四川省工业锅炉现状分析

文 // 武斌 四川大学化工学院

工业锅炉是重要的热能动力设备，我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。我国工业锅炉量大面广，平均容量小且以燃煤为主，年耗煤量约占全国年煤炭总消费量的1/4。目前我国工业锅炉的实际平均运行效率只有65%左右，节能潜力巨大。同时，工业锅炉排放的烟尘、S02和N0x等污染物成为我国大气主要煤烟型污染源之一。四川省也不例外，能耗高、排放量大、使用年限较长、运行管理水平较低是四川省燃煤工业锅炉存在的主要问题。天然气锅炉在四川省比例较小，且多数是10t/h及以下的小型锅炉，但随着雾霾天气的出现以及环保形势的日益严峻，在城市以及周边地区的燃煤锅炉需淘汰，天然气锅炉的比例势必上升，因此天然气锅炉的节能也十分重要。四川省近年余热锅炉的数量上升很快，特别是水泥、平板玻璃行业，大部分已经建设了余热发电，余热锅炉的能效状况研究也很有必要。

1 项目测试

我们测试调研了31台锅炉，包括燃煤锅炉、天然气锅炉和余热锅炉。其中，燃煤锅炉16台，天然气锅炉7台，余热锅炉8台。相关数据见表1。

2 现状分析

煤、天然气、余热是不同品位的能源，为了使锅炉数据具有可比较性，现分成3部分进行比较。

2.1 燃煤工业锅炉

2.1.1 锅炉运行状况分析

测试调研的16台燃煤锅炉中，表2中编号3、4、7、8、11锅炉属于设备老旧，受热面磨损、腐蚀严重，积灰也很严重的情况，占比32%。

表1 测试调研锅炉数据表

从表2可以看出，绝大部分燃煤工业锅炉的效率达不到设计值，有些甚至比设计值低很多，最主要的是链条炉。5台链条炉的实际效率全部低于设计值，其中2台链条炉的实际效率低于设计值10%以上；3台链条炉效率低于70%，占比60%，这3台炉平均效率66.9% 。低携带循环床炉平均效率72.6%，层燃炉平均效率71%，循环床锅炉平均效率82.1%。

从图1可以看出，负荷率在71%以下的有4台锅炉，分别是编号3、5、6、9锅炉。编号3、4、5、6锅炉排烟温度都很高，分别达到202.8℃、213.9℃、183.7℃、192.5℃。编号3、5、6锅炉虽然和额定出力相比，是低负荷状态，但实际已经差不多是最大负荷，编号9锅炉排烟温度只有150℃，根据现场运行人员介绍，锅炉实际最大负

表2 燃煤工业锅炉热效率状况表

图1 燃煤锅炉排烟温度与负荷率柱线

表3 燃煤工业锅炉效率相关数据表

图2 不同容量的锅炉热值效率曲线

图3 不同燃烧方式的锅炉热值效率曲线

图4 不同燃烧方式的锅炉容量效率曲线

图5 天然气锅炉的设计效率与实测效率比较

图6 天然气锅炉的排烟温度与实测效率折线

图7 天然气锅炉的排烟过量空气系数与实测效率折线

荷只有6.5t/h，50%额定负荷已经相当于实际最大负荷的77%，和经济运行负荷相差不大，所以编号3、4、5、6、9锅炉的测试效率已经差不多是实际最大效率，下面分析效率影响因素时不再考虑负荷率影响。

2.1.2 锅炉热效率影响因素分析

从表3可以看出，燃煤工业锅炉的效率主要与燃煤的热值、燃烧方式和锅炉容量相关。我们通过曲线图来看它们之间的关系。

海德格尔指出，to agathon在希腊思想中意味着“适宜于某物和使某物适宜的东西”。[5]227而每一idea作为“某物的外观”则“让人看见那每每是一个存在者的东西”。[5]227-228因此，理念适宜于使某物在其所是中显象并且在其持存中在场。反过来，使一切理念都适宜于这样一回事情的东西，亦即理念之理念，是一种“绝对的使……适宜”，也就是to agathon。因此，“善的理念”绝不意味着有某种“善”——即使是最高的善——并且有关于这种善的“理念”。“善的理念”中的第二格必须被理解为主语第二格，即“善这个理念”，善本身就是最高的理念。

