東營市工業生產用動力鍋爐節能減排現狀存在問題及對策

楊智麟 張杰 闞孝玲

（東營市工業產品檢驗與計量檢定中心 山東東營 257091）

工業鍋爐是生產生活必需品。作為一個以地方石油產品煉化產業為支柱的石油工業城市，東營市城區內的電站鍋爐的能源消耗和污染排放量最高，其次是工業生產用動力鍋爐，兩者煤炭燃料消耗量遠高于建筑材料、機械制造等高能量消耗的工業行業；全市范圍內工業生產用動力鍋爐給造成的排放污染已經超過了電站動力鍋爐。截至2017年5月，能源計量數據表明，東營市全市現有在用鍋爐3900余臺，其中燃煤鍋爐約占全市工業生產用動力鍋爐在用臺數的80%，是東營市工業生產用動力鍋爐燃燒設備的主要方式；其他工業生產用動力鍋爐以燃氣、燃油為主，約占20%。能源計量檢測為以上數據提供支撐［1-2］。

東營市已經認識到工業生產用動力鍋爐在該市社會發展和國民經濟中的重要性，東營市政府在節能工作中將鍋爐技術進步列為節能減排工作的重要內容。東營市質量技術監督局（現東營市市場監督管理局）與東營市政府節約能源辦聯合結合《國務院關于印發計量發展規劃（2013—2020年）的通知》（國發〔2013〕10號）和《山東省人民政府關于貫徹落實〈計量發展規劃（2013—2020年）〉的實施意見》（魯政發〔2013〕27 號）精神，已將燃煤污染物綜合控制和利用的技術與裝備、燃料煤的高效開發利用等列作優先主題的重點研究內容［3-4］。

1 東營市工業節能減排工作中在用動力鍋爐的現狀和存在的問題

在大面上看，東營市工業生產用動力鍋爐存量大，應用面廣。作為我國最后開發的三角洲地區，為促進工業發展，拉動GDP增長，在招商引資大潮中，招徠了大量能源消耗大與物料排放高的高能耗企業，為保企業生產，這些針對耗能企業的節能減排工作很難開展。參照歷年來能源計量的數據，筆者認為，動力鍋爐改造是能減排工作的重點，其減排節能工作很難見到明顯效果的主要原因在于鍋爐、輔機、燃料、人員、自動控制5個方面的因素缺乏應有的綜合協調發展。B、A、F、M、C這5個要素所涉及的內容參見圖1（B-鍋爐；A-輔機；F-燃料；M-人員；C-自動控制，簡稱“BAFMC五要素”）。

圖1 B AF MC 五要素

（1）鍋爐。現下存在的主要問題是，燃料的品質和風速配送的均勻性有待進一步改善，針對質量差別很大的煤燃料，缺乏均勻有效的燃燒調節技術（結合第（3）條討論），導致鍋爐排煙溫度過高、爐渣含碳量超標等問題。此環節是能源計量的設備基礎。

（2）輔機。目前，調節技術不能滿足能源控制環節的要求。輔機決定的工作環節有：燃料煤能夠機械化連續供應、燃燒；需要的風速能夠均勻地配送；能夠連續暢通排出爐渣；產生的污染物經一系列工藝能夠達標高效化處理。此環節決定鍋爐燃燒調節技術。

（3）燃料。其是工業生產用動力鍋爐節能減排的對象，是燃燒提供動力的物質基礎。當前的問題是，煤燃料配送未能實現分級、分類、分質供應。目前尚未實現不依賴散煤、末煤供應的現狀，需要對動力鍋爐的燃燒供能系統、爐前配煤技術進行改進。

（4）人員。東營市1983年建市，是基于石油工業的新興城市，在缺乏對工業生產用動力鍋爐運行監、診、調、控技術的條件下，從事石油產品煉化行業的操作人員和管理人員對工業生產用動力鍋爐管理、操作運行能力差異很大，水平參差不齊，尤其是操作員業務綜合素質不高，生產的節能減排意識薄弱。人員是節能減排工作的主體，“人”的意識形態和思想行為對該項工作的影響最大，節能減排工作的重中之重是做好崗前節能環保意識的教育工作。

目前，東營市工業生產用動力鍋爐大規模使用的企業中，燃料煤購進質量不穩定；進煤設備、除渣等設備缺乏應有的產業化集成；配套產業（主要是輔機，還包括燃料分類分級機、分層燃燒機爐機廢料處理機等）由于投入產出比的問題，其發展幾乎為零，還處于極度松散的狀態，目前存在的主要問題總結如下：大部分鍋爐需升級；機爐不配套，產品質量不穩定；系統銜接上存在問題。

2016—2020年，隨著能源計量工作的推進，出現以下情況：對于企業來講，經核算，節能減排（鍋爐升級、爐機配套）成本遠高于行政處罰項目罰款，只要主體鍋爐能運轉，其他配套設備的投入幾乎不被考慮，也就是說鍋爐改造升級的成本遠高于運營成本和行政處罰成本。

（5）自動控制。其是指監測、診斷、調節和控制。“控”是工業生產用動力鍋爐軟件和硬件的融合基礎，是牽動B、A、F、M這4個要素的指揮系統，是工業生產用動力鍋爐運行的中樞神經。除了人的因素外，“控”是目前節能減排的瓶頸。“控”的基礎是能源計量，能源計量的基礎是各類計量設施的投入。目前在用的工業生產用動力鍋爐大多缺乏有效的系統集成的自動控制裝置和能源計量檢測手段，雖然每個用能企業對于過程控制應用了不少辦法。例如，組態網等控制組件的應用，但是對一臺正在運行中的動力鍋爐的能源消耗、利用情況卻一無所知，既沒有將排放指標作為生產能效實時監控的內容，更談不上工業生產用動力鍋爐運行中熱工參數的在線檢、診、調。

