• 燃氣人必讀:鍋爐煤改氣綜合經濟分析

    發布時間:2017年04月25日

    一、直接經濟比較:

    煤的價格比天然氣便宜,原煤的低位發熱值為5000大卡/公斤,目前大約1200元/噸,1.20元/公斤;而天然氣的低位發熱值為8600大卡/立方,目前市場上非居民用戶單價是4元/立方;直接比較,產生相同熱量煤與天然氣所需花費金額比約為1:2。所以燃氣鍋爐運行成本遠遠高于燃煤鍋爐,成本大約增加了一倍。

     其實上述觀點是完全錯誤的:1、首先,上述觀點忽視了鍋爐熱效率因素,即室燃型的燃氣鍋爐的熱效率要遠高于以層燃型為主的燃煤鍋爐,以目前小型燃煤鍋爐為例;實際運行時,各風室之間竄風,火焰不能集中在主燃區,使得前后拱無法發揮應有的作用,燃燒效率大幅度降低。2、其次,是使用煤種與設計煤種往往不符,目前實際市場所供應的燃煤質量參差不齊,很難保證鍋爐設計煤種要求,當使用熱值及揮發份均高于設計煤種的燃煤時,易使煤層結焦,燒壞爐排、擋渣器、煤閘板等,而使用低于設計煤種的燃煤時,會使爐膛溫度降低、火床縮短,鍋爐出力及熱效率遠達不到要求。這是造成鍋爐熱效率低的另一項重要原因;3、再次,燃煤鍋爐因受熱面積灰,影響傳熱,燃煤中的含有的硫,使得煙氣露點升高,造成受熱面積灰與腐蝕,其熱效率可下降20%左右。
      由于上述諸多原因,一般燃煤鍋爐熱效率僅為55%,管理狀況差的鍋爐甚至不到45%,導致大量的能耗損失。
      燃氣鍋爐目前以中心室燃回流型濕背式鍋爐為主。免去了引風機,運行時爐膽內為正壓燃燒,煙氣流程仍為三回程,根據燃料與風量的比例關系進行自動調風,確保燃料充分燃燒;當煙氣到達鍋爐尾部煙道位置時,其可燃物含量接近于零,煙溫也降至170℃以下。不存在燃煤鍋爐常見的布風不均、受熱面積灰、煙氣短路、使用非設計燃料等問題,所以熱效率一般都在95%以上,有的甚至達到98%,這是燃煤鍋爐根本無法比擬的。

    所以僅考慮熱效率單一因素計算,產生相同熱量煤與天然氣所需花費金額比約為3:4;即直接經濟分析使用天然氣比使用燃煤需增加支出三分之一左右。

    二、設備投資和維護保養對比
    燃煤鍋爐有上煤系統、鏈條爐排裝置、出渣系統等眾多機械傳動部位。鍋爐運行時,各類意想不到的機械故障隨時可能發生,而且搶修起來工作量大,僅更換一塊從動爐排片,就需要四五個小時。為了防止采暖期可能出現的,夏季設備故障,就要進行徹底地檢修,重新解體組裝。一臺普通的四噸快裝鏈條鍋爐,主輔機每年設備檢修費平均為4萬元左右。但機械故障仍很難避免。所以一般的燃煤鍋爐房都有備用鍋爐以防不測! 

    與此相比,燃氣鍋爐輔機系統非常簡單,完全省略了上煤系統、爐排裝置,出渣系統、引風機和除塵設施,將送風機與燃料輸送系統組合為一體,成為燃燒機,燃燒機結構緊湊,體積很;目前新裝燃氣鍋爐所用燃燒機技術成熟,產品質量穩定,耐用度很高,投用后五年之內可確保不出任何故障。而且由于燃燒機體積小,出故障后可將整機拆下送專門檢修點。
      燃氣鍋爐房內除燃燒機和給水泵外,無任何其它機械傳動裝置,機械傳動裝置故障率極低,所以此類鍋爐房一般不需要備用鍋爐,可節省大量投資。

    三、安全性能比較
    按現行燃氣鍋爐工程所采用的技術規范,要求鍋爐所使用的燃燒機具有全套可靠性能高的燃料自動檢漏系統、點火程序控制系統和熄火保護系統等。全套安全聯鎖保護系統在隨同主機一起出廠前均由鍋爐監察部門鑒定合格,同時各級鍋檢部門在每年對鍋爐的例檢中都要嚴格按程序作現場功能檢驗,確保其絕對靈敏可靠。

