鍋爐“煤改氣”LNG點供解決方案探析

楊曉方

【摘 要】隨著“霧霾”天氣日益嚴重，環保執法力度不斷加大；為減少污染，清潔能源的替代勢在必行，清潔能源LNG（液化天然氣）的推廣使用成為解決環保問題的最佳方案之一。

【Abstract】With the "fog and haze" weather is becoming increasingly serious， environmental law enforcement efforts continue to increase. In order to reduce pollution， the application of clean energy is imperative. The promotion and utilization of clean energy LNG （liquefied natural gas） has become one of the best solutions to environmental problems.

【關鍵詞】環境污染；鍋爐煤改氣；經濟分析

【Keywords】 environmental pollution； liquefied natural gas instead of gas of boiler； economic analysis

【中圖分類號】TU996 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0189-03

1 引言

本文針對鍋爐煤改氣，設計了有針對性的解決方案，通過儲罐供氣、杜瓦罐供氣、快易冷一體撬供氣等不同方式，以LNG為氣源，適用不同形式的鍋爐煤改氣；并對點供鍋爐煤改氣的經濟性和環保性進行了分析，充分說明煤改氣的必要性。通過數據說明，得出煤改氣的可行性，從而展現了LNG點供在煤改氣上的廣闊前景。

2 問題的提出

近年來，我國霧霾天氣日益嚴重，環境污染矛盾愈發突出，2016年中國的空氣質量排名倒數第二，屬空氣污染的重災區[1]，清潔能源與新能源的應用推廣成為治理污染的必然選擇。

我國大氣污染的主要來源是工業上煤或石油燃燒排放的大量有害物質，2016年數據顯示，我國工業鍋爐中以散煤為燃料的工業鍋爐約有50萬臺左右，年燃用散煤7億多噸。年排放煙塵約410萬噸、二氧化硫約570萬噸、氮氧化物約200萬噸，分別占全國污染物排放總量的40%、27%、9%左右，這是我國大氣霧霾治理的重點領域之一[2]。

在資源環境約束趨緊的新常態下，能源綠色轉型要求日益迫切，能源結構調整進入油氣替代煤炭、非化石能源替代化石能源的更替期。《巴黎協定》的實施，大大加快世界能源低碳化進程，同時，國家大力推動大氣和水污染防治工作，對清潔能源的需求進一步增加[3]。

天然氣作為一種清潔能源，以其安全、環保、供量穩定等諸多優點，成為替代燃煤的首選。液化天然氣（Liquefied Natural Gas，簡稱LNG），主要成分是甲烷，被公認是地球上最干凈的化石能源，無色、無味、無毒且無腐蝕性。到 2020年，天然氣在一次能源消費結構中的占比力爭達到10%左右[4]。

2013年9月國務院印發《大氣污染防治行動計劃》中，提出全面整治燃煤小鍋爐。加快推進集中供熱、“煤改氣”、“煤改電”工程建設，到2017年，地級及以上城市建成區基本淘汰每小時10蒸噸及以下的燃煤鍋爐，禁止新建每小時20蒸噸以下的燃煤鍋爐。

2014年6月份，國家能源局與京津冀三省市、三桶油分別簽訂《“煤改氣”用氣保供協議》。進一步落實大氣防治污染計劃，“煤改氣”實施為鍋爐煤改氣提供氣源保證。

3 鍋爐“煤改氣”必要性

3.1 “煤改氣”的環保性

大氣污染的首要污染物為二氧化硫，其次是可吸入顆粒，工業鍋爐每燃燒一噸標準煤，產生的污染物見（表1）

3.2 “煤改氣”的經濟性

以每日制55℃熱水10噸，升溫40℃為例，不同燃料經濟性如下（表2）：

從表2中，我們可以得出結論：①煤的燃料費用雖然最低，但日常維護操作需要更多的人員和費用，環保性差。②燃煤設備的日常維護成本遠遠高于燃氣設備，如果把日常維護費用計算在內，燃氣設備的年運行費用接近燃煤設備，為四種類型中運行成本較低的。③燃煤設備的人工費用要視生產情況而定，如果晝夜生產，則必須實行倒班制度，兩個人是最少選擇，這將會大大增加燃煤鍋爐的年運行費用。