从图2可见，随着燃煤热值的变化，不同容量的锅炉热效率曲线没有明显的规律可循。

从图3可以看出，低携带循环床锅炉和层燃炉基本上在不同的燃煤热值区间，低携带循环床锅炉燃用的都是低热值煤，而层燃炉只能燃用高热值煤，循环床锅炉燃用的煤种范围相对较广。从热效率上比较，在相同的煤质情况下，循环床锅炉比低携带循环床锅炉效率高5%左右，比层燃炉效率高5%～15%。

从图4可以看出，循环流化床锅炉比相同容量的层燃炉和低携带循环床锅炉效率都要高。

因此得出结论：在燃用低热值煤时，在相同燃料相同锅炉容量的情况下，循环床锅炉效率大于鼓泡床锅炉效率；在燃用高热值煤时，循环床锅炉效率大于链条炉效率；鼓泡床锅炉和链条炉一般燃用煤种热值不在一个区间，热效率不具有可比性。

综上所述，四川省燃煤工业锅炉具有很大的节能潜力，特别是链条炉，市场占有率高，很多运行不正常，效率提高空间大。

2.2 油气锅炉

表4 天然气锅炉运行状况表

表5 天然气锅炉运行状况表

图8 余热锅炉排烟温度与负荷率轴

天然气锅炉的热效率影响因素比燃煤炉少，主要是排烟热损失，只要排烟温度和过量空气系数正常，效率都应在90%左右。但实际调研测试的7台天然气锅炉，多数效率不到90%（表4、5）。

从图6、7可以看出，排烟温度达到220℃以上的锅炉有3台，为编号17、19、20锅炉，其效率都在85%以下，编号21锅炉排烟温度不是很高，但排烟漏风系数达到2.0，所以效率也很低，在87%以下，这4台锅炉运行状况差，占未进行节能改造的5台天然气锅炉比例为80%。

进行节能改造编号22、23的锅炉，其效率达94%以上。未进行节能改造的其它锅炉效率与之相比有很大的差距，最高效率95.11%，最低效率80.8%。天然气锅炉最大效率差距为14.31个百分点，有很大的节能空间。

2.3 余热锅炉

余热资源丰富，特别是在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化、轻工、煤炭等行业，余热资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，其中可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%。

目前四川省余热资源利用比例低，余热利用提升潜力大（表6）。

表6 同类型余热锅炉效率比较

四川省目前余热利用比较好的有水泥旋窑余热利用、平板玻璃熔窑余热利用。

从图8可以看出，编号25、29两台锅炉排烟温度达到200℃以上，运行不正常；其中编号25达到100%额定负荷，说明这台锅炉排烟温度过高有很大的可能是选型时选择的锅炉容量偏小，编号29负荷率不到55%，但排烟温度已经200℃以上，说明这台锅炉排烟温度高的原因是锅炉设计未达到要求。

将余热锅炉进行同类对比，AQC锅炉与AQC锅炉对比，SP锅炉与SP锅炉对比，玻璃余热炉与玻璃余热炉对比。

测试的3台AQC锅炉效率差别较小；2台玻璃窑余热炉效率差别较大达到5.75个百分点，但这是因为进口烟温不同，从排烟温度看，运行都是正常的；3台SP锅炉效率差别最大达到8.87个百分点，主要是编号25锅炉排烟温度太高。

调研测试的8台余热锅炉，有2台运行不正常，锅炉效率低，有较大的节能空间，占8台余热锅炉的比例为25%。

3 结论

四川省的工业锅炉目前有2万多台，此次调研测试的工业锅炉只有31台，对于全面反映工业锅炉的运行现状有一定的局限性。但由这具有代表性的31台锅炉测试数据分析同样我们可以看出四川省工业锅炉整体效率偏低，同时具有较大的节能潜力。如大力推动工业锅炉节能改造及能效提升，将对整个四川省能源消费及大气污染控制起到较好的推动作用。