我國工業(yè)鍋爐行業(yè)現(xiàn)狀及行業(yè)發(fā)展初探

我國工業(yè)鍋爐行業(yè)現(xiàn)狀及行業(yè)發(fā)展初探上海工業(yè)鍋爐研究所

張

科

余德祖摘要本文通過我國工業(yè)鍋爐行業(yè)現(xiàn)狀的介紹，分析了目前制約工業(yè)鍋爐發(fā)展的因素，并提出了促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的建議措施，如加大產(chǎn)品研發(fā)的力度，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，提升技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的水平，加強(qiáng)市場監(jiān)管和市場導(dǎo)向等。

關(guān)鍵詞工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀發(fā)展

ThePresentSituationofIndustrialBoilerIndustryinChinaAndDiscussionsAboutDevelopmentofIndustrialBoilerIndustry

ShanghaiIndustrialBoilerResearchInstitute

ZhangKe,YuDezu

Abstract:

Throughintroductionofthepresentsituationinindustrialboilerindustryinchina,thispaperanalysesfactorstorestrictthedevelopmentofindustrialboilerpresently.Andmeasuresofpromotingthedevelopmentoftheindustryaresuggested,suchasincreasingthepowerofresearchanddevelopment,perfectingthesystemofthestandards,raisingtheleveloftechnicalstandardsandenhancingthesupervisionandguideofthemarket.

Keywords:

Industrialboiler,presentsituation,development.

1

概述工業(yè)鍋爐是重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，近廿年來，我國工業(yè)鍋爐的年產(chǎn)量基本上維持在7～10萬蒸噸的水平，據(jù)統(tǒng)計(jì)全國在用工業(yè)鍋爐的裝機(jī)總量2002年約為55.33萬臺(tái)，190.61萬蒸噸。我國已成為世界上生產(chǎn)和使用工業(yè)鍋爐最多的國家。由于我國能源結(jié)構(gòu)的特殊性，我國的工業(yè)鍋爐以燃煤為主，每年約燃用全國原煤產(chǎn)量的三分之一。因此，工業(yè)鍋爐也是我國煤煙型大氣污染的主要污染源之一。

提高我國工業(yè)鍋爐的能源利用率，降低其污染物的排放，已成為迫切需要解決的重要問題。

1.1工業(yè)鍋爐行業(yè)概況

我國的工業(yè)鍋爐制造業(yè)隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，取得了長足的進(jìn)步，到目前為止，全國持有各級鍋爐制造許可證的企業(yè)超過一千家，生產(chǎn)各種不同壓力等級和容量的鍋爐。

從八十年代起，我國開始對鍋爐制造企業(yè)的管理實(shí)行許可證制度，許可證分為A、B、C、D、E（包括E1、E2）級。2000年國家對鍋爐制造許可證等級的劃分作了調(diào)整，同時(shí)對常壓熱水鍋爐也采用了制造許可證制度，調(diào)整后新的許可證分為A、B、C、D四級。新的A級相當(dāng)于原來的A、B級；B級相當(dāng)于原來的C、D級；C級相當(dāng)于原來的E1級；D級相當(dāng)于原來的E2級。級別調(diào)整前后企業(yè)的構(gòu)成情況見表1。表1新證A級B級C級D級合計(jì)老證A級B級C級D級E1級E2級198710102715335155119979184014917531570620024420820391813731.2

工業(yè)鍋爐的產(chǎn)品現(xiàn)狀

通過我國工業(yè)鍋爐企業(yè)的共同努力，我國已形成了自己的工業(yè)鍋爐的產(chǎn)品型譜。至上世紀(jì)九十年代，我國就已擁有8個(gè)大類、38個(gè)系列、85個(gè)品種、300多個(gè)規(guī)格的工業(yè)鍋爐產(chǎn)品。