因此，在各類燃料的年運行費用上，燃氣依然是最有優勢的選擇。

從表3所給數據可以看出：①在2T的鍋爐中，燃氣鍋爐初始投資是最少的；在4T的鍋爐中，燃煤鍋爐固定投入是最少的；②在鍋爐的使用壽命中，燃氣鍋爐一般為20年，是各種類型鍋爐中壽命最長的；③在鍋爐的折舊率中，2T、4T的燃氣鍋爐均遠低于其它類型的鍋爐。

因此，在各種類型燃料固定資產的投資方面，使用燃氣設備無疑是一種更好的選擇。

4 鍋爐“煤改氣”方案

綜上所述，天然氣在環保效益和經濟效益兩方面都具有顯著優勢，但我國天然氣發展目前仍處于初級階段，燃氣管道的覆蓋能力嚴重不足，大部分工業用戶位于郊區，燃氣管網在短時間內難以滿足工業用戶需求，尤其是冬季取暖時供需矛盾更加突出。

“LNG點對點式供氣”作為新興的供氣模式，具有投資少、占地小、投產快、安全性高等特點，解決燃氣管道在短時間內不能覆蓋區域工業用戶使用天然氣的需求，且使用LNG相較使用管道氣，具有一定的價格優勢。

4.1 “煤改氣”LNG點供方案的設計思路

在用戶廠區內，采用自建LNG儲備站集中供氣的模式，保證用戶24小時不間斷用氣。按用戶實際需求配備相應規格的儲存設備（LNG儲罐）。按用戶每小時用氣量的峰值，配備對應規格的氣化器。且要一開一備來提高設備在使用過程中的穩定性。從氣源的穩定性、運輸能力、天然氣的儲備、供氣模式和及時靈活的調配等方面來保障用戶的安全用氣。endprint

4.2 工藝流程

LNG通過低溫槽車從LNG液化工廠運至用氣LNG氣化站，站內卸車臺設置的卸車增壓氣化器為槽車儲罐增壓，利用壓差將LNG送至氣化站低溫LNG儲罐內。

工作條件下，儲罐增壓器將儲罐內的LNG增壓到0.6MPa。增壓后的LNG進入空溫式氣化器，與空氣換熱后轉化為氣態天然氣并升高溫度，出口溫度約比環境溫度低10℃，壓力為0.45～0.60MPa，最后經調壓（調壓器出口壓力調制為客戶所需要的使用壓力）、計量、加臭后送給工業用戶。

5 主要設備

本項目主要投入有：LNG氣化站、調壓站、卸車區、場地基建費用等。點供設備明細如下表所示：

6 LNG點供效益評估

6.1 價格優勢

我國液化天然氣（LNG）替代工業用管道天然氣已具有經濟性。我國管道天然氣的價格形成機制是政府指導定價。在“壓非保民”的基本政策導向下，近幾年來，政府加快了管道天然氣特別是非民生用管道天然氣的價格上漲速度。目前，工業用管道天然氣終端用戶實際價格已普遍突破3元/m3，而使用LNG進行氣化后，價格可以控制在2.8元以下。

6.2 經濟效益評估

LNG點供利用氣源保障、價格競爭、量身定做等眾多優勢達到為客戶爭取最大效益的目的。

目前液化天然氣供氣價格2.80元/m3，管道氣價格3.0元/m3，管道氣得熱值是8600大卡，LNG的熱值9300大卡，所以1m3管道氣折合成LNG系數是0.925。

每年節省費用（天然氣日用量按7000方計）：

管道天然氣年使用費用：3.0×7000×365=7665000元

液化天然氣7000方一天年使用費用：2.80×（7000×0.925）×365=6717450元

年節省費用：7765000元-6717450元=947550元

通過計算看出，使用液化天然氣使用戶成本更低。

7 結論

天然氣終端的消費和供給對價格敏感，在點供模式下，一方面，用戶可自由選擇供氣商，可以在原料選擇上節約成本。另一方面，點供模式較低的投資額和LNG的較強流動性也減少用戶對管道的依賴。天然氣點供模式擴大了國內天然氣用戶的需求規模，豐富了需求的內容和形式，為客戶帶來了更優惠的價格，提供了新的供氣方式。

【參考文獻】

【1】美國耶魯大學.《2016年環境績效指數報告》（EnvironmentalPerformanceIndex：2016report.

【2】山東環保廳.關于加快推進燃煤機組（鍋爐）超低排放的指導意見》（魯環發〔2015〕98號）[Z].

【3】國家發展改革委.石油天然氣發展“十三五”規劃[Z].

【4】國家發改委，等.《加快推進天然氣利用的意見》發改能源〔2017〕1217號[Z].endprint