锅炉煤改气的节能技术及效益简析

锅炉煤改气的节能技术及效益简析

摘要：本文阐述了燃煤锅炉改成燃气锅炉后的节能技术，以技术实例分析了锅炉煤改气运行的效益价值。

关键词：煤改气；节能技术；效益分析

Abstract: This paper describes thecoal-fired boilerinto energy saving technology for gasboiler,with technical analysisefficiency valueboilers from coal to gas operation.

Key words:coal to gas;energy saving technology;benefit analysis

引言：

我国能源供应以煤炭为主，燃煤锅炉占锅炉总数的83%，其中燃煤工业锅炉更是我国主要的动力设备。在国家倡导节能减排的政策下，许多地方政府要求企业将原有燃煤锅炉更换为燃气锅炉，而此时企业出于经济考虑，“煤改气”成为企业节省资金、工期短、见效快、切实可行首要选择。

1. 燃煤锅炉与燃气锅炉运行对比

1.1燃煤锅炉运行

据1998年工业普查统计，全国工业燃煤锅炉保有量为52万台120万蒸吨，其中70%是蒸汽锅炉，其余是热水锅炉，年耗煤炭约4亿吨标准煤。工业燃煤锅炉虽型式各异，但它们的热效率平均只有 67%，比发达国家低15～20个百分点，其主要原因是排烟热损失和不完全燃烧热损失过大。其一，发达国家燃煤工业锅炉的过量空气系数大多控制在1.3～1.5 之间，中国实际运行值平均高达2.0～3.0，过分过量空气加大排烟热损失；其二，英国燃煤工业锅炉煤渣含碳量设计要求在3%～5%之间，实际运行控制在 1.4%～2.5%之间，而中国燃煤工锅炉煤渣含碳量设计荐8%～12%，实际运行却达到10%～27%。如此排烟热损失和不完全燃烧热损失浪费惊人，节能潜力巨大。

1.2燃气锅炉运行

天然气是清洁环保的绿色能源，其主要成分是甲烷，是一种热值高、燃烧稳定、清洁环保的优质能源。采用天然气作为燃料供暖，节能减排效果明显，低碳效应显著。由于锅炉是以天然气为燃料，污染物的排放量大大降低，仅为常规燃煤锅炉的1/10，脱硫效率可达99‰，二氧化硫排放在25mg/m³左右，氮氧化物排放只有常规供热的15‰—20‰，耗水只有常规燃煤锅炉的1/2—1/3,环保效益十分可观。

1.3煤改气

燃煤工业锅炉作为我国能源大户，能源浪费相当严重，同时燃煤工业锅炉还排放大量的烟尘、SO2和NOx 等污染物，也是我国大气主要污染源之一。天然气主要成分为CO2 和H2O, 并且无灰尘，作为一种优质、高效、清洁的气体燃料已经被世界各国广泛采用， 采用天然气取代烧煤作为锅炉的燃料可以大大减轻对环境的污染。

2. 燃气供热节能主要技术

2.1烟气冷凝热能回收系统

由于燃气锅炉未完全燃烧损失和灰渣的物理热损失，所以燃气锅炉排烟热损失占锅炉总热损失80%以上，合理控制排烟温度将这部分热量回收回来，对提高锅炉热效率、降低燃气耗量节约能源将起很重要作用。首先，通过降低烟温方式，排烟温度可控制在70～80℃。经过测试，降低烟温20～50℃，可提高锅炉热效率1～3％；其次，通过水蒸气冷凝成水的相变来实现，经过测试可提高锅炉热效率3～5％。燃气锅炉本身的热效率已经达到90％，再通过采用烟气冷凝热能回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3～8％，不失是一种投入最低、收益最大的节能方式。

2.2燃气锅炉房供热集中控制系统

燃气锅炉的热效率比燃煤锅炉要高得多，一般可达到92%以上（大气式燃烧的模块锅炉除外）。我们知道，锅炉厂家所提供的锅炉热效率是在额定负荷下的热效率，在实际运行中，外界所需热负荷始终是变化的，运行的锅炉不可能恒定在最佳工况点定负荷运行。在锅炉房设计中不仅要选择热效率高的锅炉，同时也要采取措施提高锅炉房的总热效率。多台并联运行的锅炉通过群控来提高锅炉房

