過程，著眼于從有到優、從整體到細節、從單機到系統、全生命周期的優化提升，著眼于對現有經驗的理論提升和實證研究。

從技術及產品發展來看：

1）能源供應在逐步減少燃煤比重的同時增加油氣特別是燃氣的供應，提高可再生能源的比重。對工業鍋爐而言應重點關注生物質能利用、天然氣深度利用和煤的清潔高效利用，其中生物質能和天然氣利用將以分布式為重點、煤炭以集中利用為重點；

2）結合生物質鍋爐、余熱鍋爐、冷凝式燃氣鍋爐產品主機開發，加強主要配套輔機開發特別是擁有自主知識產權的適合冷凝鍋爐的低氮預混燃燒器技術、生物質燃燒系統技術研發與工程化推廣；

3）借助燃料優質化和能源轉型的基于鍋爐全生命周期的信息化應用技術和產品成為企業發展與贏得市場認可的王牌之一。

因此，未來鍋爐行業企業將聚焦節能、環保、新能源利用、信息化融合四大領域，通過研發、轉化、集成創新等手段形成一批有較大應用前景的具有自主知識產權或集成創新特點的關鍵新技術、新產品，為我國工業鍋爐行業持續發展提供足夠技術支撐。

（1）煤炭潔凈燃燒鍋爐一體化系統技術

以燃料優質化為前提，以減排為目標，做好中小容量（≤35t/h）燃煤工業鍋爐低NOX燃燒和排放控制技術及系統優化應用及推廣。

在嚴格控制燃料品質的前提下，通過對爐排燃料適應性定量化、爐排配風均勻化精確化試驗研究，對爐排結構優化、標準化，進而提高爐排的綜合質量水平；在此基礎上結合鍋爐本體的優化設計、高效傳熱元件和低NOX燃燒技術的運用，提高中小容量（≤35t/h）層狀燃燒鍋爐的節能和環保性能及其保證能力。機械爐排工業鍋爐的建議容量不宜大于160t/h（116MW）。

煤粉工業鍋爐在突破燃料適應性、運行穩定性、粉塵排放、氮氧化物排放的難題后，將會得到發展。但重點應在10～35t/h的煤粉工業鍋爐及系統研發、使用，特別是燃燒技術及系統設備的優化與產業化。

目前水煤漿燃燒有霧化和流化兩種燃燒方式，且燃盡率均在98%以上。霧化鍋爐燃燒的技術發展趨勢是：水煤漿專用燃燒器技術進步，以更小的耗氣率得到更好的水煤漿霧化效果，進一步提高水煤漿的燃盡率。流化鍋爐燃燒的技術發展趨勢是：以提高鍋爐運行可靠性、降低設備造價和進一步開發適合水煤漿流化燃燒的專用鍋爐。研發廢水、廢液水煤漿專用鍋爐；水煤漿鍋爐低NOX燃燒技術，包括水煤漿鍋爐的空氣分級燃燒技術；水煤漿鍋爐的煙氣再循環技術的研發。

在開展燃料適應性（灰分、熱值、結焦性等）定量化研究的基礎上提高流化床鍋爐設計、運行的精確性和標準化程度；通過精細化制造提高流化床鍋爐的可靠性和可用性，重點發展單臺容量35～130t/h、壓力≤5.3MPa的循環流化床工業蒸汽鍋爐。

結合流化床燃燒的特點在試驗研究的基礎上開展35～130t/h以下循環流化床低NOX排放的示范研究，采用空氣分級與燃料分級耦合方法、煙氣再循環、低溫（850～870℃）及低氧（爐膛出口O2=3%～4%）燃燒控制NOX排放，同時開展低硫煤（S≤1%）在850～870℃下爐內脫硫效率研究等，進一步提高流化床鍋爐節能環保性能。

