文 // 黃學(xué)斌 伏喜斌 張金梅 徐火力 范成龍 鄒志堅(jiān)

1 廈門市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院 2 廈門市標(biāo)準(zhǔn)化研究院

廈門作為我國首批實(shí)行對外開放的經(jīng)濟(jì)特區(qū)，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。截止到2013年底，已建成有規(guī)模工業(yè)企業(yè)1664家，全年完成工業(yè)產(chǎn)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(yè)總產(chǎn)值和旅游業(yè)都是廈門地區(qū)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

工業(yè)的發(fā)展離不開鍋爐的大量使用，而鍋爐數(shù)量的增加若不采取合理的措施必然加重環(huán)境污染，從而影響旅游收入和居住環(huán)境。但同時，為保護(hù)廈門地區(qū)的環(huán)境，建設(shè)美麗廈門，而一味盲目的非合理地減少鍋爐的使用必然導(dǎo)致工業(yè)產(chǎn)值的下降，這對于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也是非常不利的。

目前，廈門市環(huán)保局制定了全市鍋爐（工業(yè)爐窯）廢氣污染專項(xiàng)整治工作計(jì)劃，提出全市10蒸噸（不含）以下高污染燃料鍋爐（工業(yè)窯爐）全部淘汰或?qū)嵤┣鍧嵞茉刺娲Ｔ擁?xiàng)整治工作有利于廈門地區(qū)環(huán)境的改善，對于促進(jìn)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，居民環(huán)境的改善起到了積極的作用。本文針對廈門地區(qū)的鍋爐特點(diǎn)及其能源結(jié)構(gòu)，節(jié)能狀況進(jìn)行了分析，為制定合理的節(jié)能改造措施及污染物排放控制提供了有力的依據(jù)。

1 廈門市鍋爐狀況分析

1.1 鍋爐數(shù)量與分布特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)，廈門市已注冊鍋爐共計(jì)1368臺，其中電站鍋爐11臺，工業(yè)鍋爐1357臺。由于鍋爐停用等原因，全市在用鍋爐的實(shí)際數(shù)量為820臺，其中電站鍋爐11臺，工業(yè)鍋爐809臺，主要以工業(yè)鍋爐為主。鍋爐類型涵蓋了燃煤、燃油、燃?xì)?、生物質(zhì)、水煤漿、生活垃圾、電能等多種類型。從介質(zhì)類型來說，廈門市有蒸汽、有機(jī)熱載體和熱水鍋爐，其中主要是蒸汽鍋爐和有機(jī)熱載體鍋爐，具體情況如表1所示。

由表1可知，廈門地區(qū)工業(yè)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?xì)?、燃生物質(zhì)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(qū)在用鍋爐分布情況。

廈門地區(qū)鍋爐的燃燒方式主要有電加熱、室燃、固定爐排、余熱、循環(huán)硫化床。各種燃燒類型鍋爐數(shù)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(zhì)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?xì)饧八簼{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(jié)構(gòu)特征

目前，廈門市鍋爐的能源結(jié)構(gòu)是以燃油燃?xì)忮仩t為主，約占鍋爐總量的44.99%，其次為燃煤鍋爐和生物質(zhì)鍋爐。而燃煤和生物質(zhì)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(diǎn)改造的對象。

燃油燃?xì)?、燃煤、燃生物質(zhì)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?xì)忮仩t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(zhì)鍋爐主要是額定出力D≤1t/h的鍋爐。

經(jīng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)，廈門地區(qū)87%的鍋爐使用的燃料類型與設(shè)計(jì)相符，而13%的鍋爐存在燃煤鍋爐燒生物質(zhì)，生物質(zhì)鍋爐燒煤，輕油鍋爐燒重油的現(xiàn)象，這不利于發(fā)揮鍋爐的設(shè)計(jì)性能，熱效率得不到充分利用，污染物排放超標(biāo)。

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(zhì)鍋爐141臺，燃油燃?xì)忮仩t364臺，水煤漿鍋爐32臺，從中抽取燃煤鍋爐53臺，生物質(zhì)鍋爐28臺，燃油燃?xì)忮仩t64臺，水煤漿鍋爐8臺作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，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(zhì)鍋爐平均熱效率為75.25%、燃油燃?xì)忮仩t平均熱效率為80.97%。

表1 廈門市在用工業(yè)鍋爐按容量大小分類統(tǒng)計(jì)

圖1 廈門市各區(qū)在用鍋爐分布情況

圖2 廈門市在用鍋爐燃燒類型統(tǒng)計(jì)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(shù)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?xì)忮仩t的熱效率基本達(dá)到80%以上，但與日本和歐美國家（基本達(dá)90%以上）仍有很大差距，并且也低于TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（最低要求88%）的要求，還具有一定的節(jié)能空間。燃水煤漿鍋爐熱效率基本達(dá)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(diào)整燃燒工況來進(jìn)一步優(yōu)化其燃燒，同時減少各項(xiàng)熱損失，其節(jié)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(yùn)行負(fù)荷低，散熱損失偏大；排煙溫度及過量空氣系數(shù)偏高，排煙熱損失偏大；未按設(shè)計(jì)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(zhì)鍋爐除存在燃煤鍋爐一樣的問題外，還存在一個嚴(yán)重的問題，部分企業(yè)將原有燃煤鍋爐、燃油燃?xì)忮仩t，改燒生物質(zhì)，由于改造及調(diào)試不到位，導(dǎo)致改造后的生物質(zhì)鍋爐燃燒效率不高。生物質(zhì)鍋爐排煙溫度和過量空氣系數(shù)偏高，造成的排煙熱損失偏大。燃油燃?xì)忮仩t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(tǒng)計(jì)的鍋爐排煙溫度、過量空氣系數(shù)、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(zhì)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?xì)?、燃水煤漿鍋爐排煙溫度較為理想。

