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我國工業鍋爐的現狀與節能潛力

工業鍋爐節能工作的現狀
一、背景
我國是一個能源消耗大國,隨著我國經濟的持續發展,能源供應的緊缺,特別是石油資源短缺的矛盾更顯得突出。到2005年底我國各級鍋爐制造許可證的企業有1349家,其中C級以上有639家,年生產量18萬蒸噸左右。工業鍋爐行業協會的70家企業,2005年共生產63020萬蒸噸(10863臺)。據2005年統計,全國在用工業鍋爐近60萬臺、165萬蒸噸,接近電站鍋爐裝機容量的2倍。其中約48萬臺鍋爐為燃煤工業鍋爐。工業鍋爐的實際運行效率只有65%左右,比國外先進水平低15-20%。
中國工業鍋爐量大面廣,平均容量小,且以燃煤為主,年耗燃料約4億t標準煤,約占我國煤炭總產量的1/4強。由于鍋爐運行效率不高,能源浪費相當嚴重,每年多耗用燃煤約6000萬t,節能潛力巨大。另外由于工業鍋爐排放大量煙塵以及SO2和NOX等污染物,成為我國大氣主要煤煙型污染源之一。我國每年工業鍋爐的污染物排放約為:煙塵排放:280萬t/a;SO2:900萬t/a;CO2:12.5億t/a。
2006年全國在用工業鍋爐55.38萬臺總容量165萬蒸噸(115.5萬MW)我國工業鍋爐的現狀與技能潛力

該數據是2003
  

統計的數據。

我國煤炭用途分布

2005年21.9億噸煤的用途分類

工業鍋爐的現狀與節能潛力

北京市各種污染源分布

我國動力煤分布

二、我國工業鍋爐能耗及節能工作現狀

  我國節能工作開始于上世紀80年代初,從那時起國家有關部門陸續制定了有關能源、節能管理方面的法規、辦法,并不斷探索適應社會主義市場經濟的節能管理方式和機制,從行政、經濟、技術、法律等方面加強和規范節能工作的管理,可以說到目前為止我國采用的節能政策、措施已相當豐富,國外采用的節能機制、政策和手段我國已基本采用和嘗試采用,以1997年《中華人民共和國節約能源法》及其后相關配套法規的頒布和實施為標志,我國的節能管理工作開始納入法制化軌道。經過二十年左右的努力,我國節能工作取得了相當的成就。
  1984,原國家經委立項組織開展工業鍋爐產品評比選優,后演變為行業經常性的節能產品評審,直至1998年為止,共有10來批、一百多個產品被評為節能產品并推向社會,同時分批淘汰了數十個落后低效產品;上世紀90年代,在全球環境基金會(GEF)的資助下,工業鍋爐行業小部分企業中標參加了GEF中國高效工業鍋爐項目,但實施效果與當初設想相差較大,雖然引進消化、開發了一些產品,但未能很好推廣;另外,上世紀90年代后期,原國家經貿委還組織開展了75t/h循環流化床鍋爐的研制工作,并取得了相應的實用成果。以上成果對工業鍋爐的節能起到十分重要的作用,但僅僅限于產品技術的改進和提高。由于工業鍋爐整體能耗水平的降低是一個系統工程,與此相關的一些問題至今未能很好解決,如運行管理、燃煤供應等,很大程度上制約了工業鍋爐技術性能的發揮。
  我國燃煤工業鍋爐的設計效率與國外相比,差距不大,但實際運行效率只有65%左右,比國外先進水平低15-20%,通過節能改造和完善管理,僅燃煤鍋爐節煤潛力可達7000萬噸標準煤。
  根據收集到的有關省市工業鍋爐節能監    測數據(廣州、南京、西安、甘肅、遼寧、上海)統計計算:
  (1)20t/h及以下燃煤工業鍋爐的加權平均熱效率為68.72%。
  (2)20t/h及以下燃油(氣)工業鍋爐的加權平均熱效率為82.61%。