我國是一個(gè)煤炭生產(chǎn)大國，長期以來我國實(shí)行以煤為主的能源政策。受到我國特殊的燃料結(jié)構(gòu)的影響，我國的工業(yè)鍋爐的燃料以煤為主，工業(yè)鍋爐每年消耗全國原煤產(chǎn)量的約三分之一。最近十幾年來，由于受到國家環(huán)保政策的影響及我國大型的油氣田的開發(fā)，我國的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化。工業(yè)鍋爐產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了變化，燃油燃?xì)忮仩t所占比例則由1991年的不足6%增高至2001年的15%以上；電熱鍋爐開始出現(xiàn)，甚至，還有少量的燃生物質(zhì)燃料的鍋爐投入使用；而燃煤鍋爐按容量所占比例開始降低，由1991年的90%降至2001年的81%,。但是，我國總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。而且，煤炭因其儲(chǔ)量大和價(jià)格相對穩(wěn)定，在本世紀(jì)前50年內(nèi)，煤炭在我國一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位，因此，燃煤鍋爐仍將是工業(yè)鍋爐的主導(dǎo)產(chǎn)品。

2

我國工業(yè)鍋爐成在的問題及制約發(fā)展的因素

在過去的五十多年，我國工業(yè)鍋爐的技術(shù)水平的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步。特別是最近發(fā)展起來的燃油燃?xì)忮仩t，由于從一開始，鍋爐的燃燒設(shè)備就基本上是從國外進(jìn)口的，在鍋爐控制方面也借鑒了國外的先進(jìn)技術(shù)，鍋爐達(dá)到了全自動(dòng)控制。因此，燃油燃?xì)忮仩t與國外同類產(chǎn)品相比，差距不是很大。然而，燃煤鍋爐方面，我們與國外還存在較大的差距。

2.1

目前我國工業(yè)鍋爐存在的問題

2.1.1燃煤鍋爐的熱效率不高

我國在用工業(yè)鍋爐中將近85%是燃煤鍋爐，我國燃煤工業(yè)鍋爐以層燃燃燒為主，并且以鏈條爐排鍋爐為主，鍋爐的設(shè)計(jì)效率一般在72%~80%之間，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)普遍存在運(yùn)行負(fù)荷較鍋爐額定負(fù)荷低，爐渣含碳量高，過量空氣系數(shù)大，排煙溫度高，因此，熱效率一般要比設(shè)計(jì)效率低。國外先進(jìn)國家的層燃燃煤鍋爐的熱效率可達(dá)到80%~85%，有些鍋爐已投入運(yùn)行二、三十年，仍可保持很高的熱效率，如美國NIOSH鍋爐房的一臺(tái)容量為55000lb/h的蒸汽鍋爐，1980年投入運(yùn)行至今已有23年，它的熱效率仍達(dá)到83%。表5是上海市在1991年隨機(jī)抽取180臺(tái)在用鍋爐運(yùn)行熱效率的測試結(jié)果。上海市近幾年對在用鍋爐的測試數(shù)據(jù)也表明，4t/h及以下的水火管鍋爐的平均熱效率在60%~65%之間；6t/h~35t/h鍋爐的平均熱效率為70%~74%。表6是蘭州市在1991年隨機(jī)抽取150臺(tái)在用工業(yè)鍋爐運(yùn)行熱效率的測試結(jié)果。表5項(xiàng)目單位鍋爐容量（t/h）＜1124≥6合計(jì)鍋爐數(shù)量臺(tái)3836374227180平均熱效率%77.2668.4172.5972.5573.41表6項(xiàng)目單位鍋爐容量（t/h）＜1124610鍋爐數(shù)量臺(tái)311557551平均熱效率%63.567.26872.273.4174.5注：表5、6是我國利用GEF（全球環(huán)境基金會(huì)）項(xiàng)目所做的調(diào)查之一。表5中數(shù)據(jù)77.26%估計(jì)有誤。

