燃重油鍋爐燃料變更改造的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)分析

沈銳林++董進(jìn)寧

摘 要：通過對燃重油改造成燃生物質(zhì)顆粒工業(yè)鍋爐改造前后進(jìn)行詳細(xì)的熱工實(shí)驗(yàn)分析可知，改造后鍋爐出汽為3.121t/h略小于改造前出汽量3.547t/h，其效率為82.44%；略低于改造前鍋爐84.98%；通過對鍋爐改造前后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可知，改造后鍋爐較改造前有更好的投資收益率及抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，因此通過對燃重油鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行燃生物質(zhì)改造，在保證其運(yùn)行效率變化不大的情況下其對環(huán)境影響很小且投資收益很高，值得借鑒推廣。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)顆粒；重油；能效測試；技術(shù)經(jīng)濟(jì)；節(jié)能減排

0 引言

由于作為高耗能設(shè)備的燃重油工業(yè)鍋爐不僅消耗化石燃料而且對環(huán)境有嚴(yán)重污染，因此為響應(yīng)節(jié)能減排的要求需要對燃重油鍋爐進(jìn)行改造以減少對化石燃料的消耗和對環(huán)境造成的污染。結(jié)合我國秸稈資源豐富，生物質(zhì)燃料在工業(yè)鍋爐上運(yùn)用已經(jīng)有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如能將燃重油的臥式內(nèi)燃爐改造成燃生物質(zhì)成型顆粒的工業(yè)鍋爐，即緩解能源及環(huán)境的壓力，又具有良好的經(jīng)濟(jì)性和社會效益。因此本文就燃重油的臥式內(nèi)燃爐改造成燃生物質(zhì)成型顆粒的工業(yè)鍋爐在技術(shù)上對改造前后進(jìn)行詳細(xì)的熱效率對比測試分析，在經(jīng)濟(jì)上對改造前后鍋爐進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較分析。

1 燃重油鍋爐燃料變更改造的熱效率測試分析

1.1 研究范圍

為比較清楚明晰的比較改造前后鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能及熱效率情況，以比較有代表性的額定功率為4t/h，額定壓力為1.25MPa的工業(yè)鍋爐為研究對象，其中，燃重油工業(yè)鍋爐型號為WNS4-1.25-Y，該系統(tǒng)中包含鍋爐本體、輔機(jī)及安全部件，鍋爐設(shè)計(jì)效率為86%，通過改造將燃重油燃燒機(jī)改造成燃生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)，并在尾部加裝常壓節(jié)能器及除塵器等。改造后鍋爐系統(tǒng)如圖1所示，生物質(zhì)顆粒通過上料斗進(jìn)入鍋爐生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)行燃燒，煙氣經(jīng)節(jié)能器、除塵器由引風(fēng)機(jī)引入煙囪排入大氣，爐渣由燃燒機(jī)出渣口定期人工排除作為廢棄物處理，產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)。本文根據(jù)《工業(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規(guī)則》TSG G0003-2010[1]對鍋爐系統(tǒng)改造前后進(jìn)行鍋爐詳細(xì)能效測試，測試期間按照鍋爐正常生產(chǎn)供汽狀態(tài)，改造前后鍋爐均保持供蒸汽壓力0.8MPa連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 鍋爐系統(tǒng)正平衡法測試分析

根據(jù)TSG G0003對鍋爐進(jìn)行正平衡實(shí)驗(yàn)，并對改造前（燃重油）和改造后（燃生物質(zhì)顆粒）測試實(shí)驗(yàn)期間鍋爐燃料進(jìn)行化驗(yàn)，其工業(yè)分析分析結(jié)果如表1所示，元素分析結(jié)果如表2所示。

實(shí)驗(yàn)期間，改造前后鍋爐蒸汽壓力均為0.85MPa，測試結(jié)果為改造前鍋爐的給水流量為3.247t/h，燃料消耗量為0.285/h，給水溫度24.9℃，給水壓力為0.98MPa，改造后鍋爐的給水流量為3.121kg/h，燃料消耗量為0.602t/h，給水溫度為24.8℃，給水壓力為1.07MPa，根據(jù)鍋爐正平衡計(jì)算公式計(jì)算得出，改造前正平衡效率為84.59%，改造后正平衡效率為82.96%。

鍋爐正平衡計(jì)算公式：

（1）

1.3 工業(yè)鍋爐反平衡法測試分析

在進(jìn)行鍋爐反平衡法測試實(shí)驗(yàn)時(shí)，爐渣、漏渣及飛灰樣化驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

