锅炉节能新技术

郑州大学

《锅炉及锅炉房设备》

锅炉节能新技术

所在学院 专业班级 学 号 姓 名 指导教师

2014年 12 月 日

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锅炉节能新技术

0.摘要

本文通过对比国内外锅炉技术应用情况，分析我国工业锅炉节能存在问题的原因，调查研究目前在用工业锅炉实施节能改造使用的主要技术、产品及效果，分析表明，我国在用工业锅炉实际运行水平很低，有巨大的节能潜力，提出可行性建议的对策，推进工业锅炉节能新机制建设。

1.前言

近年来，在我国经济的高速发展进程中，能源利用率低、消费结构不合理、供需矛盾加剧等问题日益突出，生态环境恶化与经济发展的矛盾加剧，在很大程度上制约了经济持续快速健康的发展。与世界先进水平相比，我国在能源效率、单位产值能耗等方面仍然存在较大差距，我国单位产值能耗是世界平均水平的2倍多，主要产品能耗比世界先进水平高40%。我国能源利用率为约33%，与世界先进水平相差10个百分点，节能潜力巨大。尽管经过五十多年的努力，我国能源事业取得了巨大的发展，建成了居世界第二位的能源体系，但据中国工程院的专家预测，到本世纪中叶我国年消耗能源在严格控制下仍将达到30亿～38亿tce标准煤，届时国内能源最大供应量约为32亿tce标准煤，可见能源供应缺口较大，特别是石油资源更为短缺。为了确保党的十六大提出的在21世纪头20年实现国内生产总值翻两番、基本实现工业化、全面建成小康社会的宏伟目标，我们必须在努力做好开源工作的同时，切实做好节能工作。节约能源、提高能源利用率乃当务之急。节约能源已经被我国专家视为在我国继煤炭、石油、天然气和电力等四种重要能源之后的“第五能源”。也就是说，中国在今后很长一段时期内，经济的增长可以不仅仅依靠新建电厂，而且还应依靠这种通过节能而“发电”的“第五电力工厂”。以中国目前能源利用效率的现状来看，节能比新建锅炉房、增加供热机组、发展水电、火电、核电都要廉价，而且潜力巨大。在我国，为了与发电用大型锅炉相区别，工业锅炉指广泛应用于生产、生活、采暖等方面的各种容量、压力、温度的蒸汽锅炉和热水锅炉。我国既是工业锅炉生产大国，也是使用大国。到2003年底，全国持有各级锅炉制造许可证的企业1530家，其中A级62家，B级203家，C级264家，D级1001家，可以生产各种不同压力等级和容量的锅炉。近年来我国工业锅炉产品年产量基本保持在2万～3万台，4. 9万～6. 3万MW（7万～9万蒸吨）。据2003年统计，全国在用工业锅炉保有量为52. 74万台、125. 40万MW，接近电站锅炉装机容量的2倍。中国工业锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主，年耗燃料约4亿tce标准煤。由于锅炉运行效率不高，能源浪费相当严重，每年多耗用燃煤约6000万t。另外由于工业锅炉排放大量烟尘以及SO2和NOX等污染物，成为我国大气主要煤烟型污染源之一。因此工业锅炉成为我国开展节能降耗、提高能效、减少污染的主要对象之一。

2 我国工业锅炉行业管理现状简述与分析

工业锅炉是我国量大面广的机械产品，同时又是承压设备和耗能产品，它的设计、制造、使用涉及安全、环保、节能等方面，因此，在工业锅炉的行业管理上，我国形成了一个比较复杂的体系，行业主管原归属机械部，在安全、环保、

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节能等方面由有关部门监督管理。但随着国家机构改革，目前这一体系已发生较大变化。

2.1 工业锅炉的技术归口管理在上世纪90年代以前，原机械部从工业锅炉的产品、技术、生产、供销、价格、标准等方面对行业和企业进行全面管理，包括组织行业规划制定与实施、产品联合开发和改型设计、共性技术研发、标准制定与实施、许可证联合发放、节能产品评审与推广、制造工艺改进与质量提高等工作，并由当时的上海工业锅炉研究所等行业归口单位负责实施，为工业锅炉的发展奠定了较扎实的基础。但随着市场经济的深化、政府机构改革撤并和职能转变、科研机制改革及研究院所属地化，工业锅炉的管理被逐渐边缘化，以至目前行业主管缺失，原本希望的以产业政策、标准、规范等为主导的大行业宏观管理局面未能出现。

2.2 工业锅炉的安全监督管理在锅炉产品安全监督方面，我国建立了完整、健全的法规体系、组织结构和工作机制。国务院颁布了《特种设备安全监察条例》（修订前为《锅炉压力容器安全监察条例》）并建立了从中央到地方的各级特种设备安全监察机构，主管所辖区域的包括锅炉在内的特种设备安全监察工作;建立了各级特种设备安全检验机构（特检所），对锅炉产品制造及安装过程进行监督检验和对在用锅炉进行定期检验;国家还成立了中国特种设备检测中心（原为中国锅炉压力容器检测中心），从事相关检验、检测技术研究等方面的工作。国家质量监督检验检疫总局特种设备局（原劳动部锅炉压力容器安全监察局）制订了锅炉安全技术监察规程及相关的管理办法和规则，并通过各级特种设备管理部门和特种设备检验所进行从锅炉产品设计、制造、安装、使用、维修、改造等方面的安全监督和日常管理。尽管同样经历了政府机构改革撤并、调整，但目前国家对锅炉的安全监督职能没有弱化，组织机构依然健全，并试图通过制定国家特种设备法加强管理，强化职能，以适应市场经济发展对锅炉安全管理工作的要求。

