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燃煤鍋爐、燃生物質(zhì)鍋爐、天然氣鍋爐的分析與比較

發(fā)表時(shí)間:2023-4-3 9:06:48   瀏覽次數(shù):1146 字號(hào) 【    關(guān)閉

近年來(lái),由于環(huán)保壓力的不斷加大和能源危機(jī)日益嚴(yán)重,在政府不斷推出一系列關(guān)于促進(jìn)減排及節(jié)約能源,鼓勵(lì)新能源推廣等的法律法規(guī)后,作為耗能和排放大戶的鍋爐,也在各級(jí)政府、鍋爐生產(chǎn)和使用單位、能源供應(yīng)企業(yè)等的共同推動(dòng)下,已經(jīng)或正在進(jìn)行著大規(guī)模的更新或改造。

但由于各地政策的不一,各市場(chǎng)主體利益驅(qū)動(dòng)不一以及技術(shù)和認(rèn)識(shí)的不足等原因,導(dǎo)致部分鍋爐使用單位對(duì)各種改造方案的優(yōu)劣勢(shì)認(rèn)識(shí)不充分,改造后實(shí)際運(yùn)行效果與預(yù)定效果差距明顯或嚴(yán)重不適用,為此,特本著對(duì)客戶負(fù)責(zé),以大量詳實(shí)科學(xué)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),從客觀公正的角度來(lái)綜合比較幾種主要能源(煤、天然氣、生物質(zhì))鍋爐方案的差異,以供客戶甄別選擇。


一、理論上三種能源在鍋爐使用成本上的差異

(以噸蒸汽60萬(wàn)大卡熱焓為例):

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注:

1、II類煙煤低位熱值國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍:4200—5000Kcal/Kg,取中值4600 Kcal/Kg;生物質(zhì)燃料由于成份、加工等不同,燃料熱值范圍為3300-5000 Kcal/Kg,通常為3800-4200 Kcal/Kg,取中值4000 Kcal/Kg。

2、鍋爐理論效率取自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》中的限定值,即最低設(shè)計(jì)要求值。

3、燃料價(jià)格暫按長(zhǎng)沙市場(chǎng)目前價(jià)格核算,各地可按實(shí)際自行修正。


二、實(shí)際運(yùn)行中三種能源在鍋爐使用成本上的差異

(仍以噸蒸汽60萬(wàn)大卡熱焓為例)

由于:

(一)燃煤鍋爐

1、燃煤鍋爐煤質(zhì)易波動(dòng),煤量計(jì)量普遍存在一定的問(wèn)題;
2、鍋爐本體設(shè)計(jì)、司爐人員操作水平、煤質(zhì)不穩(wěn)定、積灰等原因?qū)е聦?shí)際層燃鍋爐(20T以下鏈條鍋爐)平均運(yùn)行效率均低于70%,部份鍋爐甚至低于60%(摘自哈工大趙欽新教授在工業(yè)鍋爐行業(yè)協(xié)會(huì)上的報(bào)告);

3、據(jù)測(cè)算,燃煤鍋爐電耗、除渣除塵水耗、人工、維保配件等費(fèi)用折算成本約20元/噸蒸汽。


(二)生物質(zhì)鍋爐

1、由于生物質(zhì)成型燃料國(guó)家尚未出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn),也無(wú)相關(guān)部門監(jiān)管。加之其原料成份復(fù)雜,加工方法不一,故其熱值波動(dòng)較大,普遍存在熱值達(dá)不到合同約定標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。
2、由于國(guó)內(nèi)生物質(zhì)鍋爐技術(shù)的不成熟,中小型工業(yè)鍋爐無(wú)論是采用層燃還是懸浮燃燒,都是在原燃煤或燃?xì)忮仩t基礎(chǔ)上進(jìn)行的簡(jiǎn)單改造,故其燃燒并不完全針對(duì)生物質(zhì)燃料的特性從而導(dǎo)致熱效率較低。
3、生物質(zhì)鍋爐與生俱來(lái)的易結(jié)渣積灰問(wèn)題尚無(wú)很好的解決辦法,基本依賴人工定期清灰,故導(dǎo)致其實(shí)際熱效率大幅度降低,特別是燃煤鍋爐改生物質(zhì)鍋爐效率更低,據(jù)大量測(cè)算數(shù)據(jù)顯示其平均效率低于70%。

4、生物質(zhì)鍋爐耗水電及人工、維保等成本比燃煤鍋爐略高。


(三)天然氣鍋爐

1、天然氣鍋爐人工及耗水電成本較低。
2、天然氣鍋爐尾部煙氣節(jié)能或冷凝技術(shù)的推廣,使其熱效率進(jìn)一步大幅度提升,當(dāng)天然氣鍋爐排煙溫度降低到80度以下時(shí),其效率可達(dá)95%以上。

綜上原因,經(jīng)比較大量客戶的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),上述三種燃料鍋爐的實(shí)際運(yùn)行成本應(yīng)修正為(燃料熱值波動(dòng)因素暫不予考慮)。



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三、三種燃料在鍋爐使用上的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比


(一)優(yōu)勢(shì)

