锅炉煤改气综合经济分析

当前位置: 首页 > 技术交流 > 供热技术 > 详情
锅炉煤改气综合经济分析
来源:  作者:   日期:2017-07-27  浏览:3159


一、直接经济比较:

      煤的价格比天然气便宜,原煤的低位发热值为5000大卡/公斤,目前大约1200元/吨,1.20元/公斤;而天然气的低位发热值为8600大卡/立方,目前市场上非居民用户单价是4元/立方;直接比较,产生相同热量煤与天然气所需花费金额比约为1:2。所以燃气锅炉运行成本远远高于燃煤锅炉,成本大约增加了一倍。

      其实上述观点是完全错误的1、首先,上述观点忽视了锅炉热效率因素,即室燃型的燃气锅炉的热效率要远高于以层燃型为主的燃煤锅炉,以目前小型燃煤锅炉为例;实际运行时,各风室之间窜风,火焰不能集中在主燃区,使得前后拱无法发挥应有的作用,燃烧效率大幅度降低。2、其次,是使用煤种与设计煤种往往不符,目前实际市场所供应的燃煤质量参差不齐,很难保证锅炉设计煤种要求,当使用热值及挥发份均高于设计煤种的燃煤时,易使煤层结焦,烧坏炉排、挡渣器、煤闸板等,而使用低于设计煤种的燃煤时,会使炉膛温度降低、火床缩短,锅炉出力及热效率远达不到要求。这是造成锅炉热效率低的另一项重要原因;3、再次,燃煤锅炉因受热面积灰,影响传热,燃煤中的含有的硫,使得烟气露点升高,造成受热面积灰与腐蚀,其热效率可下降20%左右。
  由于上述诸多原因,一般燃煤锅炉热效率仅为55%,管理状况差的锅炉甚至不到45%,导致大量的能耗损失。
  燃气锅炉目前以中心室燃回流型湿背式锅炉为主。免去了引风机,运行时炉胆内为正压燃烧,烟气流程仍为三回程,根据燃料与风量的比例关系进行自动调风,确保燃料充分燃烧;当烟气到达锅炉尾部烟道位置时,其可燃物含量接近于零,烟温也降至170℃以下。不存在燃煤锅炉常见的布风不均、受热面积灰、烟气短路、使用非设计燃料等问题,所以热效率一般都在95%以上,有的甚至达到98%,这是燃煤锅炉根本无法比拟的。

      所以仅考虑热效率单一因素计算,产生相同热量煤与天然气所需花费金额比约为3:4;即直接经济分析使用天然气比使用燃煤需增加支出三分之一左右。

二、设备投资和维护保养对比

       燃煤锅炉有上煤系统、链条炉排装置、出渣系统等众多机械传动部位。锅炉运行时,各类意想不到的机械故障随时可能发生,而且抢修起来工作量大,仅更换一块从动炉排片,就需要四五个小时。为了防止采暖期可能出现的,夏季设备故障,就要进行彻底地检修,重新解体组装。一台普通的四吨快装链条锅炉,主辅机每年设备检修费平均为4万元左右。但机械故障仍很难避免。所以一般的燃煤锅炉房都有备用锅炉以防不测。

与此相比,燃气锅炉辅机系统非常简单,完全省略了上煤系统、炉排装置,出渣系统、引风机和除尘设施,将送风机与燃料输送系统组合为一体,成为燃烧机,燃烧机结构紧凑,体积很小;目前新装燃气锅炉所用燃烧机技术成熟,产品质量稳定,耐用度很高,投用后五年之内可确保不出任何故障。而且由于燃烧机体积小,出故障后可将整机拆下送专门检修点。

燃气锅炉房内除燃烧机和给水泵外,无任何其它机械传动装置,机械传动装置故障率极低,所以此类锅炉房一般不需要备用锅炉,可节省大量投资。

三、安全性能比较

按现行燃气锅炉工程所采用的技术规范,要求锅炉所使用的燃烧机具有全套可靠性能高的燃料自动检漏系统、点火程序控制系统和熄火保护系统等。全套安全联锁保护系统在随同主机一起出厂前均由锅炉监察部门鉴定合格,同时各级锅检部门在每年对锅炉的例检中都要严格按程序作现场功能检验,确保其绝对灵敏可靠。