总效率是必要的。

所谓群控就是根据外界所需热负荷的变化合理确定锅炉运行的台数，科学分配各运行锅炉的运行热负荷，尽量使每台锅炉都在最佳工况点运行，从而提高锅炉房总热效率。

3效益分析

3.1负荷比较

在统计各种锅炉的总容量大小时，国际上通行用热功率MW 来表示。原有蒸汽锅炉的容量为2t/h和4ffh ，经过估算，并考虑蒸汽锅炉的热效率较低，它们能提供的热负荷约为4.2MW 。然而现在通过设计计算，选择了700kw 和2100kw 的燃气热水锅炉各一台。总的制热量为2.8MW ，相比而言在负荷计算上做了大大的节约。为什么原有系统设备的当量热负荷会高出那么多? 主要原因是：锅炉容量储备系数过高。热负荷值是供热设备容量选择的重要依据，可是在采暖设计中普遍存在着负荷估算偏高的现象，或是人为地加大计算结果，宁大勿小，留作日后发展余地，或是设计过程中不进行具体计算，采用指标法进行估算。经实践证明，目前采用的热估算指标，即使对我国的寒冷地区也偏高，对其一般地区就更是大大高于实际值了。虽然热负荷取值已经偏高，但基于长久以来偏于安全的思想，在设备选型时常人为地进一步加大安全裕量，按照所给范围的上限值选取，导致锅炉的储备系数过高。其实由于锅炉必须具备10％的超负荷运行能力，其本身已经具备一定的安全余量，这种做法完全没有必要。实践证明，负荷率为70％～100％是锅炉的高效率运行区间，低于60％锅炉就处于非经济运行状态。由于大部分锅炉的容量远远大于实际需要，锅炉运行中长期处于低负荷状态，造成热效率普遍较低，不但增加了设备的初投资，而且造成了燃料的大量浪费，增加了运行管理费用，同时对环境保护工作造成了额外的压力。

3. 2燃料消耗比较

原有燃煤蒸汽锅炉消耗的煤量可以参照常用的样本得到相同蒸发量的锅炉所需要消耗的煤量。表1和表2分别是某常用样本中燃煤蒸汽锅炉和燃气热水锅炉的部分参数。

由表l 和表2可以知道，原有的两台燃煤蒸汽锅炉每小时消耗煤的量为1048kg ，两台燃气热水锅炉每小时的耗气量为688．4Nm3。那么两种燃料单位时间消耗的资金可以按照下面的简易公式计算：

A=BxQ (2-1)

式中：A —燃料单位时间消耗的资金，元厢；B 一燃料的价格，元瓜g 或元，m3；Q —燃料的用量，kg/h或Nm3/h。对于AII 煤， A1=0．66元/kg×1048kg/h=691.68元/h。对于城市天然气，按照民用价格计算，A2=2.30元/Nm3×307.8Nm3/h=707.94元/h。

由此可见，煤改气后燃气和燃煤的费用基本上是一致的。假设改造前后水泵的耗功率是一样的，那么对于燃气锅炉，存在燃烧器的用电功率，一天按照8个小时正常工作时间，那么每天的电费：A2,=0．8元/度×(1.1×8+4.0×8)=32.64元/天。然而原有燃煤锅炉除了本体的配套辅机外，还涉及到破碎机、筛煤机等辅助设备的耗电率，大概10kwh/t左右，两台锅炉则约为60kw ，远大于燃气锅炉燃烧器的用电功率。那么每天的电费：A1,=0.8元/度×(40×8+20×8)=384元/天。则燃煤每天费用：A1+A1,=5917.4元/天，燃气每天费用：A2+A2,=5648.16元/天。那么相比之下，可以认为两者每天的燃烧费用是基本持平的。实际上提供相同热负荷的前提下，燃煤的费用比燃气的费用低，

这里不符合这一说法主要是因为提

供的负荷不相等，原来燃煤蒸汽锅炉的储备系数是超出要求的。

4结语

有关资料显示, 天然气污染程度仅为烧煤的1/600, 是所有燃料中对环境污染最小的一种。因此从环保角度来讲, 天然气作为锅炉燃料的优越性是其它任何燃料所无法比拟的。

西气东输工程的实施，标志着我国燃气应用进入天然气时代, 它的实施加快了燃气锅炉的蓬勃发展, 并已显示出极其广阔的发展前景。