2.1.2燃煤鍋爐的污染物排放偏高

由于我國燃料結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得燃煤工業(yè)鍋爐成為我國大氣煤煙形污染的主要污染源之一。工業(yè)鍋爐的每年的煙塵排放量約600~800萬噸，占全國煙塵總排放量的33%；SO2的排放量約為500~600噸，占全國總排放量的21%；CO2的排放量約為6億噸，以及大量的NOX。

目前工業(yè)鍋爐的原始排放濃度偏高，國外先進(jìn)國家的煙塵初始排放濃度一般＜1000mg/m3，而國內(nèi)中小型工業(yè)鍋爐的初始排放濃度一般＞1000mg/m3。表7為國內(nèi)部分型號鍋爐煙塵排放的初始濃度。表7鍋爐型號α=1.8時(shí)的原始煙塵排放濃度(mg/Nm3)SZL4-1.25-A2735SZL4-1.25-A2766DZL4-1.25-A2323SHL10-1.25-A1201DZL4-1.25-A2213注：表7為我國利用GEF（全球環(huán)境基金會(huì)）項(xiàng)目所做的調(diào)查之一。

由于歷史的原因，我國的在用鍋爐的大多數(shù)是中小容量的鍋爐，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國在用鍋爐中工業(yè)鍋爐的平均單臺(tái)容量1999年為2.5蒸噸,2000年為2.47蒸噸,2001年為2.26蒸噸。而脫硫技術(shù)應(yīng)用的一次投資成本和運(yùn)行成本相對來說較高，從而導(dǎo)致煙氣脫硫技術(shù)在工業(yè)鍋爐上的推廣和應(yīng)用還不普遍，在小型鍋爐上情況更嚴(yán)重。表8是近幾年所統(tǒng)計(jì)的不同容量的工業(yè)鍋爐產(chǎn)量（臺(tái)數(shù)）的百分比。

表896年97年98年2001年生產(chǎn)總臺(tái)數(shù)12298臺(tái)12423臺(tái)11768臺(tái)10524臺(tái)＜10t/h91.54%87.95%89.51%84.35%10t/h6.52%6.48%7.29%9.47%＞10t/h1.94%5.21%3.20%6.18%2.1.3燃燒設(shè)備、輔機(jī)及自控

我國燃油燃?xì)忮仩t的燃燒設(shè)備絕大多數(shù)是采用國外進(jìn)口的燃燒器，能保證很好的燃燒效率。但在燃煤鍋爐方面，由于我國的工業(yè)鍋爐企業(yè)在設(shè)計(jì)制造上一直有重鍋爐本體輕燃燒設(shè)備的傾向，因此在燃燒設(shè)備，主要是鏈條爐排的設(shè)計(jì)和制造上，與國外的先進(jìn)技術(shù)相比，有較大的差距。國外的燃燒設(shè)備大量采用精密澆鑄件和金加工件，整個(gè)燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)、制造得非常精密，幾乎沒有漏風(fēng)。如在GEF項(xiàng)目中，從南非JohnThompson公司引進(jìn)的一臺(tái)鏈條爐排在爐排頭部沒有外罩的情況下運(yùn)行完全沒有漏風(fēng)；上海四方鍋爐廠引進(jìn)的丹麥Volund公司的鏈條爐排也是如此。

相比之下，國內(nèi)的燃燒設(shè)備通常采用的都是普通的鑄件，而且大多數(shù)的零部件采用火焰切割的冷加工件。由于爐排鑄件質(zhì)量不高，造成爐排片間隙過大或不一，以致產(chǎn)生漏煤或配風(fēng)不均；由于爐排和風(fēng)室設(shè)計(jì)的因素、爐排的配風(fēng)控制差、擋板關(guān)閉不嚴(yán)而嚴(yán)重漏風(fēng)；爐排周邊泄漏，使得空氣短路而進(jìn)入燃燒空間，導(dǎo)致一方面燃燒風(fēng)量不足，另一方面未參與燃燒的過量空氣量過大，等等。

