摘 要: 根据我国宏观经济形势和现行的产业政策及业内外相关技术、市场、产品的发展趋势，在总结回顾工业锅炉行业“十二五”发展的同时，提出了“十三五”期间工业锅炉行业在结构调整转型升级、产品技术发展等方面的措施和建议。
关键词: 工业锅炉; “十二五”; 回顾; “十三五”; 展望; 发展建议
0 前言
工业锅炉是重要的热能动力设备，广泛应用于工厂动力、建筑采暖、人民生活等各个领域。改革开放以来，特别是进入新世纪后，我国工业锅炉制造业随着国民经济的蓬勃发展取得了长足的进步，到 2014 年底，全国持有各级别锅炉制造许可证的企业有 1 392 家，工业锅炉年产量超过 50 万蒸吨/时，我国已成为当今世界上工业锅炉生产和使用最多的国家。
“十二五”期间，我国工业锅炉企业在面临的宏观经济下行压力较大、节能减排力度空前提升、结构调整阵痛显现的形势下，主动适应市场和经济形势发展，不断调整产品结构、加大新产品的科研投入力度和开发速度、转变经营方式，大型燃煤锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉、煤粉工业锅炉、余热锅炉发展提速，工业锅炉产量、销售量、新产品产值、利润都保持稳中有升，产品技术、标准、质量、制造工艺等也已取得新的进步。尽管如此，工业锅炉年产量增幅、研究试验和新产品科研投入在波动中有下降趋势，工业锅炉基础技术的研究力度还不够，工业锅炉的技术水平也没有本质的提升。
“十三五”期间，我国将面临工业转型升级( 从 “中国制造”走向“中国智造”) 、城镇化转型升级 ( 从规模城镇化走向人口城镇化) 、消费结构转型升级( 从物质型消费走向服务型消费) 三大趋势，在结构升级的基础上形成 7% 左右的经济增长新常态，实现全面建成小康社会的总目标。工业锅炉行业如何努力在节能减排硬指标的约束下，通过两化融合、转型升级，努力使我国工业锅炉行业由制造大国向制造强国迈进，对整个行业来说既是挑战也是机遇。
1 工业锅炉行业“十二五”回顾
1. 1 行业规模与企业资质情况
到 2014 年 底，全国有锅炉制造许可证企业1 392家，其 中 C 级及以上锅炉制造许可证企业 1 188家。与 2011 年底相比首次出现生产企业总数下降的迹象，但 A 级、B 级企业数显著上升。华东地区的锅炉制造企业占全国总数的 40% 强，华北、东北和华中南地区分别约占 20% 、20% 、15% 。
2010 年共有 68 家企业( 包括哈锅、东锅、上锅、武锅、北京巴威) 取得 ASME “S”或“U”钢印，其中 64 家具有锅炉钢印( 63 家“S”+ 1 家“H1”) ; 截至 2014 年底，锅炉行业共有 108 家企业( 包括哈锅、东锅、上锅、武锅、北京巴威) 取得 ASME “S”或“U”、 “H1”等钢印，其中 102 家具有锅炉钢印( 101 家“S” + 1 家“H1”) ; 四年间新增取证企业 44 家，而取证企业最多的省份为江苏，43 家; 其次为山东、浙江。
1. 2 历年产量与主要产品生产情况
“十二 五”期 间，工业锅炉年产量逐年增长， 2010 年全国工业锅炉产量为 33. 63 万蒸吨/时，增长率为 15. 1% ; 2011 年全国工业锅炉产量为 41. 33 万蒸吨/时，增长率为 22. 89% ; 2012 年全国工业锅炉产量为 43. 93 万蒸吨/时，增长率为 6. 3% ; 2013 年全国工业锅炉产量为 51. 27 万蒸吨/时，增长率为 16. 7% ; 2014 年全国工业锅炉产量为 55. 81 万蒸吨/时，增长率为 8. 9% 。但从图 1 可以看到，2012 年始增长趋缓。
