油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節(jié)能經(jīng)濟(jì)性分析

王勇

摘要：簡(jiǎn)要介紹了目前油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節(jié)能中的兩種技術(shù)方案。通過以貨幣作為統(tǒng)一的度量單位，對(duì)兩種技術(shù)方案的投資效果進(jìn)行量化計(jì)算，以期合理決策取得最佳經(jīng)濟(jì)效果的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：注汽鍋爐 節(jié)能 經(jīng)濟(jì)性

一、引言

新疆油田注蒸汽開采是稠油開發(fā)較成熟的手段，油田注汽鍋爐作為生產(chǎn)高溫、高壓蒸汽的特種設(shè)備，在油田稠油注采設(shè)備中起重要作用。其能耗占開采總能耗的60%以上，因此油田注汽鍋爐是稠油開采的主要耗能設(shè)備。分析油田注汽鍋爐的特性可知，油田注汽鍋爐的熱損失主要為排煙熱損失，其在總損失中占比超90%以上。降低排煙熱損失是油田注汽鍋爐節(jié)能提效的主要方向。

利用注汽鍋爐煙氣余熱加熱鍋爐燃燒空氣降低鍋爐排煙溫度提高鍋爐熱效率是油田注汽鍋爐節(jié)能項(xiàng)目的首選。目前，隨著油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了常規(guī)余熱回收節(jié)能和煙氣余熱深度利用節(jié)能兩種節(jié)能技術(shù)方案。

通常情況下，一個(gè)節(jié)能項(xiàng)目技術(shù)方案的優(yōu)劣不僅僅取決于技術(shù)效率，還取決于經(jīng)濟(jì)效率。本文通過對(duì)兩種煙氣余熱回收技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)對(duì)比評(píng)價(jià)，幫助節(jié)能項(xiàng)目投資單位在技術(shù)效率和經(jīng)濟(jì)效益之間尋求最佳配合，選擇出最恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案。

二、技術(shù)方案及經(jīng)濟(jì)收益

（一）技術(shù)方案

常規(guī)煙氣余熱回收節(jié)能是在注汽鍋爐對(duì)流段上面安裝一個(gè)煙氣空氣換熱器，利用煙氣余熱加熱進(jìn)鍋爐的自用燃燒空氣。煙氣溫度降低約40℃，空氣溫度升高約50℃。常規(guī)煙氣余熱回收節(jié)能只回收了排煙的部分顯熱，節(jié)能率約在2%左右。

煙氣余熱深度利用節(jié)能是利用煙氣冷凝技術(shù)，在鍋爐尾部增設(shè)煙氣冷凝模塊，利用煙氣余熱加熱進(jìn)鍋爐的自用燃燒空氣。因新疆油田冬季環(huán)境溫度可達(dá)零下30℃，因此冬季運(yùn)行時(shí)煙氣溫度將會(huì)下降到煙氣露點(diǎn)以下使煙氣中水蒸汽冷凝并釋放潛熱。煙氣余熱深度利用節(jié)能夏季運(yùn)行只回收了排煙的部分顯熱，但冬季運(yùn)行時(shí)在回收顯熱的同時(shí)還回收了部分潛熱。煙氣溫度降低80℃～110℃，空氣溫度升高100℃～150℃。節(jié)能率約在5%左右。

兩種節(jié)能技術(shù)方案均提高了注汽鍋爐燃燒空氣的溫度，改進(jìn)了注汽鍋爐燃燒工況。但對(duì)于注汽鍋爐原配置常溫型燃燒器則須更換為高溫型燃燒器。常規(guī)煙氣余熱回收節(jié)能電耗增加7.5KW。煙氣余熱深度利用節(jié)能電耗增加11KW。

（二）經(jīng)濟(jì)收益測(cè)算

根據(jù)鍋爐熱效率計(jì)算公式η=Qg/BjQr

按鍋爐實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行[B1]=1360標(biāo)方/時(shí)，[η]=89.5%情況下，常規(guī)煙氣余熱回收節(jié)能為方案一，煙氣余熱深度利用節(jié)能為方案二。

方案一：節(jié)約天然氣量為

ΔB=（Δη/η+Δη）*B=29.73標(biāo)方/時(shí)

按每標(biāo)方天然氣2.03元，并考慮電耗增加7.5KW，電價(jià)以每度0.68元計(jì)，油田注汽鍋爐每天節(jié)約

29.73×24×2.03—7.5×0.68×24=1326元

假定鍋爐運(yùn)行負(fù)荷為80%，每臺(tái)23T/H油田注汽鍋爐每年可節(jié)約資金：

365×1326×0.8=38.72萬(wàn)元

方案二：節(jié)約天然氣量為

ΔB=（Δη/η+Δη）*B=71.96標(biāo)方/時(shí)

按每標(biāo)方天然氣2.03元，并考慮電耗增加11KW，電價(jià)以每度0.68元計(jì)，油田注汽鍋爐每天節(jié)約

71.96×24×2.03—11×0.68×24=3326元

假定鍋爐運(yùn)行負(fù)荷為80%，每臺(tái)23T/H油田注汽鍋爐每年可節(jié)約資金：

365×0.8×3326=97.12萬(wàn)元

方案一：綜合煙氣空氣換熱器、更換高溫型燃燒器及安裝總投資約90萬(wàn)元。

方案二：綜合煙氣冷凝模塊、更換高溫型燃燒器及安裝總投資約200萬(wàn)元。以節(jié)能裝置壽期年數(shù)[n]=10，兩個(gè)方案凈現(xiàn)金流量如表1。