（2）生物質鍋爐技術優化、標準化與產業化

生物質鍋爐推廣對工業鍋爐清潔燃料替代而言，既是對一段時間內天然氣供給相對不足或無法獲得的補充，也是天然氣鍋爐推廣的長期替代者和競爭對手。然而從保證國家能源安全和資源充分利用的角度，研究工業鍋爐生物質燃燒技術，開發生物質燃料鍋爐特別是生物質成型燃料鍋爐對節約常規能源、優化我國能源結構、減輕環境污染將有積極意義。

隨著我國能源結構轉型，環保要求越來越高，生物質鍋爐技術也不斷創新，生物質鍋爐一方面向著中壓、次高壓電站鍋爐方向發展；另一方面向著以“節能環保”為主題的高效低排放的層燃生物質工業鍋爐、循環流化床工業生物質鍋爐方向發展；生物質鍋爐產品的性能設計和使用要求也更為苛刻。

我國有豐富的生物質能源資源，但很分散，應該分散使用。本著這一符合國情的原則，生物質發電鍋爐容量以不超過75t/h為宜，生物質工業鍋爐應基于生物質成型燃料、容量≤30t/h為宜，并進行生物質專用鍋爐與潔凈燃燒技術、燃燒系統設備的開發及推廣，在做好相關標準化工作的基礎上大力開展產業化推廣工作。

（3）燃氣鍋爐繼續向低氮燃燒、凝結換熱與多能源系統集成化方向發展

1）燃氣鍋爐繼續低氮化、冷凝化。圍繞能源結構轉換工作的不斷推進及減排要求的嚴格，燃氣工業鍋爐將繼續向低氮排放、冷凝化方向發展。未來應以分散式及時供熱為出發點，重點抓好天然氣深度利用技術和產品的研發、系統集成與工程化工作，特別是中小容量（≤40t/h）新型燃氣鍋爐、冷凝式燃氣鍋爐產品開發、定型和推廣：通過綜合利用目前國際上最先進的分級燃燒技術、濃淡燃燒技術、蒸汽霧化技術、預混燃燒技術和中心穩燃射流燃燒技術等，結合煙氣再循環技術和燃燒控制技術等以最大限度地控制NOX的排放；通過研制高端換熱設備，有效降低鍋爐排煙溫度，有效回收煙氣顯熱和煙氣中水蒸汽潛熱，提高鍋爐熱效率，降低燃氣消耗量。

2）大容量燃氣水管鍋爐向組裝化、模塊化方向發展。針對燃氣的燃燒特性和燃氣鍋爐的運行特點，開展采用膜式壁結構、微正壓燃燒為主的新型大容量燃氣水管鍋爐研發，減少鍋爐散熱損失與漏風造成的排煙熱損失等。通過對水循環原理和方式研究，實現中小型中溫中壓鍋爐、大容量鍋爐組裝化、模塊化出廠，減少材料消耗、提升產品制造質量和性能質量。

3）基于節能減排的不同能源利用方式的組合、不同供能類型的組合（冷熱電聯供、蒸汽熱水聯供等）得到發展。①熱能梯級利用—中小型燃氣冷熱電聯產系統（CCHP）技術系統優化及產業化。燃氣冷熱電聯產系統（CCHP）是一種建立在能量梯級利用概念基礎上，能大幅度提高能源利用率及降低CO2等污染物排放的集成系統。冷熱電聯產系統（CCHP）綜合利用多項技術，包括先進的燃氣渦輪機、微型渦輪機、先進的內燃機、燃料電池、吸收式制冷機和熱泵，干燥及能源回收系統、引擎驅動及電驅動蒸汽壓縮系統，熱儲備和輸送系統，以及控制及系統集成技術，以滿足建筑物的熱和電力負荷的需求，并且從整體上提高了從礦物燃料到能源的轉換效率。②太陽能與燃油燃氣鍋爐聯產技術系統優化及產業化。太陽能利用是當前可再生能源利用焦點，太陽能熱水器或太陽能熱水系統是目前太陽熱能應用發展中最具經濟價值、技術最成熟且已商業化的一項應用產品。如與燃油、燃氣、電鍋爐配套（南方多采用空氣源熱泵等），可以解決當陰雨天陽光不足或冬季氣候較低時無法提供穩定熱源供應的問題，實現常年24h供應熱水。另一方面太陽能集熱與鍋爐給水系統一體化集成，鍋爐給水加熱后送入鍋爐，生產熱水或蒸汽，提供生產或生活所需。這樣既使太陽能利用領域不斷得到拓展，又為燃油氣、電鍋爐等的利用節約運行成本。

