油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節能經濟性分析

王勇

摘要：簡要介紹了目前油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節能中的兩種技術方案。通過以貨幣作為統一的度量單位，對兩種技術方案的投資效果進行量化計算，以期合理決策取得最佳經濟效果的技術方案。

關鍵詞：注汽鍋爐 節能 經濟性

一、引言

新疆油田注蒸汽開采是稠油開發較成熟的手段，油田注汽鍋爐作為生產高溫、高壓蒸汽的特種設備，在油田稠油注采設備中起重要作用。其能耗占開采總能耗的60%以上，因此油田注汽鍋爐是稠油開采的主要耗能設備。分析油田注汽鍋爐的特性可知，油田注汽鍋爐的熱損失主要為排煙熱損失，其在總損失中占比超90%以上。降低排煙熱損失是油田注汽鍋爐節能提效的主要方向。

利用注汽鍋爐煙氣余熱加熱鍋爐燃燒空氣降低鍋爐排煙溫度提高鍋爐熱效率是油田注汽鍋爐節能項目的首選。目前，隨著油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節能技術的發展，出現了常規余熱回收節能和煙氣余熱深度利用節能兩種節能技術方案。

通常情況下，一個節能項目技術方案的優劣不僅僅取決于技術效率，還取決于經濟效率。本文通過對兩種煙氣余熱回收技術方案的經濟對比評價，幫助節能項目投資單位在技術效率和經濟效益之間尋求最佳配合，選擇出最恰當的技術方案。

二、技術方案及經濟收益

（一）技術方案

常規煙氣余熱回收節能是在注汽鍋爐對流段上面安裝一個煙氣空氣換熱器，利用煙氣余熱加熱進鍋爐的自用燃燒空氣。煙氣溫度降低約40℃，空氣溫度升高約50℃。常規煙氣余熱回收節能只回收了排煙的部分顯熱，節能率約在2%左右。

煙氣余熱深度利用節能是利用煙氣冷凝技術，在鍋爐尾部增設煙氣冷凝模塊，利用煙氣余熱加熱進鍋爐的自用燃燒空氣。因新疆油田冬季環境溫度可達零下30℃，因此冬季運行時煙氣溫度將會下降到煙氣露點以下使煙氣中水蒸汽冷凝并釋放潛熱。煙氣余熱深度利用節能夏季運行只回收了排煙的部分顯熱，但冬季運行時在回收顯熱的同時還回收了部分潛熱。煙氣溫度降低80℃～110℃，空氣溫度升高100℃～150℃。節能率約在5%左右。

兩種節能技術方案均提高了注汽鍋爐燃燒空氣的溫度，改進了注汽鍋爐燃燒工況。但對于注汽鍋爐原配置常溫型燃燒器則須更換為高溫型燃燒器。常規煙氣余熱回收節能電耗增加7.5KW。煙氣余熱深度利用節能電耗增加11KW。

