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我國(guó)能源供應(yīng)以煤炭為主，燃煤鍋爐占鍋爐總數(shù)的83%，其中燃煤工業(yè)鍋爐更是我國(guó)主要的動(dòng)力設(shè)備。在國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能減排的政策下，許多地方政府要求企業(yè)將原有燃煤鍋爐更換為燃?xì)忮仩t，而此時(shí)企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)考慮，鍋爐煤改氣成為企業(yè)節(jié)省資金、工期短、見效快、切實(shí)可行首要選擇。

燃煤與燃?xì)忮仩t對(duì)比

1.1燃煤鍋爐運(yùn)行

據(jù)1998年工業(yè)普查統(tǒng)計(jì)，全國(guó)工業(yè)燃煤鍋爐保有量為52萬臺(tái)120萬蒸噸，其中70%是蒸汽鍋爐，其余是熱水鍋爐，年耗煤炭約4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。工業(yè)燃煤鍋爐雖型式各異，但它們的熱效率平均只有67%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低15～20個(gè)百分點(diǎn)，其主要原因是排煙熱損失和不完全燃燒熱損失過大。其一，發(fā)達(dá)國(guó)家燃煤工業(yè)鍋爐的過量空氣系數(shù)大多控制在1.3～1.5之間，中國(guó)實(shí)際運(yùn)行值平均高達(dá)2.0～3.0，過分過量空氣加大排煙熱損失；其二，英國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐煤渣含碳量設(shè)計(jì)要求在3%～5%之間，實(shí)際運(yùn)行控制在1.4%～2.5%之間，而中國(guó)燃煤工鍋爐煤渣含碳量設(shè)計(jì)薦8%～12%，實(shí)際運(yùn)行卻達(dá)到10%～27%。如此排煙熱損失和不完全燃燒熱損失浪費(fèi)驚人，節(jié)能潛力巨大。

1.2燃?xì)忮仩t運(yùn)行

天然氣是清潔環(huán)保的綠色能源，其主要成分是甲烷，是一種熱值高、燃燒穩(wěn)定、清潔環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源。采用天然氣作為燃料供暖，節(jié)能減排效果明顯，低碳效應(yīng)顯著。由于鍋爐是以天然氣為燃料，污染物的排放量大大降低，僅為常規(guī)燃煤鍋爐的1/10，脫硫效率可達(dá)99‰，二氧化硫排放在25mg/m?左右，氮氧化物排放只有常規(guī)供熱的15‰—20‰，耗水只有常規(guī)燃煤鍋爐的1/2—1/3,環(huán)保效益十分可觀。

1.3鍋爐煤改氣

燃煤工業(yè)鍋爐作為我國(guó)能源大戶，能源浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，同時(shí)燃煤工業(yè)鍋爐還排放大量的煙塵、SO2和NOx等污染物，也是我國(guó)大氣主要污染源之一。天然氣主要成分為CO2和H2O,并且無灰塵，作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的氣體燃料已經(jīng)被世界各國(guó)廣泛采用，鍋爐煤改氣采用天然氣取代燒煤作為鍋爐的燃料可以大大減輕對(duì)環(huán)境的污染。

燃?xì)夤峁?jié)能主要技術(shù)

2.1煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)

由于燃?xì)忮仩t未完全燃燒損失和灰渣的物理熱損失，所以燃?xì)忮仩t排煙熱損失占鍋爐總熱損失80%以上，合理控制排煙溫度將這部分熱量回收回來，對(duì)提高鍋爐熱效率、降低燃?xì)夂牧抗?jié)約能源將起很重要作用。首先，通過降低煙溫方式，排煙溫度可控制在70～80℃。經(jīng)過測(cè)試，降低煙溫20～50℃，可提高鍋爐熱效率1～3％；其次，通過水蒸氣冷凝成水的相變來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過測(cè)試可提高鍋爐熱效率3～5％。燃?xì)忮仩t本身的熱效率已經(jīng)達(dá)到90％，再通過采用煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)，在不影響鍋爐本身熱效率的前提下，再提高鍋爐熱效率3～8％，不失是一種投入最低、收益最大的節(jié)能方式。

2.2燃?xì)忮仩t房供熱集中控制系統(tǒng)

燃?xì)忮仩t的熱效率比燃煤鍋爐要高得多，一般可達(dá)到92%以上（大氣式燃燒的模塊鍋爐除外）。我們知道，鍋爐廠家所提供的鍋爐熱效率是在額定負(fù)荷下的熱效率，在實(shí)際運(yùn)行中，外界所需熱負(fù)荷始終是變化的，運(yùn)行的鍋爐不可能恒定在最佳工況點(diǎn)定負(fù)荷運(yùn)行。在鍋爐房設(shè)計(jì)中不僅要選擇熱效率高的鍋爐，同時(shí)也要采取措施提高鍋爐房的總熱效率。多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的鍋爐通過群控來提高鍋爐房總效率是必要的。所謂群控就是根據(jù)外界所需熱負(fù)荷的變化合理確定鍋爐運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，科學(xué)分配各運(yùn)行鍋爐的運(yùn)行熱負(fù)荷，盡量使每臺(tái)鍋爐都在最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，從而提高鍋爐房總熱效率。