造成燃煤工業鍋爐運行效率低的原因

  我國燃煤工業鍋爐運行效率低下的原因主要如下:
  1、制造企業原因:在設計上都更重視受壓元件部分,而對燃燒裝置部分不如受壓元件部分重視。
  2、鍋爐使用單位的原因:鍋爐用戶在選用鍋爐時所選容量與實際使用容量不匹配。
  3、司爐人員的原因:對于司爐人員 的培 訓更側重于安全方面的培訓,司爐人員的流動較頻繁,有些地區的采暖鍋爐甚至使用季節工。
  4、燃用的煤種與鍋爐的設計煤種不符:由于燃用煤的熱值、揮發份或顆粒度等煤質指標不符合鍋爐設計煤種要求。
5.工業鍋爐節能監督、管理機構和相關制度法規不健全,監督管理不力
6.工業鍋爐節能技術和產品研究開發力量分散、薄弱,節能技術推廣不力
7.工業鍋爐的節能技術法規標準不健全,或年久未修訂
       目前在工業鍋爐節能管理標準方面,只有GB/T3486-1993 《評價企業合理用熱技術導則》、 GB/T15317-1994 《工業鍋爐節能監測方法》、 GB/T17954-2000 《工業鍋爐經濟運行》這三個推薦性標準,缺乏強制性的產品最低能效標準(現行的JB/T 10094-2002 《工業鍋爐通用技術條件》只是規定了相關產品的設計熱效率)來保證產品性能。況且前三個標準由于年久未予修訂,有關技術指標已不能適應當前節能工作的要求。
8.缺少有效的節能激勵政策和措施
       隨著市場經濟的深入,政府相關政策的調整和變動,原有的部分節能激勵政策措施或已失效或已廢止,現有的節能政策、措施在針對性、專一性、協調配套性、可操作性等方面與市場經濟的要求存在不同程度的不相適應。
其他原因還有:
運行負荷低,平均負荷率不高
燃煤質量不穩定且多變
鍋爐設備本身存在較多不足
鍋爐水質達不到標準要求的鍋爐仍然不少
鍋爐輔機配套不當且質量不高
三、工業鍋爐的節能

(一)燃煤工業鍋爐的節能
      層燃鏈條爐排燃燒設備結構改進和技術水平提高鏈條爐排燃煤工業鍋爐作為我國的主要爐型,量大面廣,做好鏈條爐排燃燒設備結構改進和技術水平提高工作,對提高燃煤工業鍋爐的運行效率,發揮節能潛力將有舉足輕重的作用。重點要解決漏煤較多、密封不嚴、布風不當、調節不順等問題。
給煤裝置改造
爐拱及燃燒系統改造
層燃鍋爐的改造
控制系統改造
鍋爐輔機節能改造
水處理裝置的科學合理的使用
系統節能是更重要的節能
(二)  燃油(氣)工業鍋爐的節能
冷凝式鍋爐
       隨著我國燃料結構的調整,以及國家對于環保要求的不斷提高,天然氣作為鍋爐的燃料將會有一個較大的發展。然而,由于相對于煤的價格,單位發熱量的價格天然氣要比煤的價格高出許多,比燃料油也高。即使考慮現有鍋爐熱效率的因素,燃用天然氣用戶的成本也會比燃煤或燃油鍋爐的成本高。
如何提高天然氣的利用率,進一步提高現有鍋爐的熱效率,將成為一個比較迫切的要求。冷凝式鍋爐是一種比較可行的提高現有鍋爐效率的鍋爐形式。由于天然氣是一種以CH4為主的燃料,燃料中的H成分較高,使得燃燒后產生的煙氣中帶有較多的水分。冷凝式鍋爐是通過進一步吸收煙氣中水蒸氣的潛熱來提高鍋爐的熱效率。
      目前我國使用的燃油燃氣鍋爐通常不帶尾部受熱面,它們的排煙溫度一般都在220℃~250℃之間,更有部分鍋爐的排煙溫度甚至可高達300℃以上,大量的能源被白白的浪費掉了。就是國外進口的帶有尾部節能裝置的燃油燃氣鍋爐,其排煙溫度也在160℃以上。
造成鍋爐排煙溫度過高的原因除了設計上的需要考慮的問題以及受到燃油燃氣燃燒器背壓的要求影響外,一個相當重要的原因就是過低的排煙溫度會引起鍋爐煙氣中的帶有腐蝕作用的成分在與鍋爐受熱面的接觸過程中冷凝而結露,導致鍋爐受熱面的損壞和鍋爐的不安全運行。因此在通常的鍋爐設計中,為了避免由于冷凝結露引起鍋爐受熱面的腐蝕損壞,往往把鍋爐的排煙溫度設定在比較高的水平。
冷凝鍋爐的原理
      當水蒸汽冷凝凝結后有大量的熱量釋放,也就是釋放汽化潛熱。冷凝式鍋爐正是利用了天然氣的這個特點,它將冷凝凝結換熱原理應用于鍋爐尾部受熱面的換熱,當煙氣溫度逐漸降低,達到相應水蒸汽分壓力的飽和溫度的時候,煙氣中的水蒸汽開始冷凝而形成冷凝水。隨著煙氣溫度的繼續降低,冷凝水量也逐漸增加。通過降低煙氣溫度并使煙氣中的部分水蒸汽達到冷凝,最大限度的提高鍋爐的換熱效果,提高鍋爐的熱效率。
舉例(以上海地區)
鍋爐每天滿負荷運行8小時,每年運行250天,鍋爐每年總共運行8×250=2000時。
上海天然氣的市場價格為3.30元/M3,天然氣的發熱量為8500kcal/ M3 。