据中国电器工业协会工业锅炉分会的统计， 2010 ～ 2014 年连续五年上报资料的 35 家企业主要经济指标变化趋势如图 2，从中可以看出，2012 年起行业的主要经济指标开始下降，2014 年较 2013 年产量( 蒸吨/时数) 降幅达 17. 1% 、产值降幅达 6% 。
从地区来看: ( 1) 我国工业锅炉的生产仍以华东、华南及中西南地区为主，但华东地区增长更为强劲，与“十一五”时期相比，华北地区在全行业中的比重下降，西南地区在全行业的比重有所增加; ( 2) 江苏、山东、河南、四川仍保持锅炉制造大省的地位，但山东、四川等省份的工业锅炉产量在 2013 年、 2014 年 大 幅 下 滑，江 苏、辽 宁 等 省 份 在 2013 年、 2014 年出现了成倍的增长; ( 3) 在
“十二五”期间，山西、辽宁、安徽、广西等省份保持持续增长，浙江、湖南等省份则出现了持续的下滑。 “十二五”期间，随着我国节能减排、可再生能源利用、“煤改气”等政策的推行，工业锅炉的产品结构、燃烧方式也发生了不同程度的变化，燃油气锅炉、生物质锅炉、余热锅炉等得到了较快发展。燃煤锅炉的产量呈下降趋势，燃油气锅炉、燃生物质锅炉呈上升趋势; 链条炉排锅炉稳中有降，流化床锅炉逐年下降; 压力 1. 25 MPa 及以下锅炉产量呈上升趋势，1. 25 MPa 以上锅炉稳中趋降; 水管锅炉总体趋降，锅壳锅炉总体趋升; 1 t /h 和小于 1 t /h 的工业锅炉继续减少，1 t /h 以上至 10 t /h 容量锅炉稳中趋升 ( 按台数) ，10 t /h 以上至 35 t /h 容量锅炉稳中趋降，35 t /h 以上大容量工业锅炉持续上升( 容量合计上升至少 10 个百分点) ; 钢铁、建材行业用余热锅炉有逐年减少的趋势。
1. 3 产品、技术发展情况
1. 3. 1 燃煤工业锅炉
( 1) 燃煤层燃锅炉
我国燃煤链条炉排锅炉通过采用膜式壁、螺纹管、H 型翅片管、螺旋翅片管、分层给煤、等压风室、优化拱形以及二次风和飞灰回燃等技术使煤质适应性更广，总体技术水平已达到国际先进水平。目前大中型链条炉排锅炉在燃烧原煤的条件下，锅炉热效率已达 80% ～ 85% ，最大容量已达 200 t /h。主流燃煤工业锅炉( 燃用Ⅱ、Ⅲ类烟煤) 的设计效率( 因燃料国情差别) 一般在 75% ～ 85% 之间。由于实际使用与设计煤种有一定的偏差以及司炉人员操作水平等原因，运行效率比设计效率低 5 个百分点以上。
( 2) 煤粉工业锅炉和水煤浆锅炉
我国煤粉工业锅炉技术产品的研究始于 20 世纪。煤炭科学研究总院借助“十一五”科技部支撑计划项目，完成了 4 ～ 35 t /h 煤粉工业锅炉工艺系统的开发工作，建成 20 t /h 及以下示范系统 20 余套，系统平均热效率 90. 2%。“十二五”以来，开发了 30 ～ 100 t /h 蒸汽锅炉、29 ～ 70 MW 热水锅炉和250 ～ 1 500 万 kcal /h 有机热载体锅炉共三个系列 16 个产品，其中 80 t /h 及以下容量产品已全面进入市场，在 11 个省、市共计建成系统上百套。山西蓝天集团已具备一定规模，也获得了较多专利技术，但核心技术主要来自电站煤粉锅炉; 上海题桥自行研发的煤粉工业锅炉固液态排渣双旋流煤粉燃烧器已经成熟、定型，并先后申请了 8 项发明专利，5 项实用新型专利; 福建永恒能源公司也申请了多项煤粉工业锅炉专利技术，并研发成功了底吹式煤粉工业锅炉。