燃重油鍋爐燃料變更改造的節能與經濟分析

沈銳林++董進寧

摘 要：通過對燃重油改造成燃生物質顆粒工業鍋爐改造前后進行詳細的熱工實驗分析可知，改造后鍋爐出汽為3.121t/h略小于改造前出汽量3.547t/h，其效率為82.44%；略低于改造前鍋爐84.98%；通過對鍋爐改造前后進行技術經濟分析可知，改造后鍋爐較改造前有更好的投資收益率及抵抗風險的能力，因此通過對燃重油鍋爐系統進行燃生物質改造，在保證其運行效率變化不大的情況下其對環境影響很小且投資收益很高，值得借鑒推廣。

關鍵詞：生物質顆粒；重油；能效測試；技術經濟；節能減排

0 引言

由于作為高耗能設備的燃重油工業鍋爐不僅消耗化石燃料而且對環境有嚴重污染，因此為響應節能減排的要求需要對燃重油鍋爐進行改造以減少對化石燃料的消耗和對環境造成的污染。結合我國秸稈資源豐富，生物質燃料在工業鍋爐上運用已經有比較成熟的經驗。如能將燃重油的臥式內燃爐改造成燃生物質成型顆粒的工業鍋爐，即緩解能源及環境的壓力，又具有良好的經濟性和社會效益。因此本文就燃重油的臥式內燃爐改造成燃生物質成型顆粒的工業鍋爐在技術上對改造前后進行詳細的熱效率對比測試分析，在經濟上對改造前后鍋爐進行技術經濟性比較分析。

1 燃重油鍋爐燃料變更改造的熱效率測試分析

1.1 研究范圍

為比較清楚明晰的比較改造前后鍋爐系統的節能及熱效率情況，以比較有代表性的額定功率為4t/h，額定壓力為1.25MPa的工業鍋爐為研究對象，其中，燃重油工業鍋爐型號為WNS4-1.25-Y，該系統中包含鍋爐本體、輔機及安全部件，鍋爐設計效率為86%，通過改造將燃重油燃燒機改造成燃生物質顆粒燃燒機，并在尾部加裝常壓節能器及除塵器等。改造后鍋爐系統如圖1所示，生物質顆粒通過上料斗進入鍋爐生物質燃燒機進行燃燒，煙氣經節能器、除塵器由引風機引入煙囪排入大氣，爐渣由燃燒機出渣口定期人工排除作為廢棄物處理，產生蒸汽進入工業生產。本文根據《工業鍋爐能效測試與評價規則》TSG G0003-2010[1]對鍋爐系統改造前后進行鍋爐詳細能效測試，測試期間按照鍋爐正常生產供汽狀態，改造前后鍋爐均保持供蒸汽壓力0.8MPa連續穩定運行。

1.2 鍋爐系統正平衡法測試分析

根據TSG G0003對鍋爐進行正平衡實驗，并對改造前（燃重油）和改造后（燃生物質顆粒）測試實驗期間鍋爐燃料進行化驗，其工業分析分析結果如表1所示，元素分析結果如表2所示。

實驗期間，改造前后鍋爐蒸汽壓力均為0.85MPa，測試結果為改造前鍋爐的給水流量為3.247t/h，燃料消耗量為0.285/h，給水溫度24.9℃，給水壓力為0.98MPa，改造后鍋爐的給水流量為3.121kg/h，燃料消耗量為0.602t/h，給水溫度為24.8℃，給水壓力為1.07MPa，根據鍋爐正平衡計算公式計算得出，改造前正平衡效率為84.59%，改造后正平衡效率為82.96%。

