文 // 武斌 四川大學(xué)化工學(xué)院

工業(yè)鍋爐是重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，我國(guó)是當(dāng)今世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家。我國(guó)工業(yè)鍋爐量大面廣，平均容量小且以燃煤為主，年耗煤量約占全國(guó)年煤炭總消費(fèi)量的1/4。目前我國(guó)工業(yè)鍋爐的實(shí)際平均運(yùn)行效率只有65%左右，節(jié)能潛力巨大。同時(shí)，工業(yè)鍋爐排放的煙塵、S02和N0x等污染物成為我國(guó)大氣主要煤煙型污染源之一。四川省也不例外，能耗高、排放量大、使用年限較長(zhǎng)、運(yùn)行管理水平較低是四川省燃煤工業(yè)鍋爐存在的主要問(wèn)題。天然氣鍋爐在四川省比例較小，且多數(shù)是10t/h及以下的小型鍋爐，但隨著霧霾天氣的出現(xiàn)以及環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，在城市以及周邊地區(qū)的燃煤鍋爐需淘汰，天然氣鍋爐的比例勢(shì)必上升，因此天然氣鍋爐的節(jié)能也十分重要。四川省近年余熱鍋爐的數(shù)量上升很快，特別是水泥、平板玻璃行業(yè)，大部分已經(jīng)建設(shè)了余熱發(fā)電，余熱鍋爐的能效狀況研究也很有必要。

1 項(xiàng)目測(cè)試

我們測(cè)試調(diào)研了31臺(tái)鍋爐，包括燃煤鍋爐、天然氣鍋爐和余熱鍋爐。其中，燃煤鍋爐16臺(tái)，天然氣鍋爐7臺(tái)，余熱鍋爐8臺(tái)。相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2 現(xiàn)狀分析

煤、天然氣、余熱是不同品位的能源，為了使鍋爐數(shù)據(jù)具有可比較性，現(xiàn)分成3部分進(jìn)行比較。

2.1 燃煤工業(yè)鍋爐

2.1.1 鍋爐運(yùn)行狀況分析

測(cè)試調(diào)研的16臺(tái)燃煤鍋爐中，表2中編號(hào)3、4、7、8、11鍋爐屬于設(shè)備老舊，受熱面磨損、腐蝕嚴(yán)重，積灰也很嚴(yán)重的情況，占比32%。

表1 測(cè)試調(diào)研鍋爐數(shù)據(jù)表

從表2可以看出，絕大部分燃煤工業(yè)鍋爐的效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值，有些甚至比設(shè)計(jì)值低很多，最主要的是鏈條爐。5臺(tái)鏈條爐的實(shí)際效率全部低于設(shè)計(jì)值，其中2臺(tái)鏈條爐的實(shí)際效率低于設(shè)計(jì)值10%以上；3臺(tái)鏈條爐效率低于70%，占比60%，這3臺(tái)爐平均效率66.9% 。低攜帶循環(huán)床爐平均效率72.6%，層燃爐平均效率71%，循環(huán)床鍋爐平均效率82.1%。

從圖1可以看出，負(fù)荷率在71%以下的有4臺(tái)鍋爐，分別是編號(hào)3、5、6、9鍋爐。編號(hào)3、4、5、6鍋爐排煙溫度都很高，分別達(dá)到202.8℃、213.9℃、183.7℃、192.5℃。編號(hào)3、5、6鍋爐雖然和額定出力相比，是低負(fù)荷狀態(tài)，但實(shí)際已經(jīng)差不多是最大負(fù)荷，編號(hào)9鍋爐排煙溫度只有150℃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員介紹，鍋爐實(shí)際最大負(fù)

表2 燃煤工業(yè)鍋爐熱效率狀況表

圖1 燃煤鍋爐排煙溫度與負(fù)荷率柱線

表3 燃煤工業(yè)鍋爐效率相關(guān)數(shù)據(jù)表

圖2 不同容量的鍋爐熱值效率曲線

圖3 不同燃燒方式的鍋爐熱值效率曲線

圖4 不同燃燒方式的鍋爐容量效率曲線

圖5 天然氣鍋爐的設(shè)計(jì)效率與實(shí)測(cè)效率比較

圖6 天然氣鍋爐的排煙溫度與實(shí)測(cè)效率折線

圖7 天然氣鍋爐的排煙過(guò)量空氣系數(shù)與實(shí)測(cè)效率折線

荷只有6.5t/h，50%額定負(fù)荷已經(jīng)相當(dāng)于實(shí)際最大負(fù)荷的77%，和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷相差不大，所以編號(hào)3、4、5、6、9鍋爐的測(cè)試效率已經(jīng)差不多是實(shí)際最大效率，下面分析效率影響因素時(shí)不再考慮負(fù)荷率影響。

2.1.2 鍋爐熱效率影響因素分析

從表3可以看出，燃煤工業(yè)鍋爐的效率主要與燃煤的熱值、燃燒方式和鍋爐容量相關(guān)。我們通過(guò)曲線圖來(lái)看它們之間的關(guān)系。

海德格爾指出，to agathon在希臘思想中意味著“適宜于某物和使某物適宜的東西”。[5]227而每一idea作為“某物的外觀”則“讓人看見(jiàn)那每每是一個(gè)存在者的東西”。[5]227-228因此，理念適宜于使某物在其所是中顯象并且在其持存中在場(chǎng)。反過(guò)來(lái)，使一切理念都適宜于這樣一回事情的東西，亦即理念之理念，是一種“絕對(duì)的使……適宜”，也就是to agathon。因此，“善的理念”絕不意味著有某種“善”——即使是最高的善——并且有關(guān)于這種善的“理念”?！吧频睦砟睢敝械牡诙癖仨毐焕斫鉃橹髡Z(yǔ)第二格，即“善這個(gè)理念”，善本身就是最高的理念。