同时按国家相关燃气法规规定,天然气管网工程建设时必须同时加装燃气泄漏报警装置,并与紧急切断阀和强制排风设施联锁。而燃煤锅炉一般未按法规要求安装高低水位报警和极限低水位联锁保护装置的情况相当普遍,即使安装了上述安全保护装置,由于长期不作现场功能检验,在紧急时刻也不能起保护作用。

四、其余相关经济性能对比

        燃煤锅炉本体体积要比同样蒸发量的燃气锅炉大1.5~2倍,而且在锅炉后部还要设置除尘器、烟道、引风机和占地面积很大的堆煤场和渣场,如一台4 t/h的层燃锅炉就需要总面积超过200 平方的煤场和渣场。相比之下,燃气锅炉房总占地面积仅为同样蒸发量的层燃锅炉房的1/10。

同时,每年各地环保部门均要对层燃锅炉的烟尘排放超标收费,每天大量的堆煤、除渣、清灰等工作都需要认真考虑。

五、综合经济分析

        综合上述理由对燃煤锅炉与燃气锅炉做投资及运营成本的经济分析如下:

1、燃煤锅炉与燃气锅炉投资比较:

       锅炉的设置费主要包括锅炉设备费、配套辅机费、土地征费、锅炉房土建投资及其它相关费用。天然气管网建设和开户费用由于涉及到项目具体的工艺流程和安全要求,暂不列入此处。        现以4t/h燃煤锅炉与燃气锅炉进行投资分析如下:

       4t/h燃煤锅炉与天然气锅炉投资分析表

设备名称

燃煤锅炉4t/h

燃气锅炉4t/h

占地面积(㎡)

费用(万元)

占地面积(㎡)

费用(万元)

锅炉主机含水处理多管除尘

400

37

60

38

锅炉房工艺设计及安装、调试软水相等

 

3

 

0.5

辅机房

50

 

25

 

烟囱除尘器占地

 

 

 

 

锅炉房土建

450

49

85

8.5

锅炉房总投资

 

89

 

47

4t/h燃煤锅炉要比同等负荷的燃气锅炉多(89-47)=42万元。

考虑到天然气管网建设费用和天然气使用开户费用,我们认为燃煤锅炉与燃气锅炉的投资相比,差别不大。

2、燃煤锅炉与燃气锅炉运行费比较

现以某能源使用企业的三台4t/h燃煤锅炉与燃气锅炉进行运行费用分析如下:
        据燃煤与天然气相关的数据并参考热力设计手册,经计算可得出单台同等热负荷的燃气锅炉与燃煤锅炉运行费用对比分析如下表:

项目内容

燃煤锅炉

燃气锅炉

(4t/h)

(4t/h)

锅炉及辅机的耗电量(0.8元/度)

36.7kw

15kw

8.7万元

3.6万元

燃料费用 煤:1200元/吨
 天然气:4元/m3

314万元

353万元

锅炉管理人员及工人人工费用

(2万元/人)

按年平均4人:
 4×2=8万元

定员1人:

1×2=2万元

日常维修费用

4万元

0.2万元

燃料废物处理费用

环保费用

注明:锅炉运行时间按全年3000小时计算

      燃气锅炉产生单位蒸汽小时用气量约约70方每小时

燃煤锅炉产生单位蒸汽小时用煤量约120千克每小时

燃煤锅炉热效率为55%

燃气锅炉热效率为95%


       从运行费可看出如果企业有三台
4t/h的燃煤锅炉年总的运行费为(8.7+314) ×3+8+4=980万元,同等热负荷的燃气锅炉年总的运行费用为(3.6+353) ×3+2+0.2=1072万元。由此看出以企业三台4T锅同时运行的话,采用燃气锅炉的运行成本比燃煤锅炉高约9%左右。(比较中不包括每年递增的排污治理等环保费用)


六、燃煤锅炉改燃气锅炉技术上的可行性:

        燃煤锅炉变燃气锅炉有两种更换方式:

       第一种方式是把原燃煤锅炉通过技术改造变成燃气锅炉,第二种方式则根据原燃煤锅炉出力等技术参数彻底淘汰燃煤锅炉,买一台同样效果的燃气锅炉。但这两种方式都要对原有厂房,水泵房、防爆措施等技术改造。从使用的安全性和长期效益上来考虑,建议采用彻底改造的方案进行锅炉的使用能源改造。