鍋爐正平衡計算公式：

（1）

1.3 工業鍋爐反平衡法測試分析

在進行鍋爐反平衡法測試實驗時，爐渣、漏渣及飛灰樣化驗結果如表3所示。

鍋爐測試得到改造前鍋爐為燃重油鍋爐故沒有爐渣，漏渣及飛灰的產生，排煙及大氣參數如表4所示。

根據TSG G0003-2010計算得到測試結果如表5所示，

根據工業鍋爐反平衡計算公式

（2）

得到改造前鍋爐反平衡效率為85.36%，改造后鍋爐反平衡效率為81.92%。

故根據鍋爐熱效率計算公式

（3）

得到改造前鍋爐熱效率為84.98%，改造后鍋爐熱效率為82.44%。

1.4 鍋爐能效分析

由燃料化驗分析可以看出，改造后鍋爐熱效率略低于改造前，改造前后燃料熱值變化很大，重油熱值遠高于生物質顆粒熱值，重油的灰分小于生物質顆粒的灰分，由于改造前為燃燒重油，因此改造前鍋爐是沒有固體燃燒損失及灰渣物理熱損失其主要熱損失為排煙熱損失，改造后鍋爐以生物質顆粒為燃料灰分含量高，其含硫量明顯低于重油，改造前燃重油鍋爐主要熱損失為排煙損失，由于改造后鍋爐產物中有了爐渣，飛灰等，因此其主要損失為排煙熱損失和固體未完全燃燒損失，通過排煙參數測量可以看出，鍋爐經過燃料系統及節能系統改造后排煙溫度大大降低且無SO2排放。通過對改造前后鍋爐熱效率實驗分析可以看出，燃料系統變更后熱效率略低于改造前，考慮到燃料特性及燃燒方式的不同，改造后滿足鍋爐效率要求，并且滿足環保及資源消耗的要求。

2 燃重油鍋爐燃料變更改造的技術經濟分析

為了比較清晰的表示出改造前后鍋爐系統的經濟效益變化，本文對鍋爐改造前后運用技術經濟學[2]的觀點進行經濟性分析。

假設每年運行7200小時，蒸汽現價為300元/t，重油價格為3000元/t，營業稅率及附加為3%，折現率為8%，鍋爐系統投資120萬元其建設期為1年，改造工程為60萬元，人工投入為40萬元/年，維護設備投資為15萬元/年，改造節能補貼為100元/t標煤，該系統運行20年，設備殘值為5%。由此知，改造前該鍋爐系統出蒸汽量為2.55萬t/年，其收入為766.20萬元/年，可盈利62.24萬元/年，其總收益額為1130.69萬元。改造后鍋爐系統出蒸汽量2.24萬t/年，其收入為757.71萬元/年，折算節能量為2408.8t標煤/年，可盈利145.10萬元/年，可得改造后20年總收益為2730.68萬元。

考慮到現金的時間價值改造前后工業鍋爐系統的累計凈現值（NPV）如圖2所示，可知其改造后工業鍋爐系統動態回收期為2.36年（包括建設期）小于改造前的3.18年，改造后內部收益率為80.61%大于改造前的51.85%，改造后的總凈現值為1246.46萬元大于改造前的492.36萬元，因此改造后鍋爐系統抗風險性及收益高于改造前鍋爐系統。

3 結論

（1）通過改造前后鍋爐熱效率實驗分析可知，改造后鍋爐出蒸汽量為3.121t/h略低于改造前鍋爐出蒸汽量3.547t/h，改造后鍋爐效率為82.21%略低于改造前鍋爐84.98%；

（2）改造后燃生物質顆粒鍋爐系統無二氧化硫排放且代替重油化石燃料，折算節能量為2408.8t標煤/年，改造后鍋爐系統是一種低污染且節能的工業鍋爐系統；

（3）由技術經濟性分析知，改造后內部收益率為80.61%大于改造前的51.85%，改造后的總凈現值為1246.46萬元大于改造前的492.36萬元，因此改造后鍋爐系統抗風險性及收益高于改造前鍋爐系統。

參考文獻：

[1] TSG G0003-2010工業鍋爐能效測試與評價規則[S].

[2]劉秋華.技術經濟學[M].北京：機械工業出版社.2005.endprint