寧德市古田縣工業鍋爐運行現狀及節能對策

張芊

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院寧德分院，福建 寧德 352100）

食用菌生產加工行業是福建省寧德市古田縣的支柱產業之一，產業發展歷史悠久。據統計，古田縣共有食用菌生產加工企業180 多家，大部分企業所使用的是蒸發量4t/h 及以下的鍋爐，用于對未種菌的菌棒進行滅菌和成品食用菌烘干等生產加工工序，鍋爐以廢菌棒和木材邊角料等生物質作為燃料。古田縣的食用菌生產和加工過程中所使用的鍋爐特征包括分散分布、數量眾多、能源消耗大和環境污染嚴重，因此成為古田縣節能降排任務的關鍵和挑戰。鍋爐熱效率是評估其運行情況的一個關鍵的節能環保指標，借助熱效率的檢測，我們能夠評估鍋爐的燃燒情況，并確定要實施的改進和優化的技術策略。

1 古田縣在用工業鍋爐分布情況

據統計，截至2023 年10 月，全寧德市注冊登記在用工業鍋爐總量583 臺，古田縣共計147 臺，占全市工業鍋爐總量25.2%。

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1.1 按各鄉鎮在用鍋爐區域分布情況分析

古田縣各鄉鎮工業鍋爐分布如圖1 所示，其中60.5%的工業鍋爐分布在大橋鎮、平湖鎮、吉巷鄉，這與古田縣多山丘陵地貌造成的區域鍋爐分布較分散，食用菌生產加工企業較多集中在大橋鎮、平湖鎮、吉巷鄉的地域特色關聯。

圖1 古田縣工業鍋爐分布情況（按鄉鎮分布）

1.2 按折算鍋爐出力（蒸噸）分析

從圖2 餅狀圖可以看出，蒸發量4t/h 及以下的小型工業鍋爐占有量達到94%，且鍋爐的爐型（燃燒設備）結構型式均是固定（手燒）爐排，其中古田縣燃廢菌棒的生物質鍋爐占工業鍋爐總數的89.1%。

圖2 古田縣工業鍋爐分布情況（按折算鍋爐出力t/h）

2 近兩年古田縣在用工業鍋爐能效測試數據分析

（2）使用單位應每天都嚴格檢查鍋爐的水質并排放污水，還提高了對鍋爐受熱面清理水垢的次數。若存在水垢，那么鍋爐受熱面的熱傳輸效率將會下降，其結果是煙氣排放溫度的提高。只需水垢增厚1mm，鍋爐就需要消耗額外的3%燃料。所以，我們應根據古田的水質檢測分析結果，相應地調整或者增加鍋爐水處理設備。

表1 2021 ～2022 年古田縣127 臺固定（手燒）爐排鍋爐能效普查匯總表

根據對127臺固定（手燒）爐排鍋爐進行的測試分析，我們發現最主要的熱量損耗為排煙熱損失q2。遵照《節能規定》的準則，僅有33 臺鍋爐的熱效率達標，即合格率僅為25.98%。在所有的爐子中，只有一臺滿足排煙溫度的規定標準，而同時滿足過量空氣系數要求的鍋爐也只有3 臺。通過測試結果數據的深入解析，我們發現層燃鍋爐的熱效率主要與排煙熱損失q2 有密切關系。

3 影響古田縣鍋爐熱效率的結果分析

根據上述的熱效率狀態分析，我們可以推斷，古田縣工業鍋爐熱量損失的主要因素包括排煙溫度過高和過量空氣系數超標。

（1）在測試過程發現，鍋爐末端缺乏適當的熱交換面，或者其布置方式并不理想，也有可能伴有設備故障問題。這是因為過去一些舊式的鍋爐設計，其熱交換面積低于當前的標準要求，部分鍋爐也未裝備像節能器、省煤器這樣可以回收煙氣中殘余熱量的設備，從而導致鍋爐末端熱交換面的不足，接著引發了排煙溫度偏高的現象。

3.1 排煙溫度高的主要原因

本文從中證指數有限公司官網收集了中證阿拉善生態主題100指數（CSI AEF Ecology 100 Index，指數代碼：399817）的成分股作為樣本股，2018年第一季度（報告期為2018-3-31）各支股票的上市公司的財務數據均來源于巨潮資訊網的數據庫，考慮到數據缺失、公司體量差異較大、公司信息披露不完全等問題，剔除了17支成份股，保留62支成份股，確定樣本容量為62。

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（3）煙道的受熱區，有可能會產生積灰或積碳。這情況的發生，是因為在廢食用菌棒燃燒時，它們所附帶的塑料袋也會一起被燃燒掉。這些塑料袋在熱解過程中生成的物質會黏附在低溫的受熱區，導致積碳形成或者灰燼粘在這些區域，進而增加了鍋爐受熱區的熱阻，并引起了排煙溫度的上升。

3.2 過量空氣系數過高的主要原因

（3）多頻次對受熱面進行清理和去除焦碳，包括剔除廢棄的菌種管塑料袋，這些做法可以減緩或阻止結焦產生和灰燼在熱受體表面的附著，從而降低了熱受體的熱阻。

（1）我們建議對于在測試過程中遇到的鍋爐煙氣溫度超過170℃的情況，應注意添加、優化或者修復尾部煙道的受熱面區域，例如，安裝空氣預熱裝置或常壓節能設備，目的是降低煙氣溫度、提高熱效率。特別是空氣預熱設備，對助燃空氣進行加熱的同時，也可以降低廢菌棒中高水分對爐膛溫度的影響。