工業(yè)鍋爐性能的提高是一個(gè)整機(jī)性能的提高。二十多年來，我國在鍋爐本體，尤其是受壓部件的設(shè)計(jì)和制造上進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)工作，取得了良好的成績和效果，鍋爐事故率降低，安全得以保障。但在配套輔機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上投入的科研和開發(fā)力量不足。在輔機(jī)設(shè)備方面，國外鍋爐的輔機(jī)具有很好的匹配性，如我們進(jìn)口的燃油（氣）燃燒器上的輔機(jī)基本上是專配的，真正達(dá)到了高效節(jié)能。而國內(nèi)輔機(jī)的開發(fā)投入很少，鍋爐制造廠一般以選型為主，性能的匹配性一般取決于所選用的輔機(jī)，因此，帶有一定的偶然性，使得鍋爐產(chǎn)品本體雖好，仍然可能影響整機(jī)的安全、節(jié)能及環(huán)保性能。

前面已經(jīng)提到工業(yè)鍋爐每年排放導(dǎo)致環(huán)境溫室效應(yīng)的CO2的量為約6億噸，而減少CO2排放的有效方法是提高鍋爐的效率。鍋爐的自動(dòng)監(jiān)測和自動(dòng)控制不僅是保證鍋爐安全的極其重要的手段，而且還在控制鍋爐燃燒，提高鍋爐效率和性能方面起著非常重要的作用。如前面提及的NIOSH鍋爐房的55000lb/h容量的鍋爐，它的運(yùn)行完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，投運(yùn)20多年，仍能保持83%的鍋爐熱效率。相對而言，我們在這方面，特別是燃煤鍋爐上，開發(fā)和投入得很少，絕大多數(shù)的在用鍋爐的運(yùn)行只達(dá)到機(jī)械運(yùn)行的程度，而已有的控制手段也只是確保鍋爐安全運(yùn)行的保護(hù)控制或簡單的操作控制，遠(yuǎn)沒有達(dá)到以提高鍋爐運(yùn)行效率的最佳運(yùn)行狀態(tài)為目的的智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)控運(yùn)行的程度。

2.2

制約工業(yè)鍋爐發(fā)展的因素

雖然，前幾年，我國利用GEF項(xiàng)目（全球環(huán)境基金會(huì)項(xiàng)目）引進(jìn)國外鍋爐的先進(jìn)技術(shù)；部分鍋爐制造廠也自主地通過技術(shù)引進(jìn)來提高鍋爐的技術(shù)水平，然而，總體而言，我國工業(yè)鍋爐的技術(shù)水平總體不高的局面沒有根本的改觀。造成這些問題的原因主要有：

2.2.1大多數(shù)鍋爐制造廠技術(shù)力量仍然薄弱

自1987年以來，工業(yè)鍋爐行業(yè)規(guī)模由當(dāng)初的551家企業(yè)增加到目前的1329家（按B級及B級以下制造廠計(jì)），擴(kuò)大了將近一倍半，并且所增加的企業(yè)絕大多數(shù)是規(guī)模很小的C、D兩級企業(yè)。這些企業(yè)在工業(yè)鍋爐行業(yè)中占到企業(yè)總數(shù)的四分之三以上。這些企業(yè)中有相當(dāng)大一部分是最近幾年建立起來的，或是剛從低級別的制造許可證升級的。2001年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，C、D兩級企業(yè)的年平均產(chǎn)量僅有50蒸噸。

目前，工業(yè)鍋爐制造企業(yè)的技術(shù)力量參差不齊，具有自行設(shè)計(jì)和開發(fā)能力的僅百家左右，其余大多數(shù)企業(yè)的技術(shù)開發(fā)能力薄弱，特別是C、D兩級的眾多企業(yè)，這部分企業(yè)的技術(shù)力量更為薄弱，甚至，他們對標(biāo)準(zhǔn)的熟悉和理解的程度、對標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍的認(rèn)識也較弱。