煤粉工业锅炉系统以其燃烧高效率、低能耗、低排放的显著特点，目前应用已达 500 台套，约 1 万蒸吨/时。水煤浆锅炉制造企业由原来 5 ～ 6 家发展到现在的 10 ～ 15 家。水煤浆锅炉逐步向大容量方向发展，产品涵盖蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体锅炉。
( 3) 循环流化床锅炉
我国循环流化床锅炉发展研究与世界几乎同步，并在不断创新和充分发展，其中 130 t /h 及以下容量的循环流化床燃烧技术已相当成熟，燃用劣质燃料时锅炉热效率就可达 85% 。但①现有的《工业锅炉设计计算方法》不能用于循环流化床炉膛的传热计算; ②炉膛下部让管部分仍然存在严重磨损问题，每年都要喷涂，运行成本增加; ③循环流化床锅炉成套技术在很多方面和国外相比，还存在一定的技术差距。
1. 3. 2 燃油燃气工业锅炉
我国卧式锅炉主要以三回程为主，部分冷凝的卧式锅炉采用二回程加节能器和冷凝器，结构设计已经很成熟，制造水平已不亚于国外企业。水管锅炉设计已经达到较高水平，主要有双锅筒“D”型、 “O”型，三锅筒“A”型，单锅筒“π”型、强制循环“π” 型管架结构等均有成熟设计，目前国内市场引进芬兰诺威特为水管炉膛和烟管对流组合式炉型、顶置燃烧器; 法国阿尔斯通为前置炉膛加旗式管对流的模块组装炉型。但是，国内生产燃油燃气锅炉企业众多，技术研发力量不均衡，多数基于模仿，产品性能相差较大; 仅少数制造厂家具备厂内测试的能力; 产品与欧洲产品相比，制造细节、表观质量上还存在很大差距; 国内冷凝式锅炉技术、低氮排放等技术还需进一步研究和提高，特别是冷凝锅炉的传热机理、低氮燃烧、强化传热、防腐耐蚀及使用材料方面; 相关技术标准和规范还需完善和提高，如热力计算与烟风阻力计算、性能试验与评价等方面。
从结构和容量上讲，整装锅壳式锅炉已突破单台容量 20 t /h( 14 MW) 的局限，单炉胆结构的 25 t /h( 17. 5 MW) 锅炉已投放市场，双炉胆结构锅炉单台最大容量已设计到 55 t /h 的容量。采用整装双锅筒水管锅炉 60 t /h，实现了 65 t /h( 46 MW) 、75 t /h( 58 MW) 模块组装出厂技术的突破; 从节能技术上来讲，燃气锅炉通过增加尾部节能器和冷凝器逐步降低排烟温度，并向部分冷凝方向发展，有的已实现全冷凝、常温排烟; 从减排技术上来讲，燃气锅炉利用低氮燃烧技术与锅炉本体进行匹配应用，NOx 排放达到≤100 mg /m3 ; NOx 排放≤60 mg /m3 或 30 mg /m3 的产品已有应用示范。
1. 3. 3 生物质锅炉
我国的生物质燃烧技术和研究相对于德国、瑞典、丹麦、日本等国还处于起步阶段，需要对生物质等的预处理、燃烧机理、锅炉设计、防腐、减排等系列关键技术进行研究并取得突破，才能减少对煤炭、石油的依赖，推动相关产品的发展。国家对生物质锅炉发展的政策不明朗，各地对生物质锅炉污染物排放要求也不同，造成生物质锅炉的发展速度存在差异。目前锅炉燃烧方式大多采用链条炉排、往复炉排或者采用循环流化床方式进行燃烧，锅炉系统设计理念、技术还不够先进，还需不断研发锅炉产品先进技术特别是燃烧技术，优化产品的设计性能; 环保排放指标还需严格控制及不断提高。
