燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析

鞠頌 李慧星

摘 要：目的 對燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐的投資與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益做對比分析，論證燃?xì)忮仩t替代燃煤鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和可行性。方法 結(jié)合工程實(shí)踐，對比燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐的一次投資費(fèi)用、投資回收年限和運(yùn)行費(fèi)用，評價(jià)將燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t后的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。結(jié)果 燃?xì)忮仩t一次投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、年供熱成本高于燃煤鍋爐。燃?xì)忮仩t的出力、環(huán)境效益和社會效益比燃煤鍋爐占有明顯優(yōu)勢，綜合效益高于燃煤鍋爐。結(jié)論 燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐綜合效益更佳。在燃煤鍋爐負(fù)荷不足，改造空間受限的條件下，采用燃?xì)忮仩t作為增容方案是切實(shí)可行的。

關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t 鍋爐出力 熱效率 減排 環(huán)保

中圖分類號：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0075-05

Abstract： Objectiveg： Compare the investment and operation economic benefits of gas boilers and coal-fired boilers， and demonstrate the economics and feasibility of replacing gas boilers with coal-fired boilers. Methods Combined with engineering practice， compare the investment cost， investment recovery period and operating cost of gas boilers and coal-fired boilers， and evaluate the economic， environmental and social benefits of converting coal-fired boilers into gas boilers. Results Gas boilers have higher investment costs， operating costs and annual heating costs than coal-fired boilers. The environmental and social benefits of gas-fired boilers have a clear advantage over coal-fired boilers， and the overall benefits are higher than that of coal-fired boilers. Conclusions Gas boilers have better overall benefits than coal-fired boilers. Under the condition that the coal-fired boiler has insufficient load and the transformation space is limited， it is feasible to use the gas boiler as the capacity-increasing scheme.

Key Words： Gas boiler； Boiler output； Thermal efficiency； Emission reduction； Environmental protection

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，霧霾問題也變得越來越嚴(yán)重，不僅霧霾天氣出現(xiàn)的頻率越來越高，而且在嚴(yán)重程度上也比以前有所增大，嚴(yán)重危害人們身體健康，因此治理霧霾天氣造成的環(huán)境污染問題迫在眉睫。在北方，冬季供暖燃煤是造成霧霾的主要原因，一方面煤的燃燒必然會導(dǎo)致二氧化硫和其他煙塵、粉塵等大量污染物的排放，燒煤取暖勢必會加劇霧霾天氣的形成與惡化；另一方面，煤炭資源屬于不可再生資源，多年對煤炭的過度開發(fā)使用，也導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，資源面臨枯竭。實(shí)施煤改清潔能源是治理霧霾的一個有效手段。為改善大中型城市的大氣污染狀況，我國調(diào)整了燃料政策，鼓勵公共企業(yè)事業(yè)單位使用天然氣，同時也促進(jìn)了燃?xì)忮仩t的發(fā)展。在西氣東輸?shù)恼哂绊懴拢珖烊粴庠葱纬删W(wǎng)絡(luò)，豐富的天然氣資源給我國很多地區(qū)提供了“煤改氣”的可能，燃?xì)忮仩t已在國內(nèi)很多地區(qū)得到了較好的應(yīng)用。在原有鍋爐房面積受限，鍋爐出力不足的情況下，很多企業(yè)選擇將部分或全部鍋爐改造為占地面積更小，熱效率更高的燃?xì)忮仩t。這里我們以燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t的實(shí)際工程項(xiàng)目為研究對象，對比燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐的一次投資費(fèi)用以及運(yùn)行一個采暖期的總能耗和運(yùn)行費(fèi)用。分析在鍋爐改造項(xiàng)目中選擇將燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。

1 燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐系統(tǒng)差別分析

燃?xì)忮仩t系統(tǒng)圖如圖1所示。

燃煤鍋爐系統(tǒng)圖如圖2所示。

如圖1、圖2所示，燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐系統(tǒng)設(shè)備主要差別有以下幾個方面。

（1）燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐增加了天然氣調(diào)壓站、除氧泵等設(shè)備。

（2）燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐節(jié)省了爐排、空氣預(yù)熱器、省煤器、鼓引風(fēng)機(jī)、除渣設(shè)備、脫硫除塵器、煙囪等大型設(shè)備設(shè)施，因而大大節(jié)省了鍋爐用房面積，布置更為靈活，也相應(yīng)節(jié)省了房產(chǎn)和用地投資費(fèi)用。