雖然我國在實(shí)行許可證制度以后，部分工業(yè)鍋爐制造企業(yè)通過技術(shù)改造，使企業(yè)的工藝裝備有了一定的提高，然而，更大多數(shù)企業(yè)的工藝裝備仍然比較簡單，很少配備先進(jìn)的加工裝備，缺乏專用加工設(shè)備，加工能力比較薄弱。

工業(yè)鍋爐企業(yè)總的分布是生產(chǎn)分散，生產(chǎn)量小，缺少能在工業(yè)鍋爐行業(yè)中起領(lǐng)頭的龍頭企業(yè)或骨干企業(yè)。

2.2.2燃料的因素

我國的燃料結(jié)構(gòu)和燃料政策決定了在未來相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，燃煤鏈條爐排工業(yè)鍋爐仍將是我國工業(yè)鍋爐的主導(dǎo)產(chǎn)品，即使中小型的生產(chǎn)和生活用燃煤鍋爐也會(huì)在最近相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)在部分地區(qū)保留并生產(chǎn)。

長期以來，我國的工業(yè)鍋爐以燃用未經(jīng)洗選加工的原煤為主，燃料的顆粒度沒有保證。原煤中顆粒度≤3mm的細(xì)末含量往往高達(dá)45%~65%，而粒度＞10mm塊粒含量僅占15%~30%。我國鏈條爐排對燃料顆粒度的要求一般是≤3mm的顆粒≯30%，最大顆?！?0mm。

實(shí)際供應(yīng)的燃料無法達(dá)到鏈條爐排鍋爐對燃料的要求，是目前工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率不高，排放污染嚴(yán)重的原因之一。國外對鏈條爐排鍋爐燃煤的粒度有比較嚴(yán)格的要求，如英國“鏈條爐排鍋爐能源有效利用”文獻(xiàn)所推薦的燃料顆粒度為0~25mm，最大塊?！?8mm，≤3mm的細(xì)煤末不超過30%。美國對層燃鍋爐的燃料供應(yīng)有專門的“爐排煤”，針對不同的爐排提供不同特性、熱值和顆粒度分布的燃料。表9是美國一家“爐排煤”供應(yīng)商向一家叫Heinz鍋爐房提供的“爐排煤”的技術(shù)規(guī)范和顆粒要求。表9項(xiàng)目技術(shù)規(guī)范（收到基）水分不超過8%硫不超過0.7%灰6~9%高位熱值12700~13300Btu/lb，平均值至少為13000Btu/lb灰熔點(diǎn)2700°F或更高揮發(fā)分35~45%固定碳45~55%膨脹指數(shù)不超過4顆粒度3/4″*1/4″（小于1/4″的最多為8%）

通過3/4″篩子并留在1/4″篩子上的為40%~60%2.2.3工業(yè)鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)體系