三、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)體系主要為時(shí)間性指標(biāo)、價(jià)值性指標(biāo)和比率性指標(biāo)。下面從三個(gè)方面的指標(biāo)來評(píng)價(jià)兩個(gè)技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)效益。

（一）時(shí)間性指標(biāo)

即收回投資所需要的時(shí)間，即投資回收期。根椐是否考慮資金時(shí)間價(jià)值，分為簡(jiǎn)單投資回收期T0和折現(xiàn)投資回收期Tm。對(duì)于一次投入，每年等額獲益的項(xiàng)目

T=C/C0

式中 T0—簡(jiǎn)單投資回收期

C—投入資本

C0—每年的等額收益

方案一簡(jiǎn)單投資回收期為： T01=90/38.72=2.32年

方案二簡(jiǎn)單投資回收期為： T02=200/97.12=2.06年

在投資回收期較短時(shí)，Tm和T0兩者相差不大。

（二）價(jià)值性指標(biāo)

價(jià)值性指標(biāo)反映一個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)金流量相對(duì)于基準(zhǔn)投資收益率所能實(shí)現(xiàn)的盈利水平。最主要最常用的價(jià)值性指標(biāo)是凈現(xiàn)值及凈年值。

凈現(xiàn)值（NPV ）是指投資項(xiàng)目按基準(zhǔn)收益率將各年的凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到投資起點(diǎn)的現(xiàn)值之代數(shù)和。所謂基準(zhǔn)收益率是指要求投資達(dá)到的最低收益率。

凈現(xiàn)值NPV ≥0時(shí)，表示投入資本可獲得等于或大于預(yù)期的投資效果，以凈現(xiàn)值大的方案為優(yōu)。對(duì)于一次投入，每年等額獲益的項(xiàng)目

NPV=- C+C0·SPWFin

式中NPV - 凈現(xiàn)值

C - 投入資本

C0 - 每年的等額收益

SPWFin - 年金現(xiàn)值系數(shù) SPWFin ={ [（1+ i）n-1]/i（1+i）n}其中n為年收益率

以年收益率 i=20%計(jì)算

SPWF2010 =4.192

凈現(xiàn)值NPV 1=-90+38.72×4.192=72.31（萬(wàn)元）

NPV 2=-200+97.12×4.192=207.13（萬(wàn)元）

（三）比率性指標(biāo)

比率性指標(biāo)是反映投資盈利能力的相對(duì)指標(biāo)。主要包括內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值率等。

1、凈現(xiàn)值率（NPVR ）

凈現(xiàn)值率是指凈現(xiàn)值與投資現(xiàn)值之比。它表明單位投資所獲得的超額凈收益。以凈現(xiàn)值率大的為優(yōu)。對(duì)于一次投入，每年等額獲益的項(xiàng)目

NPVR = NPV/C

式中 NPVR - 凈現(xiàn)值率

NPV - 凈現(xiàn)值

C - 投入資本

按公式計(jì)算兩個(gè)方案的凈現(xiàn)值率

NPVR 1 =72.31/90=0.803

NPVR 2 =207.13/200=1.036

2、內(nèi)部收益率（IRR ）

內(nèi)部收益率最通俗的理解為項(xiàng)目投資收益能承受的貨幣貶值，通貨膨脹的能力，它表明方案投資的盈利能力，同時(shí)內(nèi)部收益率也表示項(xiàng)目操作過程中抗風(fēng)險(xiǎn)能力。比如內(nèi)部收益率10%，表示該項(xiàng)目操作過程中每年能承受貨幣最大貶值10%，或通貨膨脹10%，最大風(fēng)險(xiǎn)為10%。

當(dāng)內(nèi)部收益率大于基準(zhǔn)收益率時(shí)，說明投入資本可獲得大于預(yù)期的投資效果。內(nèi)部收益率越高則預(yù)期的投資效果越好，故以內(nèi)部收益率大的方案為優(yōu)。內(nèi)部收益率采用試差逐步逼近法和內(nèi)插法求算。

方案一：假定i=41%，SPWF4110=2.36

NPV=-90+38.72×2.36=1.38

假定i=42%， SPWF4110=2.31

NPV=-90+38.72×2.31=-0.58

依公式IRR =id+[ NPV d/（NPV g + NPV d）]*（ig - id）

IRR 1=41+[1.38/（0.58+1.38）]*（42-41）=41.64

方案二：假定i=47%， SPWF4710=2.08

NPV =-200+97.12×2.08=2.001

假定i=48%， SPWF4810=2.042

NPV =-200+97.12×2.042=-1.67

依公式IRR =id +[ NPV d/（︱NPV g︱+ NPV d）]*（ig - id）

IRR 2=47+[2.001/（1.67+2.001）]*（48-47）=47.55

見表2。

四、結(jié)束語(yǔ)

雖然方案二的一次性投資較方案一高，但通過兩個(gè)方案投資回收期、凈現(xiàn)值及凈現(xiàn)值率和內(nèi)部收益率的計(jì)算，從經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的時(shí)間性、價(jià)值性和比率性三個(gè)方面的指標(biāo)對(duì)比發(fā)現(xiàn)方案二優(yōu)于方案一，所以煙氣余熱深度利用節(jié)能的方案二應(yīng)為優(yōu)選方案。油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節(jié)能應(yīng)大力推廣采用煙氣冷凝技術(shù)的深度余熱回收節(jié)能方案。