目前我国万元GDP 能耗水平是发达国家的3 至11 倍，能源利用效率为33 %，比发达国家低10 个百分点。我国工业领域的能源消耗量约占全国能源消耗总量的70 %。工业锅炉应用于国民经济的各个领域，主要为工业生产的工艺过程提供热能，是生产活动得以正常进行的关键动力源，是现代化生产不可缺少的重要设备。我国的能源结构特点是煤多油少，由此决定了国内工业锅炉主要以燃煤为主，其消耗量约占全年原煤总产量的1/5 左右。燃煤工业锅炉不但能耗高，而且污染严重，是仅次于电站锅炉的第二大污染排放源，因此，对其进行节能减排改造就显得十分紧迫了。正是基于这一现实状况，国家把燃煤工业锅炉的改造列入了十大重点节能工程项目之首，是非常正确的。
1、我国工业锅炉的节能途径和潜力
工业锅炉的节能途径可分为技术节能和管理节能。目前我国供热系统以燃煤工业锅炉热源厂为主，燃煤工业锅炉供热系统煤耗约占全国总煤耗量的1/5，锅炉平均运行热效率仅60 %~65 %，输配热网热损失达4 %~10 %;凝结水回收利用率低;锅炉水处理设施不尽科学完善;供热系统自动控制与检测水平低;操作、维护和管理水平低，供热系统能源利用效率仅约35 %，现实节能潜、力巨大。就当前我国实际现状而言，管理节能比技术节能潜力更大，供热系统节能又比能源设备节能潜力大。
2、工业锅炉改造节能技术
下面通过 SHL10-1.25-AⅢ锅炉炉拱改造简要介绍节能效果。
(1)改造前的情况(见图1)
SHL10-1.25-AⅢ型链条炉投入运行后，因使用的燃煤与设计存在差异，燃煤煤质差、煤种杂，锅炉出现了炉膛出口烟气温度低(约700 ℃)，比设计低200 ℃。新煤着火迟，出现火床断火，着火点距煤闸板约0.6~1.0m，炉膛燃烧不强烈，直观目测，灰渣含碳量高。
(2)改造后的情况(见图2)
新燃料入炉后距煤闸板0.3m 即着火，前拱区和整个炉膛的温度达到1400 ℃以上，改善了新燃料的着火条件，使灰渣含碳量明显减小，焦炭粒子进一步燃尽，CO、H2、CH4 等可燃气体充分燃烧，从而提高了锅炉的热效率4 %以上。同时也提高了锅炉出力，满足了生产用汽的需要，减轻了环境污染，扩大了燃煤品种的范围。
3、工业锅炉运行管理节能技术
3.1 分段送风与调节风量
机械化锅炉如链条炉、振动炉、往复炉的炉排头部的预热区和尾部燃尽阶段，空气需要量小，炉排中部的燃烧阶段，空气需要量大，必须采用分段送风来提高燃烧效率。国产锅炉基本都考虑到这个特点，采用了分段风室，并装有调节风门，但很多企业在实际运行中未进行风量调节，导致燃烧所需要的空气量与实际供风量没有很好地配合，使不完全燃烧损失增大。因此，要根据燃烧需要控制空气供给量并及时进行调节，以降低热损失，提高热效率。
3.2 均匀分层燃烧
均匀分层燃烧可以解决燃烧五大问题，使燃烧温度均匀一致，提高煤的燃烧效率、锅炉的煤种适应性，从而解决链条炉不适宜烧次煤的问题。一是解决煤仓颗粒不均，导致炉排上煤层横断面颗粒不均匀影响燃烧的问题。二是解决原始密实煤层通风不良、缺氧燃烧，导致煤燃烧效率不高的问题。三是使煤层上面小颗粒的煤层，在火床上跳跃半沸腾燃烧。四是使燃煤中的煤粉在类似煤粉炉的火床上方空间悬浮燃烧。五是补以强化燃烧措施，强化燃烧室内的多相悬浮燃料燃烧和强化床燃烧。
3.3 二次进风
二次进风对强化气流燃烧非常有效。一是加强炉内气流的扰动和混合，降低化学不完全燃烧损失和炉膛过剩空气系数，促进氧气和可燃气体均匀混合。二是在炉内形成烟气旋涡，一方面延长悬浮细煤粒在炉膛中的行程，增加其在炉内的停留时间，使其燃烧充分，降低不完全燃烧损失;另一方面将煤粒和灰粒甩回炉内，减少飞灰逸出量，降低机械不完全燃烧损失。三是改善炉内高温烟气的充满度，使死滞区缩小以致消除，提高炉内受热面的利用率。
据统计，工业锅炉正确使用二次风可使锅炉热效率提高4 %~10 %，容量越大的锅炉，使用二次风节能效果越明显。
3.4 控制炉膛过剩空气系数
炉膛过剩空气系数对锅炉燃烧和热效率的影响主要有两方面。一是若系数过低，燃料燃烧缺乏空气，将加大化学不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失。二是若系数过高，一方面烟气量会增加，将加大排烟热损失;另一方面炉内温度会降低，导致燃烧恶化，增大机械不完全燃烧损失和化学不完全燃烧损失[4]。因此，必须将炉膛过剩空气系数控制在最经济的数值。