過量空氣系數(shù)燃煤鍋爐、燃生物質(zhì)鍋爐、燃油燃?xì)忮仩t、燃水煤漿鍋爐均不理想，未達(dá)到國家安全技術(shù)規(guī)范TSG G0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)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(dá)20%多。燃生物質(zhì)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(dá)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(zhì)、輕油，天然氣、電能屬于清潔能源。廈門地區(qū)的鍋爐主要以燃油燃?xì)鉃橹鳎浯螢槿济号c生物質(zhì)。燃油燃燒后會向大氣中排放SO2，而燃煤還將產(chǎn)生NO、NO2、煙塵等，生物質(zhì)主要產(chǎn)生煙塵顆粒，導(dǎo)致空氣中的PM2.5增高。

目前，廈門地區(qū)有燃油燃?xì)忮仩t364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(dá)到環(huán)保要求。今后，通過節(jié)能改造及污染物消除設(shè)備的使用，其排放含量可進(jìn)一步降低。燃煤和生物質(zhì)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(diǎn)。額定出力D＞4/h的鍋爐，熱效率基本上滿足要求，能源浪費(fèi)狀況不嚴(yán)重，通過節(jié)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(shè)備，可滿足環(huán)保要求。

此外，廈門地區(qū)鍋爐的地域分布不同，鍋爐的投入使用應(yīng)考慮地域的風(fēng)向、流域等因素，避免大量的使用，由環(huán)境帶來的污染加劇。島內(nèi)鍋爐應(yīng)全部采用清潔能源，島外應(yīng)根據(jù)工業(yè)企業(yè)集中程度采取集中供熱等方法，加大減排的力度。同時，應(yīng)避免盲目的整治導(dǎo)致大批的可用鍋爐停止使用。

3 廈門市鍋爐節(jié)能與減排措施

3.1 鍋爐節(jié)能措施與對策

根據(jù)廈門地區(qū)的鍋爐特點(diǎn)、能源結(jié)構(gòu)、熱效率狀況，提出進(jìn)一步提高現(xiàn)有燃油燃?xì)忮仩t的熱效率，重點(diǎn)改造或淘汰燃煤鍋爐和生物質(zhì)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(zhì)鍋爐，而采用燃油燃?xì)忮仩t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(jìn)行節(jié)能改造，條件差的淘汰的方式；而額定出力D＞4/h的鍋爐，實(shí)行節(jié)能改造，如給煤裝置改造、燃燒系統(tǒng)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(qū)域鍋爐房管理方式。

鍋爐的節(jié)能改造過程，還應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個方面來提高節(jié)能的實(shí)施效果：

①提高企業(yè)的節(jié)能意識，加強(qiáng)司爐人員和管理人員的技術(shù)水平，合理配比鍋爐容量和企業(yè)生產(chǎn)需求，避免出現(xiàn)鍋爐長期低負(fù)荷運(yùn)行，加大先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的投入使用；

②推進(jìn)能源化管理模式，鼓勵有資質(zhì)的能源管理公司對鍋爐使用單位進(jìn)行能源化管理，讓有經(jīng)驗(yàn)和有技術(shù)的管理人員對鍋爐進(jìn)行統(tǒng)一管理，節(jié)省企業(yè)生產(chǎn)成本；

③采取集中供熱和區(qū)域鍋爐房，工業(yè)集中區(qū)域?qū)嵭屑泄峄騾^(qū)域鍋爐房，利用高效率大容量鍋爐代替分散小鍋爐進(jìn)行供熱，避免了雜散亂的供熱方式，明顯節(jié)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(qū)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(zhì)都是污染環(huán)境比較嚴(yán)重的燃料。因此，建議采取如下措施與對策：

①燃重油鍋爐應(yīng)改造燒污染較小的輕油，有條件的企業(yè)建議改燒燃?xì)?；淘汰D≤1t/h的燃煤鍋爐；生物質(zhì)鍋爐改燒燃油燃?xì)忮仩t；1t/h＜D≤4t/h節(jié)能效果較好的鍋爐，改造或加強(qiáng)污染物排放控制設(shè)備的使用，節(jié)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(jìn)行節(jié)能改造及污染物控制設(shè)施更新。

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

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

4 結(jié)論

鍋爐作為工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，在提供熱源的同時也帶來了能源的消耗與環(huán)境的破壞。為此，鍋爐的節(jié)能減排是一項(xiàng)非常重要的工作。本文通過對廈門地區(qū)鍋爐的數(shù)量、分布以及能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)合廈門地區(qū)鍋爐出力小，固定爐排較多，熱效率較低，節(jié)能與減排措施不到位等特點(diǎn)，提出了更加合理的節(jié)能改造及污染物排放控制措施與建議。