區域供熱燃氣鍋爐房系統優化研究

王佳

摘 要：隨著改革開放和現代化建設的不斷發展，我國經濟社會取得了舉世矚目的成就，但與此同時，資源消耗急劇增加，環境壓力也越來越大。從“低碳”生活，到煤改氣工程的開展，都對城市鍋爐房供熱系統寄予了很大的期望。隨著我國能源結構的調整以及天然氣資源的開發和利用，天然氣將逐漸超越煤與石油在能源領域的主導地位，成為未來的主要消費能源，而燃氣鍋爐房也將逐步取代燃煤鍋爐房成為城市供熱系統的主要熱源，因此，對于不同供熱規模、不同供熱半徑的燃氣鍋爐房系統的優化研究，成為人們研究供熱節能的重要內容。

關鍵詞：區域供熱；燃氣鍋爐房；系統優化

1 引言

隨著“十二五”能源規劃的發布與實施，燃氣將逐步替代燃煤，成為城市供熱的主要能源，燃氣鍋爐房供熱也將成為城市供熱的主流，鼓勵和發展燃氣鍋爐房能取得很好的環境效益和節能效益，也將對改善城市環境、優化能源結構有著現實意義。通過對中小區域燃氣鍋爐房供熱系統配置和能耗的研究，在成熟的供熱理論及自控技術的基礎上，著重從系統形式及經濟性能兩個方面對供熱系統進行分析，希望能為以后相關技術的深入研究與城市熱網改造提供一定的參考價值。

2 燃氣鍋爐房研究存在的問題

在國內自改革開放以來，中國能源工業發展迅速，但結構一直很不合理，煤炭在一次能源生產和消費中的比重均高達72%。大量燃煤使大氣環境不斷惡化，發展清潔能源、調整能源結構已迫在眉睫。在已經出臺的十二五能源規劃的建議中，已經明確提出了對能源結構進行重大調整的發展思路。從嚴重依賴煤炭資源，向綠色、多元、低碳化能源發展；能源利用將進一步向節能、高效、清潔、低碳方向發展；堅持節約優先、高效經濟、合理調控供需；堅持環境與經濟雙贏，把天然氣作為能源結構調整的重點之一，確保其在未來能源領域的戰略支柱地位。天然氣資源充足，消費量也連年劇增，國內天然氣產量年均增長13%，2011年達到1025億立方米。天然氣消費量年均增長16%，2011年達到1307億立方米，已成為世界第四大天然氣消費國。

3 區域供熱燃氣鍋爐房系統優化實例

3.1 某區域燃煤鍋爐房現狀及運行財務數據

某區域現狀供熱面積75萬平方米，利用燃煤熱水鍋爐供熱，設有3臺14MW的燃煤熱水鍋爐，設計供、回水溫度115℃/70℃，設計壓力1.25MPa，年耗煤量為1.58萬噸，折合煤耗約為22.58kg/m2。其環保系統為麻石水膜脫硫除塵。風煙系統為鼓、引風機。化學水處理系統為鈉-氫離子交換樹脂水處理系統。

3.2 改造方案

根據鍋爐房現狀，考慮的改造原則是盡量利用原有設備及建筑，以最小的改動獲得最大效益。以此做出的改造方案為：在原有鍋爐基礎上進行改造，將原有燃煤鍋爐改造為3臺14MW燃氣鍋爐，設計供、回水溫度115℃/70℃；由于鍋爐房年限已久，考慮更換鍋爐循環水泵、補水泵、軟化除氧組合水箱、除氧器、除氧水泵等設備；原有控制系統全部改為DCS控制系統。天然氣由廠區門口現狀DN400次高壓A燃氣管線上接線，設計一根DN300中壓A燃氣管線至鍋爐房專用調壓箱，經調壓后供鍋爐房使用。

4 工程投資估算

4.1 投資估算編制范圍

熱力系統設備購置及安裝費用：包括熱水鍋爐、水泵、軟化、除氧組合水箱、全自動鈉離子交換器、通風系統軸流風機等；電氣系統設備購置及安裝費用：包括低壓配電柜、變頻柜、電容補償柜等；熱工控制系統設備購置及安裝費用：安全監控系統、節能群控系統、除氧控制系統、可燃氣體報警系統等；燃氣系統調壓站、閥門及流量計量裝置設備購置及安裝費用；建筑工程部分：包括新建鋼煙囪及原有鍋爐房的裝修，鍋爐房進行吸音減噪處理；鍋爐房與市政燃氣管線銜接工程。

4.2 投資估算編制說明

設備價格采用國內或合資企業優質設備詢價或參考類似工程估價；按照國家有關文件規定計取各項費用；資金籌措為全部貸款，年利率6.14%。投資估算。項目總投資1727.00萬元，其中工程費用1321.88萬元，其他費用224.72萬元，建設期利息49.85萬元，鋪底流動資金53.21萬元。項目單位投資。根據以上方案，項目的單位投資折合為41萬元/MW。一般燃氣鍋爐房的單位投資約45～55萬元/MW。由于本鍋爐房為煤改氣改造項目，充分利用了原有鍋爐房的部分設施及建設，故項目的單位投資低于正常建設的鍋爐房。

5 技術經濟分析

基礎數據。本鍋爐房只有居民用熱，熱指標取42W/m2，即單位面積耗熱量為0.34GJ；天然氣熱值取35.5MJ/m3，鍋爐熱效率92%，即1GJ熱量耗天然氣30.45Nm3；居民用燃氣鍋爐房補貼5.04元/m2。收入測算。本文供熱面積75萬平方米，年耗熱量25.5萬GJ，按照熱計量收費模式計取收入，即在12元/m2基價的基礎上，熱量收費為44.45元/GJ，項目年收入2033.48萬元；年補貼收入378萬元。成本測算。天然氣耗量：年耗氣量776.48萬Nm3，以現行購氣價格2.28元/Nm3計算；耗電、耗水費用：年耗電量89.25萬k Wh，購電價格0.78元/k Wh；年耗水量1.66萬t，購水價格5.6元/t；工資及福利：人員編制為6個技術人員，年工資4萬元；管理人員4人，年工資3.5萬元。年維修費：按照固定資產的0.8%計取；其他管理費；以年收入的0.5%計取；折舊與攤銷：建筑折舊年限30年，設備及安裝折舊20年，直線折舊法估算，殘值率5%；其他費用攤銷年限為8年；綜上計算，年經營成本1907萬元，折合74.64元/GJ；包含財務費用，年均總成本2020.8萬元，折合79.25元/GJ，其中，年可變成本1849.29萬元，合72.52元/GJ，年均固定成本171.5萬元，合6.73元/GJ。

6 結語

隨著我國能源結構的調整以及天然氣資源的開發和利用，天然氣將逐漸超越煤與石油在能源領域的主導地位，成為未來的主要消費能源。而隨著我過天然氣消費的日益增加，以及西氣東輸工程的順利進展，天然氣供應到越來越多的城市，燃氣鍋爐房的發展前景也會越來越廣闊。因此，對燃氣鍋爐房系統的課題研究具有非常重要的現實意義。同時也希望更多的單位和學者能關注到燃氣鍋爐房的發展及其在我國的推廣應用，推動城市供熱事業的發展。

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