    同時按國家相關燃氣法規規定,天然氣管網工程建設時必須同時加裝燃氣泄漏報警裝置,并與緊急切斷閥和強制排風設施聯鎖。而燃煤鍋爐一般未按法規要求安裝高低水位報警和極限低水位聯鎖保護裝置的情況相當普遍,即使安裝了上述安全保護裝置,由于長期不作現場功能檢驗,在緊急時刻也不能起保護作用。

    四、其余相關經濟性能對比
    燃煤鍋爐本體體積要比同樣蒸發量的燃氣鍋爐大1.5~2倍,而且在鍋爐后部還要設置除塵器、煙道、引風機和占地面積很大的堆煤場和渣場,如一臺4 t/h的層燃鍋爐就需要總面積超過200 平方的煤場和渣場。相比之下,燃氣鍋爐房總占地面積僅為同樣蒸發量的層燃鍋爐房的1/10。
      同時,每年各地環保部門均要對層燃鍋爐的煙塵排放超標收費,每天大量的堆煤、除渣、清灰等工作都需要認真考慮。

    五、綜合經濟分析

    綜合上述理由對燃煤鍋爐與燃氣鍋爐做投資及運營成本的經濟分析如下:

    1、燃煤鍋爐與燃氣鍋爐投資比較:

    鍋爐的設置費主要包括鍋爐設備費、配套輔機費、土地征費、

    鍋爐房土建投資及其它相關費用。天然氣管網建設和開戶費用由于涉及到項目具體的工藝流程和安全要求,暫不列入此處

    現以4t/h燃煤鍋爐與燃氣鍋爐進行投資分析如下:
                 4t/h燃煤鍋爐與天然氣鍋爐投資分析表

    設備名稱

    燃煤鍋爐4t/h

    燃氣鍋爐4t/h

    占地面積(㎡)

    費用(萬元)

    占地面積(㎡)

    費用(萬元)

    鍋爐主機含水處理多管除塵

    400

    37

    60

    38

    鍋爐房工藝設計及安裝、調試軟水相等


    3


    0.5

    輔機房

    50


    25


    煙囪除塵器占地





    鍋爐房土建

    450

    49

    85

    8.5

    鍋爐房總投資


    89


    47

    4t/h燃煤鍋爐要比同等負荷的燃氣鍋爐多(89-47)=42萬元。

    考慮到天然氣管網建設費用和天然氣使用開戶費用,我們認為燃煤鍋爐與燃氣鍋爐的投資相比,差別不大。

    2、燃煤鍋爐與燃氣鍋爐運行費比較

    現以某能源使用企業的三臺4t/h燃煤鍋爐與燃氣鍋爐進行運行費用分析如下:
       據燃煤與天然氣相關的數據并參考熱力設計手冊,經計算可得出單臺同等熱負荷的燃氣鍋爐與燃煤鍋爐運行費用對比分析如下表:

    項目內容

    燃煤鍋爐

    燃氣鍋爐

    (4t/h)

    (4t/h)

    鍋爐及輔機的耗電量(0.8/度)

    36.7kw

    15kw

    8.7萬元

    3.6萬元

    燃料費用 煤:1200元/噸
     天然氣:4元/m3

    314萬元

    353萬元

    鍋爐管理人員及工人人工費用

    (2萬元/人)

    按年平均4人:
     4×2=8萬元

    定員1人:

    1×2=2萬元

    日常維修費用

    4萬元

    0.2萬元

    燃料廢物處理費用

    環保費用

    注明:鍋爐運行時間按全年3000小時計算

          燃氣鍋爐產生單位蒸汽小時用氣量約約70方每小時

    燃煤鍋爐產生單位蒸汽小時用煤量約120千克每小時

    燃煤鍋爐熱效率為55%

    燃氣鍋爐熱效率為95%

     

    從運行費可看出如果企業有三臺4t/h的燃煤鍋爐年總的運行費為(8.7+314) ×3+8+4=980萬元,同等熱負荷的燃氣鍋爐年總的運行費用為(3.6+353) ×3+2+0.2=1072萬元。由此看出以企業三臺4T鍋同時運行的話,采用燃氣鍋爐的運行成本比燃煤鍋爐高約9%左右。(比較中不包括每年遞增的排污治理等環保費用)

       

    六、燃煤鍋爐改燃氣鍋爐技術上的可行性:

    燃煤鍋爐變燃氣鍋爐有兩種更換方式:

    第一種方式是把原燃煤鍋爐通過技術改造變成燃氣鍋爐,第二種方式則根據原燃煤鍋爐出力等技術參數徹底淘汰燃煤鍋爐,買一臺同樣效果的燃氣鍋爐。但這兩種方式都要對原有廠房,水泵房、防爆措施等技術改造。從使用的安全性和長期效益上來考慮,建議采用徹底改造的方案進行鍋爐的使用能源改造。