3.5 加强保温、堵漏、防泄、防冒
锅炉的散热损失无法避免，因为锅炉炉墙、汽水热力管道系统的温度一般总比周围的温度要高，其部分热量势必通过辐射和对流方式散发到周围空气中去，这符合热力学传递规律。同时，锅炉炉膛和尾部烟道漏风、阀门处蒸汽和热水、热力管道及法兰的“跑、冒、滴、漏”等现象也普遍存在，要及时维修，减少这些热损失。工业锅炉的热损失约为1 %~3.5 %[4]。我们要做的就是加强锅炉炉墙和管道的保温，采用先进的保温材料，尽量减少锅炉热损失，提高锅炉热效率。
3.6 除垢与阻垢
锅炉给水一般含有大量溶解气体和硬度盐类，如果未加处理或处理不当，会造成锅炉受热面腐蚀和结垢。锅炉受热面传热性能因结垢变差，导致锅炉热效率降低，锅炉使用寿命缩短，甚至危害锅炉安全运行。锅炉给水使用前要进行严格的化验，务必达到工业锅炉给水各项指标，以减少水垢形成。锅炉一旦结垢，就必须采取科学方法除垢。
3.7 清除积灰
积灰对锅炉热效率的影响非常明显，比水垢的影响更大。灰垢的热导率仅为0.1163 W/(m˙℃)，约为水垢热导率的1/15，约为钢板热导率的1/450~1/750[4]。因此，及时而且有效地清除锅炉受热面上的积灰有利于提高锅炉的热效率，降低煤耗。
3.8 预热空气
工业锅炉设置空气预热器既能助燃空气，又能充分利用烟气余热，一方面强化燃烧，减少不完全燃烧损失;另一方面减少排烟热损失，均能提高炉内温度，提高锅炉的热效率。
4、工业锅炉供热系统节能技术
4.1 锅炉房的科学管理
我国传统工业锅炉房普遍环境条件差，大多数企业并不重视锅炉房的管理工作，锅炉管理人员大多专业知识和技术水平低下，难以做好运行操作和设备保养，导致锅炉运行效率低。锅炉房的科学化管理是提高锅炉节能水平的重要基础，企业必须按照工业锅炉强制性国家能效标准，建立严格的管理制度和操作规章，对锅炉管理人员进行培训，提高节能意识和节能技术，加强设备的日常保养和维修管理，保持锅炉良好的工作状态。此外，政府节能主管部门还应加强工业锅炉节能监督管理工作。
4.2 蒸汽蓄热器的应用
工业锅炉房设置蓄热器，以消除负荷波动对锅炉燃烧和热效率的不利影响，使锅炉处于正常负荷下运行，提高锅炉的热效率。锅炉负荷一旦减少，多余蒸汽即进入蒸汽蓄热器，在一定压力下蒸汽变为高压饱和水;供热负荷一旦增加，蒸汽供不应求时，降低蓄热器压力，高压饱和水即分离为蒸汽和低压饱和水，蒸汽随之供用户使用[4]。
4.3 蒸汽热能梯度利用
蒸汽热能利用设备使用蒸汽目的不同，它所需的能质水平也不同。将高品位能源供应给低品位用能设备便会造成极大的用能损失，此即不合理用能。企业应该配备多种用能设备，从系统节能出发，用总能系统和热力学优化方法，对各种用能设备进行分级组合和参数匹配，将能源按质量高低串级利用，合理用能，达到节能目标。如蒸汽按压力梯级使用、燃气蒸汽联合循环、热电联产等系统[5]。
4.4 降低排污热损失
降低锅炉排污热损失有两条途径，一是加强锅炉给水脱碱去盐处理，减少锅炉排污量。二是提高排污水回收和利用水平，如设置定期排污膨胀器或连续排污膨胀器，其二次蒸汽可用来加热除氧器的给水，高温排水通过水-水换热器预热给水[4]。
4.5 凝结水与废蒸汽回收
锅炉节能的一个重要环节是提高凝结水回收率，防止凝结水的损失。提高凝结水回收率不仅减少锅炉软化水补充量，减轻水处理系统的负荷，同时提高给水温度。锅炉给水温度每提高6℃，节省燃料1%左右[4]。
4.6 工业锅炉的自动化控制
在链条炉运行中，为适应负荷变化，常需要进行煤层厚度、分段送风、炉排速度、二次风量和过剩空气系数的调整。为迅速根据负荷变化进行燃烧调整，减少由于操作不当对燃烧的影响，提高锅炉热效率，只能实现锅炉燃烧的自动化控制。燃烧自动化一般以蒸汽压力为调整参数，根据蒸汽压力的高低来调整炉排速度、进风和引风量等参数。
5、结语
工业锅炉作为工业生产的能耗大户，势必在工业领域节能降耗中扮演重要角色。纵观工业锅炉200多年的发展历程，锅炉自身热效率有了质的提升，有些热效率甚至达到90 %。而实际生产中却发现其综合热效率并不高，究其原因主要是锅炉管理水平低下，锅炉供热过程能耗大。笔者认为从纯技术层面对锅炉结构进行节能改造潜力有限，应更多地从提升锅炉管理水平和减少锅炉供热过程热损失角度来提高锅炉热效率。
（本文作者系广西壮族自治区节能监察中心 欧阳朋）