根據B、A、F、M、C 這5 個影響要素，從宏觀上來講，可以將存在的問題總結如下。

（1）作為影響工業生產用動力鍋爐節能減排潛力的5個主要因素，生產用動力鍋爐行業未將B、A、F、M、C和其配套行業進行有效結合、協同發展。

（2）社會環境和能源政策沒有形成對工業生產用動力鍋爐排放控制切實緊迫的壓力。在能源計量一段時間內，東營市政府曾在工作中對主動申報的用能企業進行財政補貼，補貼的辦法和方式為：企業主動申報在用鍋爐的噸位、能耗情況，對于生產部位需滿足節能減排要求的鍋爐申請財政補貼，收到申請后例行手續，按照規定發放每臺鍋爐升級改造的補貼。然而，補貼款項之于設備升級改造而言是杯水車薪，全市范圍內主動申請鍋爐改造項目的用能單位少之又少，此項工作開展得結果不甚理想。相比之下，常規能源價格普遍容易接受。用能企業考慮更多的是燃料成本，對因排放而造成的環境污染所帶來的社會成本沒有進行深層次考慮，對節能減排工作沒有清醒的認知。相對而言，行政部門對違規企業進行的各種處罰（勒令停工停產改造、限購煤燃料、對不符合環保要求的違規排放進行經濟處罰等）不夠嚴厲，因此導致用能單位在高投入、低產出回報的設備升級和改造技術的改造上缺乏資金投入的動力［5］。

（3）動力鍋爐節能減排缺乏管理者經濟性管理和科學化管理的協調化深層次思考，技術經濟性問題沒有得到解決，即科學管理及投資成本不能收回，政府雖有補貼但遠遠不夠。這些涉及用能單位、產品利潤率、社會效益等多方面利益，經濟性和科學化成為解決問題的瓶頸。

2 工業生產用動力鍋爐節能減排的對策

2.1 地方能源消費政策、規定和管理

2.1.1 能源消費政策

具體而言，能源大多指的是化石能源——煤炭與石油。地方應該提倡以下消費指導政策。

（1）東營市是石油工業之城，有著豐富的石油天然氣資源。繼禁止焚燒秸稈之后，本市投入大量資金在鄉鎮進行改造，基本實現了天然氣村村通，對居民進行生活用能源改造，以天然氣、太陽能等清潔燃料為主。

（2）大型地方石油產品煉化企業，爭取一部分工業生產用動力鍋爐燃用動力優質化配送燃料；實現煤炭供按品質分級、分類、分質。

2.1.2 東營市司爐工技能培訓

目前，本市在司爐工及運行管理人員技能培訓工作不盡如人意，基本上流于形式，司爐工取證、換證制度，缺乏技術改進措施的培訓教材和行之有效的細致的管理措施，行政上缺乏嚴格的監管。針對這一現象，應該通過質監部門加強發證、換證監管，強制推廣有效的管理辦法，提高司爐工技能和運行管理水平，尤其強調增強人員的節能減排意識。

2.2 鍋爐和輔機的節能減排技術

爐機配套是實現節能減排的根本保證，也是技術上的硬件基礎（見圖2）。東營市在用的工業生產用動力鍋爐以燃煤為主，因此，燃煤鍋爐是節能減排的主力，也是工業生產用動力鍋爐節能減排的難點。

圖2 鍋爐和輔機節能減排技術

2.3 工業生產用動力鍋爐監測、診斷、調節和控制

目前，東營市在用的動力鍋爐不具有熱工、排放參數的在線監、診、調、控功能，應當推廣使用全面的在線實時能源計量檢測對傳輸和燃燒性能評價技術，使得各種類型的燃料在惡劣的環境和條件下仍然能夠充分燃燒，同時能夠對燃燒進行相對精準的計量和控制，提高自動化工業控制水平，以實現在線即時監測和遠程控制，降低人工干預。

現代控制技術和信息技術能夠實現閉環和點位式控制，通過傳感器、控制器對鍋爐進行給煤、供水、進風調節。通過采集優化、集成信息、通信、控制技術等的技術手段可以實現鍋爐的各種（單臺、集群、遠程）控制，進行鍋爐運行能效監控和提高運行故障判斷水平［6］。

3 討論和展望

動力鍋爐是一種機電一體化產品。為促進東營市動力鍋爐節能減排事業的發展，要從管理上尋找突破口。工業生產的節能減排工作建立在東營市民監督之下，形成全民環保的共識；節能減排設備的創新需要各種硬件及各種控制技術合理集成優化才會產生最大的效能；而動力鍋爐的升級改造是通過能源計量技術和手段進行鍋爐測、診、調、控制技術的整合而最終實現的。

4 結語

綜上所述，上一個五年規劃期間，工業生產用動力鍋爐節能減排的某些技術只在東營市的某些企業（譬如東營某集團輪胎公司）有所改進，正待接受實踐的檢驗。另外，東營市鍋爐節能減排事業總體上缺少規模效應，較之于和“十三五”規劃的節能減排目標，還有一定距離。結合《國務院關于印發計量發展規劃（2013—2020年）的通知》（國發〔2013〕10號）和《山東省人民政府關于貫徹落實〈計量發展規劃（2013—2020年）〉的實施意見》（魯政發〔2013〕27 號）精神，東營市市場監督管理局與東營市政府節約能源辦聯合動作，使得東營市的節能減排事業將促使東營市工業生產用動力鍋爐節能減排工作切實進入良性發展的階段。