    A、燃煤鍋爐通過技術改造轉變成燃氣鍋爐(1)根據用戶使用燃料的類別不同,如油、人工煤氣、天然氣應對不同的燃料,應用必要的分析資料:煤油、柴油應有發熱量和密度,燃氣應有發熱量、供氣壓力和密度。(2)根據鍋爐性能及爐膛結構來選擇燃油燃燒器中噴咀霧化方式或燃氣燃燒器的類型。(3)燃燒器輸出功率應與鍋爐額定出力相匹配,選擇好火焰的形狀,如長度和直徑,使之與爐膛結構相適應,從火炬根部供給燃料所需要的空氣,使油霧或燃氣與空氣迅速均勻混合,保證燃燒完全。(4)燃氣鍋爐的燃燒器可以根據不同燃料的熱值、熱負荷、壓力和燃燒勢而更新設計,滿足了燃燒器穩定燃燒的需要。(5)燃煤鍋爐的煤斗位置可放置燃氣燃燒器,爐膛的爐篦及活動鏈條去掉后改成燃氣雙回程加熱裝置。(6)爐膛設置二次輻射面并設置煙道調節風板和防爆門。(7)公共軟水部分均可與燃氣鍋爐通用。

    B、改造中應注意的問題:(1)消防安全方面:燃氣鍋爐房屬于甲類廠房以及耐火等級不低于二級,消防安全方面遠遠高于燃煤鍋爐廠房,因此把燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐時,鍋爐廠房應重新按規范進行改造,注意防爆抗耐火級的選擇。(2)自動控制方面:應特別注意鍋爐水位自動聯鎖保護,以及燃氣鍋爐熄火自動保護,蒸汽壓力、燃氣壓力、風壓低等自動聯鎖保護,在自動控制程度方面燃氣鍋爐要遠遠高于燃煤鍋爐。(3)鍋爐房與調壓室設置兩路可燃氣體報警裝置,報警系統應與緊急切斷閥和強制排風設施聯鎖。

     

    結論:
      通過以上分析可以看出燃煤鍋爐改燃氣鍋爐在技術上是完全可行的,并且改裝后的燃氣鍋爐采用智能控制,操作安全穩定,熱效率遠遠高于燃煤鍋爐,據統計燃煤鍋爐的平均熱效率為55左右,燃氣鍋爐的平均熱效率達95左右。燃氣鍋爐的綜合投資要比燃煤鍋爐低,雖然運行費用高于燃煤鍋爐,但燃煤鍋爐的日常污染處理費等環保費卻逐年遞增,且燃煤鍋爐故障率遠高于燃氣鍋爐,給企業帶來停產損失。因此,燃氣鍋爐的綜合效益要明顯優于燃煤鍋爐,而從環保效益和社會綜合效益上來講,兩者根本是沒有可比性的。從目前全國各地鍋爐實際發展趨勢來看,燃氣鍋爐正以其占地少,自動化程度高,無污染,綜合效益好等優點逐步取代燃煤鍋爐。

    附:

    某能源使用企業的一臺1t/h燃煤鍋爐與燃氣鍋爐進行運行費用分析如下:
       據燃煤與天然氣相關的數據并參考熱力設計手冊,經計算可得出單臺同等熱負荷的燃氣鍋爐與燃煤鍋爐運行費用對比分析如下表:

    項目內容

    燃煤鍋爐

    燃氣鍋爐

    (1t/h)

    (1t/h)

    鍋爐及輔機的耗電量(0.8/度)

    27.5kw

    10kw

    13.8

    13萬元

    燃料費用 煤:1200元/噸
     天然氣:4元/m3

    78.5萬元

    88.4萬元

    鍋爐管理人員及工人人工費用

    (2萬元/人)

    按年平均2人:
     2×2.5=5萬元

    定員1人:

    1×2.5=2.5萬元

    日常維修費用

    1.5萬元

    0.1萬元

    停機損失

    燃料廢物處理費用

    環保費用

    注明:鍋爐運行時間按全年3000小時計算

          燃氣鍋爐產生單位蒸汽小時用氣量約約70方每小時

    燃煤鍋爐產生單位蒸汽小時用煤量約170千克每小時

    燃煤鍋爐熱效率為55%

    燃氣鍋爐熱效率為95%



    從運行費可看出該企業的一臺1t/h的燃煤鍋爐年總的運行費為13.8+74.3+5+1.5=94.6萬元,同等熱負荷的燃氣鍋爐年總的運行費用為13+86.4+2.5+0.1=102萬元。由此看出以企業采用燃氣鍋爐的運行成本比燃煤鍋爐高約7.3%左右。(比較中不包括每年遞增的排污治理等環保費用)




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