       A、燃煤锅炉通过技术改造转变成燃气锅炉(1)根据用户使用燃料的类别不同,如油、人工煤气、天然气应对不同的燃料,应用必要的分析资料:煤油、柴油应有发热量和密度,燃气应有发热量、供气压力和密度。(2)根据锅炉性能及炉膛结构来选择燃油燃烧器中喷咀雾化方式或燃气燃烧器的类型。(3)燃烧器输出功率应与锅炉额定出力相匹配,选择好火焰的形状,如长度和直径,使之与炉膛结构相适应,从火炬根部供给燃料所需要的空气,使油雾或燃气与空气迅速均匀混合,保证燃烧完全。(4)燃气锅炉的燃烧器可以根据不同燃料的热值、热负荷、压力和燃烧势而更新设计,满足了燃烧器稳定燃烧的需要。(5)燃煤锅炉的煤斗位置可放置燃气燃烧器,炉膛的炉篦及活动链条去掉后改成燃气双回程加热装置。(6)炉膛设置二次辐射面并设置烟道调节风板和防爆门。(7)公共软水部分均可与燃气锅炉通用。

       B、改造中应注意的问题:(1)消防安全方面:燃气锅炉房属于甲类厂房以及耐火等级不低于二级,消防安全方面远远高于燃煤锅炉厂房,因此把燃煤锅炉改造成燃气锅炉时,锅炉厂房应重新按规范进行改造,注意防爆抗耐火级的选择。(2)自动控制方面:应特别注意锅炉水位自动联锁保护,以及燃气锅炉熄火自动保护,蒸汽压力、燃气压力、风压低等自动联锁保护,在自动控制程度方面燃气锅炉要远远高于燃煤锅炉。(3)锅炉房与调压室设置两路可燃气体报警装置,报警系统应与紧急切断阀和强制排风设施联锁。 


结论:
  通过以上分析可以看出燃煤锅炉改燃气锅炉在技术上是完全可行的,并且改装后的燃气锅炉采用智能控制,操作安全稳定,热效率远远高于燃煤锅炉,据统计燃煤锅炉的平均热效率为55%左右,燃气锅炉的平均热效率达95%左右。燃气锅炉的综合投资要比燃煤锅炉低,虽然运行费用高于燃煤锅炉,但燃煤锅炉的日常污染处理费等环保费却逐年递增,且燃煤锅炉故障率远高于燃气锅炉,给企业带来停产损失。因此,燃气锅炉的综合效益要明显优于燃煤锅炉,而从环保效益和社会综合效益上来讲,两者根本是没有可比性的。从目前全国各地锅炉实际发展趋势来看,燃气锅炉正以其占地少,自动化程度高,无污染,综合效益好等优点逐步取代燃煤锅炉。

附:

某能源使用企业的一台1t/h燃煤锅炉与燃气锅炉进行运行费用分析如下:
  据燃煤与天然气相关的数据并参考热力设计手册,经计算可得出单台同等热负荷的燃气锅炉与燃煤锅炉运行费用对比分析如下表:

项目内容

燃煤锅炉

燃气锅炉

(1t/h)

(1t/h)

锅炉及辅机的耗电量(0.8元/度)

27.5kw

10kw

13.8

13万元

燃料费用 煤:1200元/吨
 天然气:4元/m3

78.5万元

88.4万元

锅炉管理人员及工人人工费用

(2万元/人)

按年平均2人:
 2×2.5=5万元

定员1人:

1×2.5=2.5万元

日常维修费用

1.5万元

0.1万元

停机损失

燃料废物处理费用

环保费用

注明:锅炉运行时间按全年3000小时计算

  燃气锅炉产生单位蒸汽小时用气量约约70方每小时

燃煤锅炉产生单位蒸汽小时用煤量约170千克每小时

燃煤锅炉热效率为55%

燃气锅炉热效率为95%

 

 

从运行费可看出该企业的一台1t/h的燃煤锅炉年总的运行费为13.8+74.3+5+1.5=94.6万元,同等热负荷的燃气锅炉年总的运行费用为13+86.4+2.5+0.1=102万元。由此看出以企业采用燃气锅炉的运行成本比燃煤锅炉高约7.3%左右。(比较中不包括每年递增的排污治理等环保费用)