鍋爐使用不同類型燃料的運行費用及環(huán)境影響比較分析

易　丹

（廣州市環(huán)境保護科學(xué)研究院廣東廣州510620）

鍋爐使用不同類型燃料的運行費用及環(huán)境影響比較分析

易丹

（廣州市環(huán)境保護科學(xué)研究院廣東廣州510620）

本文對燃煤鍋爐、燃生物質(zhì)鍋爐、燃油鍋爐以及燃氣鍋爐在能源消耗、燃料費用及環(huán)保要求方面進行了比較分析，得出燃煤鍋爐燃料費用最低，燃油（液化石油氣）鍋爐燃料費用最高；天然氣從燃料價格和環(huán)保角度分析比較經(jīng)濟，長遠來看是經(jīng)濟又環(huán)保的鍋爐燃料。

鍋爐燃料；環(huán)境影響；比較

1　鍋爐燃料種類

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问剑?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)。鍋爐按使用燃料的類型通?？煞殖伤姆N：燃煤鍋爐、燃生物質(zhì)鍋爐、燃油鍋爐以及燃氣鍋爐[1]。

1.1燃煤鍋爐

燃煤鍋爐就是燃料為燃煤的鍋爐，煤的主要成分是碳，此外還含有一定量的氫、硫、氧元素等構(gòu)成的有機聚合物、灰分及一定量的水分等。

1.2生物質(zhì)鍋爐

生物質(zhì)鍋爐是指以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐，生物質(zhì)鍋爐的原料包括稻殼、葵花子殼、高粱稈、玉米稈、豆稈等，經(jīng)高溫、高壓、特殊成型機構(gòu)壓制后成柱狀顆粒后，可用于生物質(zhì)鍋爐的燃燒。

1.3燃油鍋爐

燃油鍋爐是指燃料使用燃油的鍋爐，包括石油、輕油、重油等。石油成分主要含碳70%~90%，氫8%~25%，硫0%~5%，高位發(fā)熱值可達40032 kJ/kg~50040kJ/kg。輕油是石油的分餾產(chǎn)物，常見的有煤油、柴油等，因其雜質(zhì)少、燃燒充分，一般不易造成空氣污染。

1.4燃氣鍋爐

燃氣鍋爐是指燃料使用氣體燃油的鍋爐，氣體燃料主要分天然氣、液化石油氣、人工煤氣等。氣體燃料的主要組分為一氧化碳、氫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，極易完全燃燒，灰分、硫分、氮幾乎沒有，燃燒時基本沒有煙塵和二氧化硫，屬清潔能源。

本文就鍋爐使用以上不同類型的燃料，對其能源消耗、燃料費用及環(huán)保要求方面進行了比較分析。

2　比較分析

以廣東省某企業(yè)為例，項目擴建前有1臺燃煤鍋爐，大小為4t/h，年耗煤量約4800t/a。擴建后鍋爐數(shù)量將變?yōu)?臺，一用一備，大小分別為10t/h和15t/h，擴建后鍋爐所需年耗煤10000t。根據(jù)《環(huán)境保護實用數(shù)據(jù)手冊》，煤的發(fā)熱值為5000kcal/kg，一般工況下燃煤鍋爐熱效率取70%，預(yù)計擴建后項目鍋爐每年所需熱量為3.5×1010kcal。

2.1燃料年耗量

按擴建后項目所需熱量3.5×1010kcal/a計算，擴建后鍋爐各種燃料所需年耗量如表1所示。

注：*1—燃料發(fā)熱量值參考《環(huán)境保護實用數(shù)據(jù)手冊》P77；*2—鍋爐效率采用一般工況下的鍋爐熱效率。

2.2燃料費

按照現(xiàn)有各種燃料市場供應(yīng)價格，根據(jù)以上計算出的各種燃料年耗量可得出鍋爐各類型燃料費用，如表2所示。

表2鍋爐各類型燃料費用

各燃料費用按照煤、生物質(zhì)燃料、天然氣、重油、柴油、液化石油氣的順序依次升高，相對燃煤來說，費用比為1：3.5、3.8：4.1：5.8：12.7。其中燃煤鍋爐的年燃料費用最低為400萬元/年，燃氣（液化石油氣）鍋爐年燃料費用最高為5060萬元/年。