煤:燃料供給有保障,技術(shù)成熟,司爐人員熟悉,使用成本低。
生物質(zhì):符合國(guó)家可再生能源政策及減排政策,具有廣闊的推廣前景和顯著的社會(huì)意義。

天然氣:清潔環(huán)保,鍋爐占地小,故障率低,可顯著改善使用單位現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,在供應(yīng)充足且價(jià)格較低,環(huán)保要求要高地區(qū)成本等各項(xiàng)相對(duì)優(yōu)勢(shì)明顯。


(二)劣勢(shì)

煤:環(huán)保和減排的壓力,包括PM2.5的開測(cè),將迫使中小型工業(yè)鍋爐快速退出以煤和煤基(含水煤漿等)等化石燃料為主的狀況; 城區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)將逐步禁止煤及“三廢”的運(yùn)輸、排放或“三廢”的處理成本大幅度增加; 鍋爐房及附屬設(shè)施、能源儲(chǔ)存等占用場(chǎng)地大。


(三)生物質(zhì):

1、受供給半徑(超過(guò)50Km半徑生物質(zhì)原料的收集運(yùn)輸成本將大增)及季節(jié)、一家一戶農(nóng)戶生產(chǎn)等因素影響,燃料供給有限,價(jià)格浮動(dòng)的可能性也跟著增大,目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)生物質(zhì)燃料廠的規(guī)模有限,年產(chǎn)量都在一至二萬(wàn)噸一年左右,無(wú)法大面積滿足鍋爐用量的需求。故近年來(lái)生物質(zhì)發(fā)電等項(xiàng)目受阻而學(xué)者普遍認(rèn)為生物質(zhì)燃料適合農(nóng)村就地氣化或作為城市小型生活用燃煤鍋爐或灶具用燃料。
2、生物質(zhì)燃料對(duì)儲(chǔ)存場(chǎng)地要求大,防火等級(jí)要求高。由于顆料狀生物質(zhì)燃料密度普遍為0.7-1.2,按正常使用7-10天的儲(chǔ)量計(jì)算,在較大噸位鍋爐使用上其要求的儲(chǔ)存場(chǎng)地和防火要求使大量單位無(wú)法接受。
3、生物質(zhì)燃料來(lái)源復(fù)雜,不僅熱值波動(dòng)大,而且富含Cl、K等離子或SiO2,上述離子對(duì)鍋爐的腐蝕問(wèn)題和SiO2磨損問(wèn)題將逐步暴露并產(chǎn)生嚴(yán)重后果。 
4、生物質(zhì)鍋爐低溫結(jié)渣、積灰導(dǎo)致運(yùn)行效率低下的問(wèn)題世界范圍內(nèi)尚無(wú)較好辦法解決,中小型工業(yè)鍋爐基本只能靠人工定期清理。
5、生物質(zhì)燃料由于燃點(diǎn)低,停爐后缺氧自行燃燒導(dǎo)致可燃?xì)怏w積聚從而引起爐膛爆炸的問(wèn)題應(yīng)引起高度重視。
6、生物質(zhì)燃料由于灰分低,揮發(fā)份高,因此缺氧或過(guò)氧燃燒情況較普遍,這也是影響其熱效率的重要因素之一。
7、鍋爐本體結(jié)構(gòu)、司爐操作、煙氣處理等方面技術(shù)仍不成熟。煙氣處理需消耗大量水電資源,處理不當(dāng)其pm2.5的排放將極大的影響空氣環(huán)境。這也是珠三角地區(qū)在大面積推廣生物質(zhì)燃料幾年后又全部要求改為天然氣鍋爐的原因之一。

8生物質(zhì)缺氧裂解氣化技術(shù)受設(shè)備投入巨大和產(chǎn)量限制無(wú)法滿足大中型鍋爐的應(yīng)用,目前尚不能大面積推廣。


(四)天然氣

由于天然氣在環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)及其在一次能源所占比重的日益擴(kuò)大,供需矛盾及價(jià)值規(guī)律必然會(huì)使國(guó)家在未來(lái)逐步使其與其它一次能源價(jià)格掛鉤浮動(dòng),其價(jià)格長(zhǎng)期趨勢(shì)必將逐步放開。另外局部地區(qū)天然氣不夠或季節(jié)性不夠也是影響其進(jìn)一步推廣的原因。


四、初投資分析比較

(以4T鍋爐為例,單位:萬(wàn)元)

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  綜上,經(jīng)比較各種能源鍋爐方案的實(shí)際運(yùn)行成本及使用優(yōu)劣勢(shì)、初投資等因素,再結(jié)合我國(guó)能源儲(chǔ)存和分布的特點(diǎn),我們不難看出,短期之內(nèi),我國(guó)難以改變目前以煤碳為主要燃料(約占70%)的局面,燃煤鍋爐將主要向大型化、節(jié)能高效、高效脫硫除塵以及整體煤氣化方向發(fā)展; 而天然氣(含巖層氣)由于其儲(chǔ)量豐富、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)將迅速擴(kuò)大所占比重;作為可再生能源和零碳排放的生物質(zhì)等新能源,將隨著其核心技術(shù)的推廣應(yīng)用逐步成為現(xiàn)有能源的重要補(bǔ)充并在生活和小型工業(yè)鍋爐應(yīng)用等方面得到日益的普及。



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