標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)鍋爐發(fā)展的重要的技術(shù)支撐，在工業(yè)鍋爐的發(fā)展過程中起到了決定性的作用。我國雖然已經(jīng)建立了比較完整的工業(yè)鍋爐標(biāo)準(zhǔn)體系，由于受到全國鍋爐制造廠總體的工藝裝備和制造工藝因素的影響，我國的標(biāo)準(zhǔn)在制造方面與國外的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)比還有一定的差距。在我國加入WTO以后，我國工業(yè)鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)體系偏重于制造，而忽視貿(mào)易和服務(wù)的不足逐漸顯現(xiàn)。例如在參與對外資企業(yè)所用鍋爐的投標(biāo)過程中，或者用戶在鍋爐的招投標(biāo)過程中，如何以標(biāo)準(zhǔn)為技術(shù)支撐來充分體現(xiàn)和反映鍋爐的運(yùn)行性能和安全特點(diǎn)，又如對于大型的重要的鍋爐用戶如何在以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的技術(shù)支撐下安全可靠的運(yùn)行鍋爐等情況等等。國外先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)在適應(yīng)商貿(mào)需求方面發(fā)展的較快，在其標(biāo)準(zhǔn)體系中，測試方法占有重要的地位；在涉及環(huán)保、安全和產(chǎn)品性能方面的規(guī)定更全面。如歐盟有關(guān)燃?xì)馊紵鞯臉?biāo)準(zhǔn)，（EN676Automaticforceddraughtburnersforgaseousfuels）,其設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和制造僅占整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一半，而占用相當(dāng)?shù)钠鶃硪?guī)定燃燒器的試驗(yàn)、試驗(yàn)臺(tái)的建立、測試的手段等。此外，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了與燃燒器相關(guān)的電器安全、安裝調(diào)試以及運(yùn)行和保養(yǎng)的要求，甚至，對于正式的語言也做了規(guī)定。又如歐盟鍋殼鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)（EN-12953Shellboilers），對（包括燃油、燃?xì)夂腿济海┤紵到y(tǒng)的要求、鍋爐給水和水質(zhì)的要求和鍋爐上設(shè)備的要求都單獨(dú)成章予以規(guī)定。

2.2.4市場機(jī)制的影響及科研開發(fā)投入的不足

由于受到市場的影響，部分的鍋爐用戶過分注重鍋爐的價(jià)格。過分的壓價(jià)使得鍋爐制造廠的利潤空間被壓縮得很小，造成制造廠的科研開發(fā)的投入難以為繼的局面。而另一些鍋爐制造廠（主要是一些小企業(yè)）為了獲得定單，甚至將原來的機(jī)械燃燒改為手工燃燒，并盡量減少鍋爐的運(yùn)行監(jiān)控能力，降低鍋爐的自控要求，使得鍋爐的運(yùn)行性能大打折扣。當(dāng)然，更談不上對鍋爐自控系統(tǒng)的開發(fā)了。這不能不認(rèn)為是一種退步。

3．努力提高工業(yè)鍋爐行業(yè)整體水平

工業(yè)鍋爐產(chǎn)品的發(fā)展不但受到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和投資規(guī)模的影響，還越來越受到能源政策和環(huán)保要求的制約。提供高效、優(yōu)質(zhì)、低排放污染的工業(yè)鍋爐是工業(yè)鍋爐行業(yè)責(zé)無旁貸的責(zé)任。

3.1提高企業(yè)的技術(shù)開發(fā)能力加強(qiáng)技術(shù)的開發(fā)力度

為了適應(yīng)我國工業(yè)鍋爐以燃煤為主的特定條件，我國的工業(yè)鍋爐企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)開發(fā)的力度，開發(fā)出低污染、高能效、安全可靠的燃煤鍋爐。

3.1.1加強(qiáng)新燃燒技術(shù)和新爐型的開發(fā)投入

我國在潔凈煤燃燒的研究和開發(fā)上已經(jīng)取得了一些成果，如型煤燃燒鍋爐、水煤漿鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐等等的研究和開發(fā)，但是距產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)?shù)木嚯x，需要繼續(xù)加大科研的投入，使這些先進(jìn)的燃燒技術(shù)在工業(yè)鍋爐行業(yè)盡快地商業(yè)化。

3.1.2加大鍋爐輔機(jī)和鍋爐控制的開發(fā)投入

加大對鏈條爐排等層燃燃燒設(shè)備、配套輔機(jī)以及鍋爐控制研發(fā)的投入，或通過技術(shù)的引進(jìn)，來提升燃燒設(shè)備、配套輔機(jī)及鍋爐控制技術(shù)的水平。通過消化吸收、開發(fā)創(chuàng)新，來提高鍋爐的整體技術(shù)水平，形成具有中國特色的工業(yè)鍋爐先進(jìn)的產(chǎn)品系列。

3.2提升