（3）燃煤鍋爐輔機(jī)中的麻石脫硫除塵器、除渣機(jī)、沉渣池、軟化水處理、風(fēng)機(jī)冷卻等需要用到自來水，產(chǎn)生水費(fèi)和相應(yīng)的水處理費(fèi)用，而燃?xì)忮仩t用水費(fèi)用很少。

（4）燃煤鍋爐的鼓引風(fēng)機(jī)、給水泵、上煤皮帶等用電量較大，而燃?xì)忮仩t配套設(shè)備用電量相對較小。

下面我們通過工程項(xiàng)目實(shí)例來分析對比燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐的一次投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。

2 項(xiàng)目概況

本文研究的項(xiàng)目改造前有4臺35T和3臺10T燃煤蒸汽鍋爐，用于實(shí)供面積約231m2的居民冬季采暖。鍋爐房平面布置圖如圖3所示。

原3臺10T燃煤蒸汽鍋爐位置在圖中“預(yù)留廠房”內(nèi)。

改造前存在問題如下。

2.1 環(huán)境污染

該集中供熱系統(tǒng)的脫硫除塵設(shè)施因場地所限，排煙通道設(shè)置角度不佳，導(dǎo)致嚴(yán)重影響煙氣脫硫效果，煙氣排放不達(dá)標(biāo)，屢次因環(huán)保不達(dá)標(biāo)被處罰。

2.2 維護(hù)成本高

因排煙溫度過高，袋式除塵器的布袋屢屢被燒壞，而必須更換除塵布袋，除塵布袋價(jià)格較高，從而提高了維修成本且供熱效果差。

2.3 出力低，供熱量不足

因供暖區(qū)域新增接網(wǎng)面積逐年增加，原有鍋爐房鍋爐容量小，加上該集中供熱系統(tǒng)鍋爐出力低等原因，導(dǎo)致該供熱系統(tǒng)不足以滿足全部用戶供熱需求，用戶室溫不達(dá)標(biāo)，供熱投訴率較高。

2.4 政策原因

按照市里拆小聯(lián)大政策，需拆除10T以下小型燃煤鍋爐。3臺10T燃煤蒸汽鍋爐被責(zé)令停用，近幾年一直未運(yùn)行。

3 燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐成本與經(jīng)濟(jì)對比分析：

燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐成本與經(jīng)濟(jì)對比分析主要包括一次投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。一次投資費(fèi)用包括鍋爐設(shè)備費(fèi)用、鍋爐輔機(jī)費(fèi)用、鍋爐房房產(chǎn)及土地征用費(fèi)用等。運(yùn)行費(fèi)用包括燃料費(fèi)、水費(fèi)、鍋爐機(jī)組消耗電費(fèi)、灰渣處理費(fèi)、環(huán)保費(fèi)、設(shè)備維修費(fèi)和鍋爐房管理人員及司爐工工資。

將新建20T燃?xì)庹羝仩t與其他熱源廠20T燃煤鍋爐和的一次投資費(fèi)用對比見表1。

企業(yè)年收益為5260.7萬元，3臺20t/h燃?xì)庹羝仩t一次投資費(fèi)用為893.93萬元，3臺20t/h燃煤蒸汽鍋爐一次投資費(fèi)用為858.2萬元，在考慮鍋爐用房費(fèi)用、場地建設(shè)費(fèi)用和煙囪建設(shè)費(fèi)用的條件下燃?xì)忮仩t的一次投資費(fèi)用略高于燃煤鍋爐。兩者投資回收期均少于1年。

燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐運(yùn)行費(fèi)用對比見表2。

燃?xì)忮仩t運(yùn)行費(fèi)用為1239.97萬元/a，平均單臺619.99萬元/a；燃煤鍋爐運(yùn)行費(fèi)用為2785.75萬元/a，平均單臺鍋爐928.58萬元/a，隨著使用年限推移運(yùn)行費(fèi)用會出逐年遞增。

4 經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

增加3臺20t/h燃?xì)忮仩t后，原4臺35T燃煤蒸汽鍋爐比改造前節(jié)省耗煤量為6019.2t，節(jié)省燃煤費(fèi)用為361.2萬元。

4臺35T燃煤蒸汽鍋爐年供熱熱值為205488T，單臺燃煤鍋爐年平均供熱值51372T；2臺20T燃?xì)庹羝仩t年供熱熱值為2220T，單臺燃?xì)忮仩t年平均供熱值1110T。3臺20T燃煤蒸汽鍋爐年供熱熱值為79259T；20T燃煤蒸汽鍋爐單臺年供熱熱值為26419.89T。