（二）經濟收益測算

根據鍋爐熱效率計算公式η=Qg/BjQr

按鍋爐實際負荷運行[B1]=1360標方/時，[η]=89.5%情況下，常規煙氣余熱回收節能為方案一，煙氣余熱深度利用節能為方案二。

方案一：節約天然氣量為

ΔB=（Δη/η+Δη）*B=29.73標方/時

按每標方天然氣2.03元，并考慮電耗增加7.5KW，電價以每度0.68元計，油田注汽鍋爐每天節約

29.73×24×2.03—7.5×0.68×24=1326元

假定鍋爐運行負荷為80%，每臺23T/H油田注汽鍋爐每年可節約資金：

365×1326×0.8=38.72萬元

方案二：節約天然氣量為

ΔB=（Δη/η+Δη）*B=71.96標方/時

按每標方天然氣2.03元，并考慮電耗增加11KW，電價以每度0.68元計，油田注汽鍋爐每天節約

71.96×24×2.03—11×0.68×24=3326元

假定鍋爐運行負荷為80%，每臺23T/H油田注汽鍋爐每年可節約資金：

365×0.8×3326=97.12萬元

方案一：綜合煙氣空氣換熱器、更換高溫型燃燒器及安裝總投資約90萬元。

方案二：綜合煙氣冷凝模塊、更換高溫型燃燒器及安裝總投資約200萬元。以節能裝置壽期年數[n]=10，兩個方案凈現金流量如表1。

三、經濟效益評價

項目經濟效益評價體系主要為時間性指標、價值性指標和比率性指標。下面從三個方面的指標來評價兩個技術方案的經濟效益。

（一）時間性指標

即收回投資所需要的時間，即投資回收期。根椐是否考慮資金時間價值，分為簡單投資回收期T0和折現投資回收期Tm。對于一次投入，每年等額獲益的項目

T=C/C0

式中 T0—簡單投資回收期

C—投入資本

C0—每年的等額收益

方案一簡單投資回收期為： T01=90/38.72=2.32年

方案二簡單投資回收期為： T02=200/97.12=2.06年

在投資回收期較短時，Tm和T0兩者相差不大。

（二）價值性指標

價值性指標反映一個項目的現金流量相對于基準投資收益率所能實現的盈利水平。最主要最常用的價值性指標是凈現值及凈年值。

凈現值（NPV ）是指投資項目按基準收益率將各年的凈現金流量折現到投資起點的現值之代數和。所謂基準收益率是指要求投資達到的最低收益率。

凈現值NPV ≥0時，表示投入資本可獲得等于或大于預期的投資效果，以凈現值大的方案為優。對于一次投入，每年等額獲益的項目

NPV=- C+C0·SPWFin

式中NPV - 凈現值

C - 投入資本

C0 - 每年的等額收益

SPWFin - 年金現值系數 SPWFin ={ [（1+ i）n-1]/i（1+i）n}其中n為年收益率

以年收益率 i=20%計算

SPWF2010 =4.192

凈現值NPV 1=-90+38.72×4.192=72.31（萬元）

NPV 2=-200+97.12×4.192=207.13（萬元）

（三）比率性指標

比率性指標是反映投資盈利能力的相對指標。主要包括內部收益率和凈現值率等。

1、凈現值率（NPVR ）

凈現值率是指凈現值與投資現值之比。它表明單位投資所獲得的超額凈收益。以凈現值率大的為優。對于一次投入，每年等額獲益的項目

NPVR = NPV/C

式中 NPVR - 凈現值率

NPV - 凈現值

C - 投入資本

按公式計算兩個方案的凈現值率

NPVR 1 =72.31/90=0.803

NPVR 2 =207.13/200=1.036

2、內部收益率（IRR ）

內部收益率最通俗的理解為項目投資收益能承受的貨幣貶值，通貨膨脹的能力，它表明方案投資的盈利能力，同時內部收益率也表示項目操作過程中抗風險能力。比如內部收益率10%，表示該項目操作過程中每年能承受貨幣最大貶值10%，或通貨膨脹10%，最大風險為10%。

當內部收益率大于基準收益率時，說明投入資本可獲得大于預期的投資效果。內部收益率越高則預期的投資效果越好，故以內部收益率大的方案為優。內部收益率采用試差逐步逼近法和內插法求算。

方案一：假定i=41%，SPWF4110=2.36

NPV=-90+38.72×2.36=1.38

假定i=42%， SPWF4110=2.31

NPV=-90+38.72×2.31=-0.58

依公式IRR =id+[ NPV d/（NPV g + NPV d）]*（ig - id）

IRR 1=41+[1.38/（0.58+1.38）]*（42-41）=41.64

方案二：假定i=47%， SPWF4710=2.08

NPV =-200+97.12×2.08=2.001

假定i=48%， SPWF4810=2.042

NPV =-200+97.12×2.042=-1.67

依公式IRR =id +[ NPV d/（︱NPV g︱+ NPV d）]*（ig - id）

IRR 2=47+[2.001/（1.67+2.001）]*（48-47）=47.55

見表2。

四、結束語

雖然方案二的一次性投資較方案一高，但通過兩個方案投資回收期、凈現值及凈現值率和內部收益率的計算，從經濟評價的時間性、價值性和比率性三個方面的指標對比發現方案二優于方案一，所以煙氣余熱深度利用節能的方案二應為優選方案。油田注汽鍋爐煙氣余熱回收節能應大力推廣采用煙氣冷凝技術的深度余熱回收節能方案。