“十二五”期间，我国以生物质为燃料的链条炉排锅炉、往复炉排锅炉、循环流化床( CFB) 锅炉的发展处于快速发展阶段，完成了生物质燃料的链条炉排锅炉、往复炉排锅炉、流化床流化特性的研究; 具有自主技术的生物质流化床锅炉已发展到 220 t /h， 75 t /h 纯烧秸杆流化床锅炉被评为“国家重点新产品”; 以合同能源管理为商业模式的生物质成型燃料锅炉的研制和推广得到较快发展。
1. 3. 4 余热锅炉
随着建材行业节能技改工程的实施，我国余热锅炉系列化产品得到研发并推广应用。完成了最大等级 10 000 t /d 水泥生产线和 800 t /d 玻璃生产线纯低温余热发电锅炉系列产品的研发，并提出了主蒸汽参数为 2. 29 MPa /370 ℃、冷却机采用双取风方式、汽轮机采用补汽式汽轮机组的第二代纯低温余热发电技术; 余热锅炉品种在钢铁、冶炼等领域不断扩大而逐渐增多，如第四代干熄焦余热锅炉、QC38 / 650—10. 5—2. 45 型水冷燃尽沉降室卧式氧化锌余热锅炉，烧结环冷余热利用技术、碳素窑余热发电技术、硅冶炼余热发电技术等; 在现有余热锅炉产品的基础上，向高温、高压和高余热回收利用率( 深度利用，中、低温余热锅炉) 的方向发展。如 NG—400 / 13. 7—Q 型高温超高压带再热系统全燃高炉煤气锅炉，高温、高压自然循环干熄焦余热锅炉等。
1. 3. 5 燃烧设备
我国燃烧器技术发展仅有十五年左右时间，尽管从仿制国外产品开始但起点较高，“十二五”期间更是进入了发展上升期，目前已基本摆脱了完全仿制的模式。常规燃料( 液化气、天然气和矿物燃油) 机械比例调节燃烧器已由具有节能先进性电子空燃比例调节燃烧器取代; 非常规燃烧器逐步形成了具有自主知识产权的产品，除引入了电子空燃比例调节功能外，在燃料类型上也有了很大发展，出现了焦炉煤气、煤层气、沼气、发生炉煤气、高炉煤气和具有可燃成分的化工废气等特种燃烧器。然而不可否认，国内的燃烧器与国外品牌存在一定的实力差距，主要体现在: ①一体机常规燃料燃烧器产品质量稳定; 大功率分体燃烧器产品技术性能与国外产品有一定的差距; ②在低氮燃烧与低氮排放方面，国内企业才刚开始涉及; ③油气燃烧器研发能力和手段方面缺乏; ④燃烧器产品生产批量小，营销力度和手段弱。
对于层状燃烧设备，在大容量锅炉炉排、燃生物质炉排、燃垃圾炉排方面取得进展，已开发并投用 200 t /h 链条炉排，形成了生物质、垃圾锅炉炉排( 链条炉排、往复炉排和振动炉排) 的初步设计能力。
1. 3. 6 控制技术与设备
目前，我国工业锅炉控制的自动化程度大幅提高，简易型和仪表手动型锅炉控制设备的占比逐渐减少，运用以微处理器为核心的专用控制器、PLC 或 DCS 作为核心部件的控制功能比较完善的集中控制型设备占比大幅提高。锅炉系统节能运行控制技术得到较大发展，目前已得到普遍应用的锅炉系统节能运行控制技术有气候补偿节能运行技术、按需供热节能运行技术、锅炉燃烧运行节能技术等。变频节能控制技术也得到广泛应用。多台锅炉群控、网络技术开始在部分锅炉上得到应用，目前锅炉控制装置已能够自动地协调多台锅炉的运行，以提高整个热能系统的运行效率为目标，实现全自动群控功能; 越来越多的锅炉控制装置应用了现场总线技术，具有计算机通讯接口，能够实现锅炉各控制节点的实时信息共享。人机界面的友好性大大提升: 从过去令人眼花缭乱的指针式、数字式表盘、指示灯、开关、按钮，进化为彩色液晶图形显示和触摸屏或键盘操作的现代人机交互界面，人机界面的友好性大大提升。