（4）余熱余能利用將在技術升級、深度利用的基礎上繼續拓展空間

余熱利用領域的發展主要三個方向：一是余熱利用領域逐漸擴大，新的余熱鍋爐產品不斷出現；二是余熱鍋爐向高溫、高壓和高余熱回收利用率方向發展；三是余熱利用向中、低溫方向發展；四是固廢（垃圾、污泥等）焚燒處理技術的研發和推廣，現有產品的可靠性和適用性提升等。

（5）信息化技術在工業鍋爐上的應用

以燃氣鍋爐、生物質成型燃料鍋爐的信息化為示范，開展基于鍋爐全生命周期的信息化應用技術和產品的研發推廣，進而開展信息化技術在工業鍋爐上的全面應用研究和示范推廣。

1）設計手段的數字化。隨著工業鍋爐技術的發展和研發技術、手段的提高，工業鍋爐的數字化設計進一步發展為基于標準件庫和參數化設計的CAD二次開發、鍋爐的三維設計、功能更加強大的通用計算系統、基于設計全過程控制的鍋爐CAD應用系統等，并開始將基于數值模擬和仿真技術的建模、分析、性能預測和優化設計等用于鍋爐設計。①針對工業鍋爐技術的進步，提高CAD二次開發和參數化設計的水平；②提高計算軟件對于工業鍋爐新技術的適應性；③計算軟件增加歐美鍋爐標準的算法和功能，提高國際市場競爭力；④提高三維設計的使用率；⑤提高有限元分析的普及率，提高優化設計手段；⑥模擬仿真方面：數學模型需要進一步完善，邊界條件更加貼近實際情況，研究提出更加精準的計算方法；完善爐內燃燒與鍋內的水循環耦合分析、對流受熱面煙氣側和工質側的耦合分析，使分析結果更加符合實際情況；建立實驗條件對工業鍋爐數值模擬的研究成果進行驗證和完善，使模擬結果更加貼近實際運行結果。

2）制造過程自動化、智能化。鍋爐產品、零部件制造過程自動化、智能化趨勢日益突顯，數控設備不斷增加，機器人將會在資金雄厚的制造企業優先采用。

3）鍋爐及系統控制智能化、遠程診斷和運行監控、在線服務等信息化技術應用。開發基于專家知識庫的工業鍋爐智能燃燒系統和監測與運行指導平臺等遠程專家指導系統，運用無線、網絡等通訊技術實現數據聯網、數據共享，使鍋爐系統各部分成為有機一體。

針對燃煤工業鍋爐實際運行狀況，對于容量較大、要求較高的工業鍋爐運用配套的專家控制系統，實現對鍋爐燃燒情況實時監控、對給煤送風實時調節的功能，使鍋爐在高效穩定的情況下持續運行。

針對燃氣鍋爐，通過引入氧含量、低NOX技術、電子比調、室外溫度傳感、變頻、水質監測等的最新研究成果與鍋爐燃燒系統、自控系統相結合，實現燃氣鍋爐智能低能耗運行控制管理。通過網絡將云服務平臺、軟件平臺以及云鍋爐聯接起來，用戶隨時控制鍋爐，并從云端調取自己需要的資源和信息，進行軟件升級，獲取鍋爐運行情況和在線技術支持、售后服務等，幫助用戶實現能源管理和智能控制，讓鍋爐變得耳聰目明，通曉人性。