效益分析

3.1負(fù)荷

比較在統(tǒng)計(jì)各種鍋爐的總?cè)萘看笮r(shí)，國(guó)際上通行用熱功率MW來表示。原有蒸汽鍋爐的容量為2t/h和4ffh，經(jīng)過估算，并考慮蒸汽鍋爐的熱效率較低，它們能提供的熱負(fù)荷約為4.2MW。然而現(xiàn)在通過設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇了700kw和2100kw的燃?xì)鉄崴仩t各一臺(tái)。總的制熱量為2.8MW，相比而言在負(fù)荷計(jì)算上做了大大的節(jié)約。

為什么原有系統(tǒng)設(shè)備的當(dāng)量熱負(fù)荷會(huì)高出那么多?

主要原因是：鍋爐容量?jī)?chǔ)備系數(shù)過高。熱負(fù)荷值是供熱設(shè)備容量選擇的重要依據(jù)，可是在采暖設(shè)計(jì)中普遍存在著負(fù)荷估算偏高的現(xiàn)象，或是人為地加大計(jì)算結(jié)果，寧大勿小，留作日后發(fā)展余地，或是設(shè)計(jì)過程中不進(jìn)行具體計(jì)算，采用指標(biāo)法進(jìn)行估算。經(jīng)實(shí)踐證明，目前采用的熱估算指標(biāo)，即使對(duì)我國(guó)的寒冷地區(qū)也偏高，對(duì)其一般地區(qū)就更是大大高于實(shí)際值了。雖然熱負(fù)荷取值已經(jīng)偏高，但基于長(zhǎng)久以來偏于安全的思想，在設(shè)備選型時(shí)常人為地進(jìn)一步加大安全裕量，按照所給范圍的上限值選取，導(dǎo)致鍋爐的儲(chǔ)備系數(shù)過高。其實(shí)由于鍋爐必須具備10％的超負(fù)荷運(yùn)行能力，其本身已經(jīng)具備一定的安全余量，這種做法完全沒有必要。實(shí)踐證明，負(fù)荷率為70％～100％是鍋爐的高效率運(yùn)行區(qū)間，低于60％鍋爐就處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。由于大部分鍋爐的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需要，鍋爐運(yùn)行中長(zhǎng)期處于低負(fù)荷狀態(tài)，造成熱效率普遍較低，不但增加了設(shè)備的初投資，而且造成了燃料的大量浪費(fèi)，增加了運(yùn)行管理費(fèi)用，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)工作造成了額外的壓力。

燃料消耗比較

原有燃煤蒸汽鍋爐消耗的煤量可以參照常用的樣本得到相同蒸發(fā)量的鍋爐所需要消耗的煤量。兩臺(tái)燃煤蒸汽鍋爐每小時(shí)消耗煤的量為1048kg，兩臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t每小時(shí)的耗氣量為688．4Nm3。

那么兩種燃料單位時(shí)間消耗的資金可以按照下面的簡(jiǎn)易公式計(jì)算：

A=BxQ(2-1)式中：A—燃料單位時(shí)間消耗的資金，元廂；B一燃料的價(jià)格，元瓜g或元，m3；Q—燃料的用量，kg/h或Nm3/h。對(duì)于AII煤，A1=0．66元/kg×1048kg/h=691.68元/h。對(duì)于城市天然氣，按照民用價(jià)格計(jì)算，A2=2.30元/Nm3×307.8Nm3/h=707.94元/h。由此可見，煤改氣后燃?xì)夂腿济旱馁M(fèi)用基本上是一致的。假設(shè)改造前后水泵的耗功率是一樣的，那么對(duì)于燃?xì)忮仩t，存在燃燒器的用電功率，一天按照8個(gè)小時(shí)正常工作時(shí)間，那么每天的電費(fèi)：A2,=0．8元/度×(1.1×8+4.0×8)=32.64元/天。然而原有燃煤鍋爐除了本體的配套輔機(jī)外，還涉及到破碎機(jī)、篩煤機(jī)等輔助設(shè)備的耗電率，大概10kwh/t左右，兩臺(tái)鍋爐則約為60kw，遠(yuǎn)大于燃?xì)忮仩t燃燒器的用電功率。那么每天的電費(fèi)：A1,=0.8元/度×(40×8+20×8)=384元/天。則燃煤每天費(fèi)用：A1+A1,=5917.4元/天，燃?xì)饷刻熨M(fèi)用：A2+A2,=5648.16元/天。

那么相比之下，可以認(rèn)為兩者每天的燃燒費(fèi)用是基本持平的。實(shí)際上提供相同熱負(fù)荷的前提下，燃煤的費(fèi)用比燃?xì)獾馁M(fèi)用低，這里不符合這一說法主要是因?yàn)樘峁┑呢?fù)荷不相等，原來燃煤蒸汽鍋爐的儲(chǔ)備系數(shù)是超出要求的。