与国外相比，我国主要存在以下差距: ①燃烧控制技术特别是燃煤锅炉的燃烧控制技术发展缓慢; ②用于锅炉燃烧控制的在线监测传感器技术与发达国家相比存在较大差距; ③锅炉燃烧控制的传感器、执行器和控制设备的可靠性与发达国家相比存在较大差距; ④重硬件轻软件的取向对锅炉控制技术的发展存在负面影响; ⑤远程运行与控制、监测系统还停留在初级阶段，离推广应用还有较大距离; ⑥多数控制设备还停留在基于锅炉安全的运行控制水平，基于系统的兼顾锅炉节能、环保性能控制的控制设备为数寥寥。
1. 4 行业发展存在主要问题与原因分析
1. 4. 1 行业管理与市场发展和技术创新的要求有一定差距
工业锅炉涉及产业、安全、节能、环保方面的管理分属多个不同部门，行业发展缺乏综合规划的引领，造成重复建设、资源利用效率不高。
一方面，行业准入门槛降低导致锅炉制造企业数量的激增，产能严重过剩，原本就不足的行业技术资源进一步稀释。2014 年全国工业锅炉的产量为 55. 81 万蒸吨，到 2014 年底全国拥有 B 级及以上制造许可的锅炉制造企业 770 家，平均分配到每家 B 级( 及以上) 锅炉厂( 不含专业的电站锅炉厂家) 的产量也只有 700 蒸吨/时左右。这意味着，全国工业锅炉的产能已经超过需求的至少 30% ～ 50% ( 况且还有 600 多家 C、D 级锅炉厂的产能还未考虑在内) ，工业锅炉产业已经发展到一个充分竞争的阶段，产品技术已不足于成为制造厂家的核心竞争力。另外，根据中国电器工业协会工业锅炉分会的历年统计，2010 ～ 2014 年行业产品产量分别位列行业前 20 名的企业的产量占全国总产量的比例为 31% ～ 16% ，其中五年来一直位列行业前 20 名的 10 家企业产量占全国总产量的比例在 10% ～ 17% ，可见行业生产集中度不高且有逐年降低的趋势。
另一方面，行业管理协调的职能弱化，行业发展中许多原本希望借助市场加以解决的问题( 如规模控制、竞争规范等) 非但没有解决，反而更加严重; 行业的共性和关键技术未能组织有效的攻关和创新，政策、法规、标准等缺乏协调和相对统一的归口。目前我国工业锅炉制造行业在锅炉的生产、安全、环保和节能监督管理职能分离，尽管事前、事中、事后都有监管，但对作为主体责任的企业来讲，可能显得监管过多，况且也不是免费的。从目前日趋强化企业的主体责任和市场经济发展的要求来看，我国从 20 世纪 80 年代初期建立的锅炉行业管理体制已显得越来越不适应经济发展和企业转型与创新发展的需要，如锅炉新产品的安全与节能审查可能对企业的核心技术知识产权的保护和技术创新产生潜在的影响; 与锅炉相关的行政许可涉及制造、安装、维修等诸多方面，锅炉企业要开展相关业务须分别取得许可，这同样既增加企业负担，又不利于锅炉企业业务的拓展和向制造服务业转型; 等等。
再一方面，工业锅炉制造准入门槛较低，产业链上其他相关环节( 包括原材料供应，产品安装、运行、维修、改造，燃料供应，辅机配套，销售服务等) 的准入条件和门槛更低。相关环节之间发展极不均衡、延伸也不易，技术更新缓慢，辅机技术更是与主机技术进步不同步，没有形成良性的配套、协调机制，已影响行业总体技术水平和质量水平的普遍提升和产业的协调、持续、健康发展。
1. 4. 2 产品技术研发和创新能力不足