4）信息技術、互聯網技術將在鍋爐行業得到進一步應用。①運用大數據技術，通過基于互聯網的遠程監控與運行管理系統對鍋爐日常運行數據的收集、分析，來指導鍋爐按需設計和結合用戶體驗進行設計改進，乃至指導企業管理人員創造新模式、新業態。②隨著企業兩化融合程度的不斷深入，構建上下游供應鏈協同信息化平臺體系成為許多企業關注的焦點。通過協同平臺實現前端供應商平臺、內部支付平臺與后端經營代理平臺、售后服務平臺信息的有效對接是當前企業向兩化深度融合的重要方向。③隨著移動互聯網和社交應用的發展，“微營銷”這種新型的營銷方式將成為鍋爐行業擴大鍋爐設備的潛在市場的新的營銷渠道。鍋爐行業的產品生產有著行業特殊性，技術要求高、生產周期較長，基于上述特點，在鍋爐產品的設計、生產到全面交貨的產品生產過程中，及時溝通就顯得越發重要。企業通過微信、微博、手機客戶端等工具以推送、關注、轉發、互動等方式將產品信息或促銷活動等快速地傳遞到用戶手中，這種快和廣的營銷模式將企業和用戶緊密地聯系起來。④基于市場原則的以“產品研發”、“生產制造”、“品牌合作”為起點的互聯網“眾包”、“異地協同設計”模式將日益興起。

（6）國內燃燒器產品優化及產業化

隨著我國煤改氣的加快推進、能源與資源的綜合循環利用步伐的加快以及環保要求的日益嚴格，天然氣梯級利用及深度利用、各種低品質燃料（渣油、廢油、廢氣、低熱值氣等）燃燒技術以及高效清潔燃燒技術如生物質氣化燃燒技術、高溫空氣燃燒技術、燃油超聲霧化燃燒技術、燃氣預混式無焰燃燒技術、煤層氣催化燃燒技術、燃氣脈沖燃燒技術、低NOX燃燒技術等高效低污染油（氣）燃燒技術等急需自主開發，以推動燃燒器產業的升級換代，為清潔燃料替代提供高性價比的技術保障，使我國工業鍋爐朝著安全、環保、高效的方向可持續地發展。未來燃燒器將向下列方向發展：

1）具有高效節能型產品將具有更加強的市場競爭力。

2）低氮或超低氮排放的產品將成為市場的主力軍。

3）非常規類燃料特種燃燒器（如高爐煤氣、化工可燃尾氣等）將迎來更大發展。

4）生物質燃燒器（如甲醇類燃料）使用越來越廣泛。

5）全自動、信息化產品將替代現有的機械或手動控制產品，逐步實現遠程控制和服務。

三、工業鍋爐行業“十三五”發展指導思想和發展目標

（1）“十三五”期間本行業發展的指導思想

我國工業鍋爐行業是一個正在發展中的行業，“十三五”期間，工業鍋爐行業必須緊密圍繞國家經濟發展和節能減排戰略，主動適應新常態，以產品安全、環保、高效為中心，促進工業鍋爐企業自身轉型升級和產品結構調整，加強行業基礎技術研究，推動企業新技術、新產品的開發、應用，切實提高行業整體質量水平，促進我國工業鍋爐行業的可持續發展和向鍋爐制造強國的實質性邁進。

貫徹結構調整、轉型發展戰略。利用市場倒逼機制，通過政策引導，優化產業結構，加快兼并重組步伐，化解產能過剩突出矛盾；完善和提升產業配套能力，提升產業核心競爭力，加快發展鍋爐行業現代制造服務業，打造一批具有資金、規模、技術、質量、品牌優勢且能夠參與國際競爭的、實力相當的企業集團以及“專、精、特、新”企業。