(三)節能在管理工作上的建議
   1.在建立健全工業鍋爐節能監督管理體系、體制,修訂和完善節能法規、標準的同時,強化節能監督工作,加大處罰和責任追究力度,使工業鍋爐的節能工作成為各級政府相關部門的日常工作和廣大用戶的自覺行動。
    2.加強和提高司爐人員和鍋爐管理人員的技能和素質。
    3.建立節能是一種責任的意識,要把節能提高到戰略高度來認識。節能不僅關系到企業的效益,更重要的是關系到公共環境以及國家長期發展和人類生存的問題。

三、關于節能工作的一些動向

1998年開始實施的《中華人民共和國節約能源法》;
2006年1月1日起實施的《中華人民共和國可再生能源法》
于2006年起步的《能源法》將作為我國的一部基本法旨在通過法律的形式來“保障能源安全、提高能源效率、強化能源環保”。

初稿規定的能源法的十二項制度

1. 戰略與規劃制度
2. 能源管理主體制度
3. 市場開放與監管制度
4. 能源資源開發與建設制度
5. 能源供應與服務制度
6. 能源利用與節約制度
7. 能源儲備與應急制度
8. 農村能源制度
9. 能源環境保護制度
10. 能源技術進步與科技創新制度
11. 對外能源合作制度
12. 法律責任制度

國家的“節能中長期專項規劃”

國家發改委在2005年制定了“節能中長期專項規劃”。在該項規劃中,列出了十大重點工程。其中“燃煤工業鍋爐(窯爐)改造工程”列為這十大重點工程的第一項。

“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“動力煤優質化技術與高效燃煤鍋爐技術開發”

工業鍋爐是我國第二大燃煤用戶,每年燃煤4-5億噸,污染物排放總量接近電站鍋爐。我國迫切需要發展工業鍋爐高效燃燒和煙氣除塵、脫硫一體化技術,同時發展動力煤優質化技術和大型煤炭洗選技術,提高動力煤質量,全過程地解決鍋爐的燃燒與污染問題。發展動力煤優質化技術和高效燃煤工業鍋爐技術是我國重大節能工程任務之一,是構建“資源節約型社會”和“環境友好型社會”的重要舉措。
項目總體目標:形成適應不同煤種、不同規模的先進燃煤鍋爐系統技術和實用改造技術,形成分散式燃煤配套煙氣除塵、脫硫一體化技術鍋爐的效率提高10%以上,滿足國家和地方污染物排放標準。形成具有知識產權的大型動力煤洗選技術及裝備,區域型煤炭加工系統技術,實現低成本提高動力煤質量。為解決分散式燃煤存在的效率低、污染嚴重問題提供換代技術和實用改造技術。

課題一:高效工業煤粉鍋爐系統及關鍵技術

研究目標:開發出4-35t/h系列先進煤粉工業鍋爐系統。實現低氮燃燒、爐內脫硫和高效除塵,鍋爐熱效率達86%以上;形成4-35t/h中小型煤粉鍋爐系列產品,形成可廣泛推廣應用的中小型燃煤鍋爐換代技術。

課題二:半懸浮帶回燃式拋煤機鍋爐及關鍵技術

研究目標:開發出新型強化燃燒、飛灰回燃式拋煤機爐及控制技術。實現半懸浮帶回燃式拋煤機鍋爐全系統技術和裝備國產化,形成10-65t/h 拋煤機鍋爐系列產品。形成的技術可作為10-65t/h工業鍋爐的改造和換代技術,廣泛用于大中城市小區取暖或工業供熱。

課題三:鏈條鍋爐的優化改造關鍵技術

研究目標:開發出適應主要煤種的鏈條爐全程優化配風技術、適應負荷變化的鏈條爐自動控制技術,提高鏈條鍋爐的自動控制水平,形成的技術可廣泛用于現有鍋爐改造和新鍋爐配套。

課題四:燃煤工業鍋爐煙氣除塵、脫硫一體化技術

研究目標:開發出適宜不同容量、不同類型鍋爐的煙氣脫硫與除塵一體化成套技術。具備脫硫除塵效率高、初投資較省、運行費用較低、維護簡便等特點,形成可應用于鍋爐、窯爐等各種小型燃煤設備的煙氣凈化技術。

課題五:大型模塊選煤關鍵技術及配套裝備

研究目標:開發出年處理能力300萬t級模塊式動力煤選煤廠關鍵技術與裝備,形成大型模塊式選煤廠工程技術的國產化,技術經濟指標達到國際先進水平。

課題六:動力配煤及優質化示范工程

研究目標:形成以動力配煤為主、集煤炭洗選、篩分、型煤等技術為一體的區域型動力商品煤加工技術,實現區域型動力商品煤加工、供應和燃燒技術產業化體系,向燃煤鍋爐等供應符合燃煤裝備質量要求的商品煤。

課題七:工業鍋爐高效燃燒與污染控制技術的跟蹤研究

研究目標:總結和評價國內現有技術,找出適宜發展的技術,提出我國燃煤工業鍋爐今后技術發展建議及政策建議。同時形成若干相應的國家標準。

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