国外发达国家工业锅炉以燃气锅炉为主，燃煤为辅，但我国工业锅炉以用煤为主，与先进国家缺乏可比性，且在相当一段时间内，以煤为主的能源供应国情还会延续。“十二五”期间，工业锅炉行业设计研发能力有了进一步提升，规模以上企业多数建立了技术中心，技术力量得到充实，产品节能指标和环保指标进一步优化: 目前常规油气锅炉设计效率达到 85% ～ 92% ，甚至更高，接近或达到发达国家水平; 冷凝式锅炉取得长足发展并得到推广应用; 煤粉工业锅炉技术日臻完善，推广应用方兴未艾; 生物质锅炉由发电向民用供热领域发展; 燃烧设备、锅炉控制技术和装置等技术和使用性能不断提高; 互联网技术逐步应用和提升; 等等。
但与国外同行业相比，我国工业锅炉行业的整体水平和产品性能水平等方面仍有一定差距:
( 1) 工业锅炉企业仍然对技术研发重视不够，企业研发手段和能力不足或欠缺。据工业锅炉分会统计，近五年来，行业企业研发经费投入占当年主营业务收入的比重多在 3% 以内，且多以设备投入为主，可见企业研发投入普遍不足。
( 2) 产品设计技术、设计水平低，多是基于经验积累，技术规范相对滞后; 产业共性技术的研发和产业化主体缺失，缺少深入研究和突破; 新产品研发、新技术应用不够，行业的产品雷同度大，同质化严重，企业普遍缺少核心技术，真正具有产品自有知识产权的企业更少。
( 3) 工业锅炉配套辅机，如在燃烧系统技术及设备( 包括燃油气锅炉燃烧器等) 的研发设计、制造方面标准化程度不高，以炉配锅的模式制约着锅炉燃烧设备的技术发展; 锅炉及系统控制技术研究与集成应用方面尚需完善，锅炉系统的集成和节能、环保技术的研究与应用尚待提高。
( 4) 尽管“十二五”期间，工业锅炉的标准化工作取得了长足的进步，TSG G0001—2012《锅炉安全技术监察规程》、TSG G0002—2010《锅炉节能技术监察规程》、GB /T 16507—2013《水管锅炉》、GB /T 16508—2013《锅壳锅炉》等技术法规、核心标准相继修订或制订，但相关标准还需不断补充或修订、提高相互协调与技术水平，增强可操作性: 如工业锅炉的设计计算方法标准的缺失，生物质锅炉、流化床锅炉、煤粉工业锅炉系统设计标准需要完善; 燃油燃气燃烧器技术标准还很不健全，已严重影响我国燃油气锅炉及燃烧器产业的发展; 工业锅炉和部分系统配套设备的独立能效标准虽已建立，但未能与设计规范、设备制造、系统成套和实际应用相协调。
1. 4. 3 锅炉产品质量与制造工艺水平总体不高
“十二五”期间，行业主要企业( B 级以上) 以及经济发达地区的工业锅炉制造企业，针对锅炉部件的原料加工以及关键部件加工制造，加大技术改造力度和制造工艺装备的投入，新增了一批机械化、自动化专机、生产线甚至机器人设备，以有效地降低制造成本，提高生产率和产品质量。数控下料设备、数控钻孔设备、管件( 膜式壁、蛇形管、带扩展受热面管子) 制造生产线等在行业主要企业得到了较好的推广和应用，锅炉行业的总体面貌和工艺、质量综合水平已出现可喜的变化，但多数中小型企业至今仍停留在手工制造为主的初级阶段，制造工艺水平总体不高。主要表现: 锅炉行业技术人员及熟练技工流动频繁且严重不足，缺少拥有精湛技术的技工已成为阻碍我国锅炉企业转型升级、提高产品质量的主要因素; 机械化、( 半) 自动化生产工艺技术和设备在锅炉制造工艺中还未得到普遍应用; 企业普遍缺乏工艺规划协调，生产布局混乱、工序质量总体不高，企业工艺管理、质量管理水平普遍退步; 企业信息化管理水平普遍不高，市场快速反应能力普遍不足，不能实现网络化管理，影响企业的均衡生产; 大而全、小而全现象明显，专业化、专门化生产欠缺; 等等。总体来看，我国工业锅炉行业在制造工艺装备水平和管理理念上仍有很大的提升空间。——论文作者：王善武1，2 ，钱风华1，2