堅持創新驅動、綠色發展戰略。圍繞產品本身綠色化（節能、高效、環保、超凈排放）、產品制造和使用過程綠色化（設計和工藝優化、合理配置、循環使用），開展節能技術研究，提高鍋爐系統能源轉換效率；致力于工業鍋爐安全、高效、環保的共性、關鍵和前沿技術研究開發與產品結構優化和技術水平升級，引導行業傳統技術改良、核心技術和關鍵技術創新，提高企業核心競爭力，整體提升工業鍋爐行業自主創新能力和國際競爭力。

強化質量為先、品牌驅動戰略。以提高產品實物質量和運行可靠性為突破口，以實現行業“優質發展”為最終目標，切實提高企業的質量意識和質量保證能力，通過“品牌培育工程”的推進促進行業產品質量可靠性、加工工藝穩定性和管理措施有效性的普遍提升，形成一些具有國際知名度的工業鍋爐品牌；通過產品質量和服務質量的保證和提升為“互聯網+鍋爐產業”的實現提供堅實的基礎。

推動兩化融合、集約發展戰略。在普遍實現工業鍋爐主導企業管理信息化的基礎上推廣應用制造執行系統（MES）、產品全生命周期管理PLM/ PDM（產品數據管理）系統；重點發展工業鍋爐的數字化設計和主要工序的智能化制造；以油氣爐等可實現全自動控制的鍋爐為載體借助于互聯網技術、物聯網技術、信息技術、現代設計技術、控制技術等實現基于產品全生命周期的信息化技術應用突破，切實提高企業運營全過程的信息化水平以及管理和運營效率效果、產品的智能化水平、制造業服務化水平。

（2）“十三五”期間行業發展目標

先前我國經濟的高速發展進程中，能源利用率低、消費結構不合理、供需矛盾加劇等問題日益突出，生態環境惡化與經濟發展的矛盾加劇，在很大程度上制約了經濟持續快速健康的發展。與世界先進水平相比，我國在能源效率、單位產值能耗等方面仍然存在較大差距。工業鍋爐是我國開展節能降耗、提高能效、減少污染的主要對象之一。

未來工業鍋爐發展既要注重結構調整、也要注重產品質量的高度提升，加快工業鍋爐節能關鍵共性技術和工業鍋爐減排關鍵技術及產品研發和集成創新，形成具有自主知識產權和自主品牌的系列工業鍋爐系統節能減排、余熱利用先進技術和成套裝備，更要注重工業鍋爐這一傳統產業與以信息化技術為代表的新技術的融合、改造，加快轉型升級。當前乃至今后若干年的發展目標如下：

1） 倡導企業并購重組、技術改造形成若干個具有自主創新能力的高效工業鍋爐產業基地、企業集團和若干“專、精、特、新”示范企業；

2）建立3～5個具有各自特色和分工（煤的清潔利用、生物質利用、燃氣利用、余熱深度利用等）的行業共性技術和主導產品研發中心；強化傳熱、冷凝技術以及低氮燃燒技術等研究，形成應用成果；

3）基于生物質成型燃料利用，加快生物質鍋爐技術與系統標準體系的創新力度，突破生物質鍋爐關鍵技術，力求以高效、環保、低排放為中心，形成一批示范應用；

4）推動工業煤粉、水煤漿燃燒器及其系統設備產業化，促進煤粉工業鍋爐、水煤漿工業鍋爐的推廣；

5）國產燃燒器品牌知名度、市場覆蓋率進一步提升，產品NOX排放穩定滿足國家或地方環保要求；

6）推進工業鍋爐輔機的技術升級與標準化、制造規范化，促進輔機性能和質量普遍提升；

7）積極探索“互聯網+鍋爐安全/節能/環保” 的模式應用；以油氣爐等可實現全自動控制的鍋爐為載體，與互聯網、物聯網等技術融合嵌入形成高效智能運行示范系統；

8）國產工業鍋爐品牌的國際知名度進一步提升并努力形成幾個具有行業代表性的品牌；

9）鍋爐產品能效普遍提升2～3個百分點。