燃?xì)庹羝仩t運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算公式如下：

燃?xì)庹羝仩t年運(yùn)行費(fèi)用=鍋爐小時燃?xì)夂牧恐怠铃仩t噸位×用氣小時數(shù)×用氣天數(shù)×0.55×燃?xì)馐蹆r(jià)

燃?xì)庹羝仩t3臺，其中兩用一備，全年用氣時間150d。天然氣售價(jià)3.6元/Nm3， 鍋爐小時燃?xì)夂牧恐导s1500m3/臺。

改造后實(shí)際燃?xì)夂牧浚涸摴釁^(qū)域一個采暖期的燃?xì)鈱?shí)際耗量為3359439Nm3，燃?xì)鈫蝺r(jià)為3.6元/Nm3，改造后燃料費(fèi)約為1209.4萬元。

代入公式得：

2×1500×20×用氣小時數(shù)×150×3.6=1209.4萬元

經(jīng)計(jì)算可得：日平均用氣小時數(shù)約0.37h，折合22.4分鐘。

燃?xì)庹羝仩t出力可達(dá)到20T/h。

4臺35T燃煤蒸汽鍋爐平均出力14.27T/h。

3臺20T燃煤蒸汽鍋爐平均出力17.2T/h。

將燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐的一次投資、運(yùn)行費(fèi)用、供熱量和供熱費(fèi)用進(jìn)行對比，結(jié)果見表3。

年供熱費(fèi)用為一次投資金額均攤到10年使用期之后加上年運(yùn)行費(fèi)用。

經(jīng)計(jì)算對比，燃?xì)忮仩t在實(shí)際每天運(yùn)行約0.37h的年供熱成本是滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的供熱成本的2倍。燃?xì)忮仩t供熱成本高于燃煤鍋爐的供熱成本。

4.2 環(huán)境效益

參照GB 13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，大氣污染物基準(zhǔn)含氧量排放濃度折算方法，計(jì)算方法如式⑴。

式中，ρ為大氣污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度，mg/m3；ρ'為實(shí)測的大氣污染物排放濃度，mg/m3；（O2）為實(shí)測含氧量，%；（O2）為基準(zhǔn)氧含量，%（燃?xì)忮仩t為3.5%）。

折算后NOX實(shí)際排放濃度值為51.5mg/m3，遠(yuǎn)低于新建鍋爐氮氧化物排放限值為200mg/m3的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。由于燃?xì)庹羝仩t所用燃?xì)獾牧蚝考邦w粒物含量幾乎為零，故不存在SO2及顆粒物污染排放。

改造前該集中供熱系統(tǒng)顆粒物排放濃度為29mg/m3，SO2排放濃度為122mg/m3，NOX排放濃度為198mg/m3。

燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐產(chǎn)生的噪聲低。天然氣為清潔能源，燃?xì)忮仩t不會像燃煤鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行時產(chǎn)生大量煙塵、二氧化硫及氮氧化物等大氣污染主要?dú)怏w，燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t對環(huán)境有很大改善。

4.3 社會效益

由燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t后，可大幅度提高鍋爐出力和熱效率，提高供熱質(zhì)量的同時也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。經(jīng)過一個采暖期的入戶室溫調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示該鍋爐房供熱范圍內(nèi)用戶室溫由改造前的16℃～20℃，提高到了20℃～23℃，解決了該供暖區(qū)域常年用戶室溫達(dá)標(biāo)率不夠的情況。煤改氣后年供熱熱值比較：改造前205488kJ，改造后207708kJ，熱用戶整個采暖期投訴率由改造前的11‰降為5‰。

5 結(jié)語

經(jīng)過對比分析，燃?xì)忮仩t一次投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都比燃煤鍋爐高，但燃煤鍋爐的運(yùn)行為了達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，其系統(tǒng)必須加裝脫硫、脫硝和除塵設(shè)備。這些環(huán)保設(shè)施的投資和運(yùn)行費(fèi)用都很高而且運(yùn)行時往往還會產(chǎn)生對環(huán)境的二次污染。而燃?xì)忮仩t燃用的天然氣是清潔能源，排放物對環(huán)境的污染較小，又具有運(yùn)行效率高、鍋爐出力高、運(yùn)行更節(jié)能、所需占地小、能改善工作環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，比燃煤鍋爐綜合效益更佳。在燃煤鍋爐負(fù)荷不足，改造空間受限的條件下，采用燃?xì)忮仩t作為增容方案是切實(shí)可行的。燃?xì)忮仩t是燃煤鍋爐的有效環(huán)保替代產(chǎn)品，在城市區(qū)域供熱中應(yīng)用潛力巨大。

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