從圖2可見(jiàn)，隨著燃煤熱值的變化，不同容量的鍋爐熱效率曲線沒(méi)有明顯的規(guī)律可循。

從圖3可以看出，低攜帶循環(huán)床鍋爐和層燃爐基本上在不同的燃煤熱值區(qū)間，低攜帶循環(huán)床鍋爐燃用的都是低熱值煤，而層燃爐只能燃用高熱值煤，循環(huán)床鍋爐燃用的煤種范圍相對(duì)較廣。從熱效率上比較，在相同的煤質(zhì)情況下，循環(huán)床鍋爐比低攜帶循環(huán)床鍋爐效率高5%左右，比層燃爐效率高5%～15%。

從圖4可以看出，循環(huán)流化床鍋爐比相同容量的層燃爐和低攜帶循環(huán)床鍋爐效率都要高。

因此得出結(jié)論：在燃用低熱值煤時(shí)，在相同燃料相同鍋爐容量的情況下，循環(huán)床鍋爐效率大于鼓泡床鍋爐效率；在燃用高熱值煤時(shí)，循環(huán)床鍋爐效率大于鏈條爐效率；鼓泡床鍋爐和鏈條爐一般燃用煤種熱值不在一個(gè)區(qū)間，熱效率不具有可比性。

綜上所述，四川省燃煤工業(yè)鍋爐具有很大的節(jié)能潛力，特別是鏈條爐，市場(chǎng)占有率高，很多運(yùn)行不正常，效率提高空間大。

2.2 油氣鍋爐

表4 天然氣鍋爐運(yùn)行狀況表

表5 天然氣鍋爐運(yùn)行狀況表

圖8 余熱鍋爐排煙溫度與負(fù)荷率軸

天然氣鍋爐的熱效率影響因素比燃煤爐少，主要是排煙熱損失，只要排煙溫度和過(guò)量空氣系數(shù)正常，效率都應(yīng)在90%左右。但實(shí)際調(diào)研測(cè)試的7臺(tái)天然氣鍋爐，多數(shù)效率不到90%（表4、5）。

從圖6、7可以看出，排煙溫度達(dá)到220℃以上的鍋爐有3臺(tái)，為編號(hào)17、19、20鍋爐，其效率都在85%以下，編號(hào)21鍋爐排煙溫度不是很高，但排煙漏風(fēng)系數(shù)達(dá)到2.0，所以效率也很低，在87%以下，這4臺(tái)鍋爐運(yùn)行狀況差，占未進(jìn)行節(jié)能改造的5臺(tái)天然氣鍋爐比例為80%。

進(jìn)行節(jié)能改造編號(hào)22、23的鍋爐，其效率達(dá)94%以上。未進(jìn)行節(jié)能改造的其它鍋爐效率與之相比有很大的差距，最高效率95.11%，最低效率80.8%。天然氣鍋爐最大效率差距為14.31個(gè)百分點(diǎn)，有很大的節(jié)能空間。

2.3 余熱鍋爐

余熱資源豐富，特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、煤炭等行業(yè)，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%～67%，其中可回收利用的余熱資源約占余熱總資源的60%。

目前四川省余熱資源利用比例低，余熱利用提升潛力大（表6）。

表6 同類型余熱鍋爐效率比較

四川省目前余熱利用比較好的有水泥旋窯余熱利用、平板玻璃熔窯余熱利用。

從圖8可以看出，編號(hào)25、29兩臺(tái)鍋爐排煙溫度達(dá)到200℃以上，運(yùn)行不正常；其中編號(hào)25達(dá)到100%額定負(fù)荷，說(shuō)明這臺(tái)鍋爐排煙溫度過(guò)高有很大的可能是選型時(shí)選擇的鍋爐容量偏小，編號(hào)29負(fù)荷率不到55%，但排煙溫度已經(jīng)200℃以上，說(shuō)明這臺(tái)鍋爐排煙溫度高的原因是鍋爐設(shè)計(jì)未達(dá)到要求。

將余熱鍋爐進(jìn)行同類對(duì)比，AQC鍋爐與AQC鍋爐對(duì)比，SP鍋爐與SP鍋爐對(duì)比，玻璃余熱爐與玻璃余熱爐對(duì)比。

測(cè)試的3臺(tái)AQC鍋爐效率差別較??；2臺(tái)玻璃窯余熱爐效率差別較大達(dá)到5.75個(gè)百分點(diǎn)，但這是因?yàn)檫M(jìn)口煙溫不同，從排煙溫度看，運(yùn)行都是正常的；3臺(tái)SP鍋爐效率差別最大達(dá)到8.87個(gè)百分點(diǎn)，主要是編號(hào)25鍋爐排煙溫度太高。

調(diào)研測(cè)試的8臺(tái)余熱鍋爐，有2臺(tái)運(yùn)行不正常，鍋爐效率低，有較大的節(jié)能空間，占8臺(tái)余熱鍋爐的比例為25%。

3 結(jié)論

四川省的工業(yè)鍋爐目前有2萬(wàn)多臺(tái)，此次調(diào)研測(cè)試的工業(yè)鍋爐只有31臺(tái)，對(duì)于全面反映工業(yè)鍋爐的運(yùn)行現(xiàn)狀有一定的局限性。但由這具有代表性的31臺(tái)鍋爐測(cè)試數(shù)據(jù)分析同樣我們可以看出四川省工業(yè)鍋爐整體效率偏低，同時(shí)具有較大的節(jié)能潛力。如大力推動(dòng)工業(yè)鍋爐節(jié)能改造及能效提升，將對(duì)整個(gè)四川省能源消費(fèi)及大氣污染控制起到較好的推動(dòng)作用。