4 提高古田縣鍋爐熱效率的措施與建議

（2）工業鍋爐設備安裝質量欠佳，由于使用單位在日常保養不到位，鍋爐燃燒設備和煙風管道的破損導致了漏風現象。

（2）鍋爐受熱面結垢嚴重。古田縣的工業鍋爐用水全部取自周邊山區的地下水或者地表水，但大部分使用單位對水質管理并無太大重視。盡管鍋爐尾部已經安裝有余熱回收設備，但并未進行有效的污水排放和清除污垢工作，這不僅使得熱傳遞效率降低，還導致了隨著使用時間的增加，鍋爐排煙的溫度相應升高。

2021 ～2022 年，我們對于古田縣符合TSG 91—2021《鍋爐節能環保技術規程》（以下簡稱《節能規》）共計127臺固定（手燒）爐排鍋爐進行了全覆蓋的能效普查，結果見表1。

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白酒是中國的傳統行業，是世界六大蒸餾酒之一。濃香型白酒具有窖香濃郁、綿甜爽凈的特點，深受消費者的喜愛。白酒的主要成分是乙醇和水，占總量的98%左右，但決定白酒香型、風味質量的卻是許多呈香呈味的微量香味成分，占總量的2%左右。這些物質成分在嗅覺、視覺和味覺上均能引起感官刺激，其種類、含量以及量比關系決定白酒的香型和類型[1]。隨著貯存時間的延長，酒體中的微量成分會逐漸減少，這嚴重影響到白酒的品質。

（1）鍋爐使用過程中，司爐工操作水平較差，盲目或憑經驗無法及時準確地進行燃燒調整，未能按照鍋爐負荷的變化及時調整風量，造成鼓風或引風過大，導致過量空氣系數偏高；由于廢菌棒所含揮發份量較多，需要增加氣體供應以滿足氣體需求，但在實際燃燒過程中，一小段時間內釋放的揮發分不能與此時按照理論空氣系數提供的空氣充分燃燒，這會造成燃燒初期的空氣供應不足，然而后期又會超標。另外，爐排的燃燒周期較短，這與固定（手動）爐排鍋爐的操作者技術能力和專注度不夠有關，在鍋爐運行中未能在適當的時間關閉爐門，導致了大量冷空氣進入爐膛，因此空氣超量系數過高。

針對所建模型，我們在各景點垃圾回收點設置模型中再引入景點游客數占景區游客數比例作為景點游客客流量權數，使得景區垃圾回收點設置跟景區實際情況吻合聯系起來，從而提高模型的可行性與實際操作性；對景區日垃圾產生量(G)預測模型分析，在模型中對人群進行劃分處理，充分考慮不同類型人群對景區垃圾產生的影響，從而使得預測結果與實際結果之間誤差最小，保證了預測數據的可靠性與真實性；對各景點垃圾回收點(t)的模型中，引入景點的垃圾處理難度系數(κi)作為權重系數，考慮各景點之間垃圾回收點設置的差異性，使得各景點垃圾回收點設置更加合理。

（4）對鍋爐燃燒方式或送料方式實施改良，改造為自動化投料或改造為室燃的燃燒放松方式，可以從根源解決固定（人工燒爐）鍋爐燃燒自動調節的難題，以避免因爐工人為問題導致的過多的空氣系數過高的問題。此外，這也能省去爐工的勞苦工作，淘汰固定爐排鍋爐也是符合我國追尋節能減排的發展方向。

（5）考慮到廢菌棒的燃燒性質，我們有可能在爐口位置安裝廢菌棒熱解氣化裝置，它能夠通過熱解氣化過程提高廢菌棒的能源效率。此外，我們還可以在爐內進行溫度的有序調控以及二次風的裝置。當生物質燃料燃燒生成火焰，并且未燃盡的揮發物質上升到一定高度時，會迅速獲得新鮮空氣的補給以實現充分燃燒。二次風能夠對高溫煙氣形成擾動，導致煙氣和空氣更均勻地混合，進一步改善爐膛的燃燒狀況，并解決過高的空氣系數問題。

（6）依據現有的特種設備作業人員（如司爐工）的培訓考核復審換證流程，強化并拓寬鍋爐作業人員在安全、節能以及環保方面的知識訓練，以確保其操作技能得到實質性的提高，并建立對正在使用的鍋爐進行長期環保和能效檢測的機制。

（7）嚴格把關工業鍋爐設備的安裝質量，提高使用單位節能環保管理水平，實行目標管理，結合工作實際確定日常運行管理節能環保目標，確保鍋爐密閉性能良好，最大程度減小鍋爐漏風情況的發生。

5 結語

綜上所述，我們在分析了寧德市古田縣的127 臺工業鍋爐的能量效果測試數據后，基于鍋爐熱效率、排煙溫度和過量空氣系數這3 個指數，識別了導致鍋爐運行熱效率低下的因素。并且綜合考慮到當地的產業和燃料的特性，我們制定了一些相應的改進策略來提高鍋爐的熱效率，最終實現鍋爐節能和環保的全面提高。