2.3 工业锅炉的环保监督管理由于工业锅炉消耗能源并产生污染，因此，在使用过程中受到各级环保局及环境监察机构的监督和管理。国家环保总局制订了工业锅炉环保标准和政策法规，并通过各地方环保局及环境监察机构对在用工业锅炉进行环保监督、对新置锅炉的环保审批以及锅炉新产品的环保测试。随着我国经济的发展，环境保护已上升为国家意志并成为基本国策，各级政府均将环保列在议事日程的重要位置，管理职能和力度空前加强，国家先后制定并颁布了环保法和大气污染防治法，国家环保总局多次组织修订《锅炉大气污染物排放标准》，制订“两控区”治污规划，提高二氧化硫控制指标，加强执法力度。一些地方实施了高于现行国家标准的地方标准（如北京市），许多地方政府为了控制和改善当地的空气环境质量采取了限制燃煤锅炉使用的措施（如北京、上海、重庆、西安等）。这一方面改善了环境，同时对工业锅炉的节能也起到了一定的作用。

2.4 工业锅炉的节能监督管理我国工业锅炉的节能监督、管理与锅炉安全和环保方面的监督、管理相比，显得相对薄弱。我国节能工作开始于上世纪80年代初，从那时起国家有关部门陆续制定了有关能源、节能管理方面的法规、办法，并不断探索适应社会主义市场经济的节能管理方式和机制，从行政、经济、技术、法律等方面加强和规范节能工作的管理，可以说到目前为止我国采用的节能政策、措施已相当丰富，国外采用的节能机制、政策和手段我国已基本采用和尝试采用，以1997年《中华人民共和国节约能源法》（以下简称“节能法”）及其后相关配套法规的颁布和实施为标志，我国的节能管理工作开始纳入法制化

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轨道。经过二十年左右的努力，我国节能工作取得了相当的成就。

3 国外锅炉节能工作概况

3.1 国外锅炉节能工作概况

发达国家的工业锅炉大多采用燃油或者燃气锅炉,根据美国能源部2001年的统计数据,全美燃煤工业锅炉总量只有3195台,而且燃用的也都是优质煤炭,锅炉燃烧稳定,不需要开展这方面的研究,也没有适合链条锅炉的层燃模型的研究报道。因此要借鉴国外的经验也很困难。事实上,上海四方锅炉厂在20世纪80年代也曾经引进过丹麦的角管式锅炉技术,在产品的炉排配风密封和水冷壁结构等方面进行了很大的改进,但是由于我国大多数工业锅炉厂缺乏消化吸收能力,国外的先进设计技术并没有得到有效的推广应用。目前,开发因地制宜的环保技术改造我国为数众多的链条锅炉是我国节能改造的当务之急。政府应当加强对工业锅炉节能改造的支持力度,组织力量进行技术攻关,鼓励技术创新,把工业锅炉的节能工作作为完成我国节能减排承诺的重要一环。

在发达国家，节能观念已从上世纪70年代初为应付能源危机而实行节约和缩减，演变成以提高效益、减少污染、改善生活质量和改进公共关系为目标。在我国，补缺、缩减的观念仍然存在，这是能源供应缓和就放松节能工作的认识根源。而1994年财税体制改革以后，原先对节能项目和产品实行税收减免、贷款优惠等激励政策措施大大减弱甚至取消，对节能也十分不利。借鉴一下国外先进国家锅炉方面的节能立法和节能措施对切实改进我国工业锅炉的节能工作将有所帮助。

（1）大型化及小型化20世纪中随着工业的迅速发展,特别是二次世界大战对工业锅炉发展有很大影响,出现了快装锅炉,容量由小向大容量发展,压力温度也有所提高,结构也很繁多。近十年来表现了锅壳锅炉大型化和水管锅炉小型化的变迁,值得关注。以前总认为锅壳式锅炉为lot/h及以下为宜,而大容量则以水管为宜。目前,进口锅壳锅炉已有D=3。七/h的燃油、气锅炉;而水管锅炉则向小型化·组合式发展,它反映了一个很重要的概念上的变化。锅壳式锅炉大型化是因其有三大特点而得发展;节约钢材;外包简单,表面温度低,平均温度仅46一47OC,散热损失小;高度低、体积小、可减少基建投资。

（2）采用新技术提高效率锅壳锅炉从燃煤发展到燃油、气快装后,追求的是一条结构紧凑、节约金属材料,设计上尽量提高单位受热面的蒸发量,使蒸发率一般达到55~6okg/mZ.h左右。设计的排烟温度在220OC~240“C之间,一般无尾部受热面,故效率不高。八十年代国外锅炉样本上只提出保证效率大于8。%,这种设计思路十几年来也影响着我国,至使我国燃油锅炉效率也只有85一88%左右。

（3）小型化及模块化工业锅炉容量总是从小到大的发展,这是工业规模发展所至,从1一Zt/h发展到几十吨乃至上百吨,但往往实际运行负荷较低,较好的负荷在5。-6。%,不少还运行在3。%负荷下。如某单位装机容量有1lot/h（3台3ot/h,1台Zot/h）均燃天然气。其冬季最高负荷为6ot/h,运行时间很短,夏季为Zt/h,因而长期处在低负荷下运行,因而效率不高。近年来,美国、日本提出一种新的布局思路,是锅炉单机容量小型化,多台锅炉并联,以满足用汽所需。锅炉房采取分散布置而不是传统的集中锅炉房,特别是对大型企业,是从各部门生产（生活）所需气量配备锅炉台数,缩短管道尺寸,减少热损失,节约能源。

3. 1. 1 建立锅炉效率分级制度

节能是欧盟国家的主要政治目标之一，不仅每个国家制定了锅炉效率及节能

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