2.3廣東省鍋爐廢氣排放限值及相關(guān)管理要求

《廣東省鍋爐大氣污染物排放標準》（DB44/765-2010）對燃煤、生物質(zhì)燃料鍋爐、燃油和燃氣鍋爐廢氣污染物的排放標準限值（A區(qū)）要求如下表3所示。

表3　燃煤、燃油和燃氣鍋爐廢氣污染物的排放標準

根據(jù)穗環(huán)【2010】85號文《轉(zhuǎn)發(fā)省環(huán)境保護廳關(guān)于實施高污染鍋爐淘汰工作意見的通知》（以下簡稱《通知》）指出“珠三角各市(包括開平市)、汕尾、清遠市應(yīng)在2010年9月30日前淘汰或改造（改燃清潔能源）現(xiàn)有4蒸噸/小時以下（含4蒸噸/小時）、使用8年以上的10蒸噸/小時以下的燃煤鍋爐，不再審批新建4蒸噸/小時以下（含4蒸噸/小時）燃煤、燃重油鍋爐”。《通知》指出“天然氣、液化石油氣、柴油屬清潔能源，而重油、石油焦、水煤漿、原煤、固硫型煤不屬于清潔燃料范疇”。

2.4環(huán)保措施

根據(jù)各種燃料的消耗量，得出鍋爐廢氣污染物的產(chǎn)排情況，并相應(yīng)給出為達標排放而應(yīng)采取的環(huán)保措施，具體見表4。

表4不同燃料鍋爐廢氣污染物產(chǎn)排情況一覽表

注：1.由于項目鍋爐沒有實測數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)均為理論計算值；2.生物質(zhì)中含硫量取0.1%；3.煤的硫分取中國煤炭資源總平均硫分為0.9%；柴油硫分取輕油硫分量0.1%，重油硫分取3.5%；4.液化石油氣中硫分含量取343mg/m3，天然氣硫分含量取100mg/m3（GB11174-1997）。

輕柴油、液化石油氣和天然氣屬清潔能源，對環(huán)境影響很小，無需上環(huán)保措施；煤和重油不屬于清潔燃料，燃煤、燃生物質(zhì)燃料和燃重油過程中會產(chǎn)生煙塵、SO2和NOx等大氣污染物，對環(huán)境影響產(chǎn)生一定影響，需采取相應(yīng)的環(huán)保治理措施才能滿足《廣東省鍋爐大氣污染物排放標準》廢氣污染物的排放標準限值要求。其中，燃煤鍋爐需安裝麻石水膜脫硫除塵裝置，使鍋爐廢氣中煙塵和二氧化硫達標，預(yù)計麻石水膜脫硫除塵裝置投資費用為100～150萬元，每年運行費用為25～30萬元。

燃生物質(zhì)燃料鍋爐需安裝濕式除塵裝置，使鍋爐廢氣中煙塵排放達標，預(yù)計濕式除塵裝置投資費用為25～40萬元，每年運行費用為5～10萬元。

燃油鍋爐需安裝高效噴淋脫硫除塵裝置，使鍋爐廢氣中SO2排放達標，預(yù)計高效噴淋脫硫除塵裝置投資費用為150～200萬元，每年運行費用為45～50萬元。

3　結(jié)語

3.1燃煤鍋爐燃料費用最低，其次為生物質(zhì)，液化石油氣最高。相對燃煤來說，煤、生物質(zhì)、天然氣、重油、柴油、液化石油氣燃料費用比為1：3.5、3.8：4.1：5.8：12.7。相對燃煤來說，每年要比燃煤多分別承擔(dān)約4660萬元（液化石油氣）、1910萬元（柴油）、1260萬元（重油）、1116萬元（天然氣）、1000萬元（生物質(zhì)燃料）。

3.2輕柴油、液化石油氣和天然氣屬清潔能源，對環(huán)境影響很小，無需上環(huán)保措施，但燃料費用價格也較高。

3.3從燃料價格和環(huán)保角度分析，天然氣最經(jīng)濟，雖然天然氣燃料費用比燃煤、燃生物質(zhì)燃料價格要高，但可省去環(huán)保設(shè)備投資費用和每年環(huán)保設(shè)施運行費用，長遠來看是最經(jīng)濟又環(huán)保的燃料。參考文獻

[1]范伶,曹欽,顧濤,等.小型燃煤鍋爐與燃油(氣)鍋爐的環(huán)境影響及運行費用比較分析［J］.干旱環(huán)境監(jiān)測,2004,18(1):3-5.