鍋爐測試得到改造前鍋爐為燃重油鍋爐故沒有爐渣，漏渣及飛灰的產(chǎn)生，排煙及大氣參數(shù)如表4所示。

根據(jù)TSG G0003-2010計(jì)算得到測試結(jié)果如表5所示，

根據(jù)工業(yè)鍋爐反平衡計(jì)算公式

（2）

得到改造前鍋爐反平衡效率為85.36%，改造后鍋爐反平衡效率為81.92%。

故根據(jù)鍋爐熱效率計(jì)算公式

（3）

得到改造前鍋爐熱效率為84.98%，改造后鍋爐熱效率為82.44%。

1.4 鍋爐能效分析

由燃料化驗(yàn)分析可以看出，改造后鍋爐熱效率略低于改造前，改造前后燃料熱值變化很大，重油熱值遠(yuǎn)高于生物質(zhì)顆粒熱值，重油的灰分小于生物質(zhì)顆粒的灰分，由于改造前為燃燒重油，因此改造前鍋爐是沒有固體燃燒損失及灰渣物理熱損失其主要熱損失為排煙熱損失，改造后鍋爐以生物質(zhì)顆粒為燃料灰分含量高，其含硫量明顯低于重油，改造前燃重油鍋爐主要熱損失為排煙損失，由于改造后鍋爐產(chǎn)物中有了爐渣，飛灰等，因此其主要損失為排煙熱損失和固體未完全燃燒損失，通過排煙參數(shù)測量可以看出，鍋爐經(jīng)過燃料系統(tǒng)及節(jié)能系統(tǒng)改造后排煙溫度大大降低且無SO2排放。通過對改造前后鍋爐熱效率實(shí)驗(yàn)分析可以看出，燃料系統(tǒng)變更后熱效率略低于改造前，考慮到燃料特性及燃燒方式的不同，改造后滿足鍋爐效率要求，并且滿足環(huán)保及資源消耗的要求。

2 燃重油鍋爐燃料變更改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

為了比較清晰的表示出改造前后鍋爐系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益變化，本文對鍋爐改造前后運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)[2]的觀點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

假設(shè)每年運(yùn)行7200小時(shí)，蒸汽現(xiàn)價(jià)為300元/t，重油價(jià)格為3000元/t，營業(yè)稅率及附加為3%，折現(xiàn)率為8%，鍋爐系統(tǒng)投資120萬元其建設(shè)期為1年，改造工程為60萬元，人工投入為40萬元/年，維護(hù)設(shè)備投資為15萬元/年，改造節(jié)能補(bǔ)貼為100元/t標(biāo)煤，該系統(tǒng)運(yùn)行20年，設(shè)備殘值為5%。由此知，改造前該鍋爐系統(tǒng)出蒸汽量為2.55萬t/年，其收入為766.20萬元/年，可盈利62.24萬元/年，其總收益額為1130.69萬元。改造后鍋爐系統(tǒng)出蒸汽量2.24萬t/年，其收入為757.71萬元/年，折算節(jié)能量為2408.8t標(biāo)煤/年，可盈利145.10萬元/年，可得改造后20年總收益為2730.68萬元。

考慮到現(xiàn)金的時(shí)間價(jià)值改造前后工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的累計(jì)凈現(xiàn)值（NPV）如圖2所示，可知其改造后工業(yè)鍋爐系統(tǒng)動(dòng)態(tài)回收期為2.36年（包括建設(shè)期）小于改造前的3.18年，改造后內(nèi)部收益率為80.61%大于改造前的51.85%，改造后的總凈現(xiàn)值為1246.46萬元大于改造前的492.36萬元，因此改造后鍋爐系統(tǒng)抗風(fēng)險(xiǎn)性及收益高于改造前鍋爐系統(tǒng)。

3 結(jié)論

（1）通過改造前后鍋爐熱效率實(shí)驗(yàn)分析可知，改造后鍋爐出蒸汽量為3.121t/h略低于改造前鍋爐出蒸汽量3.547t/h，改造后鍋爐效率為82.21%略低于改造前鍋爐84.98%；

（2）改造后燃生物質(zhì)顆粒鍋爐系統(tǒng)無二氧化硫排放且代替重油化石燃料，折算節(jié)能量為2408.8t標(biāo)煤/年，改造后鍋爐系統(tǒng)是一種低污染且節(jié)能的工業(yè)鍋爐系統(tǒng)；

（3）由技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析知，改造后內(nèi)部收益率為80.61%大于改造前的51.85%，改造后的總凈現(xiàn)值為1246.46萬元大于改造前的492.36萬元，因此改造后鍋爐系統(tǒng)抗風(fēng)險(xiǎn)性及收益高于改造前鍋爐系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] TSG G0003-2010工業(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規(guī)則[S].

[2]劉秋華.技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.endprint