沈銳林++董進(jìn)寧

摘 要：通過(guò)對(duì)燃重油改造成燃生物質(zhì)顆粒工業(yè)鍋爐改造前后進(jìn)行詳細(xì)的熱工實(shí)驗(yàn)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(guò)對(duì)鍋爐改造前后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(fēng)險(xiǎn)的能力，因此通過(guò)對(duì)燃重油鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行燃生物質(zhì)改造，在保證其運(yùn)行效率變化不大的情況下其對(duì)環(huán)境影響很小且投資收益很高，值得借鑒推廣。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)顆粒；重油；能效測(cè)試；技術(shù)經(jīng)濟(jì)；節(jié)能減排

0 引言

由于作為高耗能設(shè)備的燃重油工業(yè)鍋爐不僅消耗化石燃料而且對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染，因此為響應(yīng)節(jié)能減排的要求需要對(duì)燃重油鍋爐進(jìn)行改造以減少對(duì)化石燃料的消耗和對(duì)環(huán)境造成的污染。結(jié)合我國(guó)秸稈資源豐富，生物質(zhì)燃料在工業(yè)鍋爐上運(yùn)用已經(jīng)有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如能將燃重油的臥式內(nèi)燃爐改造成燃生物質(zhì)成型顆粒的工業(yè)鍋爐，即緩解能源及環(huán)境的壓力，又具有良好的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益。因此本文就燃重油的臥式內(nèi)燃爐改造成燃生物質(zhì)成型顆粒的工業(yè)鍋爐在技術(shù)上對(duì)改造前后進(jìn)行詳細(xì)的熱效率對(duì)比測(cè)試分析，在經(jīng)濟(jì)上對(duì)改造前后鍋爐進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較分析。

1 燃重油鍋爐燃料變更改造的熱效率測(cè)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(tǒng)的節(jié)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(yè)鍋爐為研究對(duì)象，其中，燃重油工業(yè)鍋爐型號(hào)為WNS4-1.25-Y，該系統(tǒng)中包含鍋爐本體、輔機(jī)及安全部件，鍋爐設(shè)計(jì)效率為86%，通過(guò)改造將燃重油燃燒機(jī)改造成燃生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)，并在尾部加裝常壓節(jié)能器及除塵器等。改造后鍋爐系統(tǒng)如圖1所示，生物質(zhì)顆粒通過(guò)上料斗進(jìn)入鍋爐生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)行燃燒，煙氣經(jīng)節(jié)能器、除塵器由引風(fēng)機(jī)引入煙囪排入大氣，爐渣由燃燒機(jī)出渣口定期人工排除作為廢棄物處理，產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)。本文根據(jù)《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》TSG G0003-2010[1]對(duì)鍋爐系統(tǒng)改造前后進(jìn)行鍋爐詳細(xì)能效測(cè)試，測(cè)試期間按照鍋爐正常生產(chǎn)供汽狀態(tài)，改造前后鍋爐均保持供蒸汽壓力0.8MPa連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 鍋爐系統(tǒng)正平衡法測(cè)試分析

根據(jù)TSG G0003對(duì)鍋爐進(jìn)行正平衡實(shí)驗(yàn)，并對(duì)改造前（燃重油）和改造后（燃生物質(zhì)顆粒）測(cè)試實(shí)驗(yàn)期間鍋爐燃料進(jìn)行化驗(yàn)，其工業(yè)分析分析結(jié)果如表1所示，元素分析結(jié)果如表2所示。

實(shí)驗(yàn)期間，改造前后鍋爐蒸汽壓力均為0.85MPa，測(cè)試結(jié)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(jù)鍋爐正平衡計(jì)算公式計(jì)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(jì)算公式：

（1）

1.3 工業(yè)鍋爐反平衡法測(cè)試分析

在進(jìn)行鍋爐反平衡法測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，爐渣、漏渣及飛灰樣化驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

鍋爐測(cè)試得到改造前鍋爐為燃重油鍋爐故沒(méi)有爐渣，漏渣及飛灰的產(chǎn)生，排煙及大氣參數(shù)如表4所示。

根據(jù)TSG G0003-2010計(jì)算得到測(cè)試結(jié)果如表5所示，

根據(jù)工業(yè)鍋爐反平衡計(jì)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(jù)鍋爐熱效率計(jì)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(yàn)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(yuǎn)高于生物質(zhì)顆粒熱值，重油的灰分小于生物質(zhì)顆粒的灰分，由于改造前為燃燒重油，因此改造前鍋爐是沒(méi)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(zhì)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(chǎn)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(guò)排煙參數(shù)測(cè)量可以看出，鍋爐經(jīng)過(guò)燃料系統(tǒng)及節(jié)能系統(tǒng)改造后排煙溫度大大降低且無(wú)SO2排放。通過(guò)對(duì)改造前后鍋爐熱效率實(shí)驗(yàn)分析可以看出，燃料系統(tǒng)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(huán)保及資源消耗的要求。

2 燃重油鍋爐燃料變更改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

為了比較清晰的表示出改造前后鍋爐系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益變化，本文對(duì)鍋爐改造前后運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)[2]的觀點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

假設(shè)每年運(yùn)行7200小時(shí)，蒸汽現(xiàn)價(jià)為300元/t，重油價(jià)格為3000元/t，營(yíng)業(yè)稅率及附加為3%，折現(xiàn)率為8%，鍋爐系統(tǒng)投資120萬(wàn)元其建設(shè)期為1年，改造工程為60萬(wàn)元，人工投入為40萬(wàn)元/年，維護(hù)設(shè)備投資為15萬(wàn)元/年，改造節(jié)能補(bǔ)貼為100元/t標(biāo)煤，該系統(tǒng)運(yùn)行20年，設(shè)備殘值為5%。由此知，改造前該鍋爐系統(tǒng)出蒸汽量為2.55萬(wàn)t/年，其收入為766.20萬(wàn)元/年，可盈利62.24萬(wàn)元/年，其總收益額為1130.69萬(wàn)元。改造后鍋爐系統(tǒng)出蒸汽量2.24萬(wàn)t/年，其收入為757.71萬(wàn)元/年，折算節(jié)能量為2408.8t標(biāo)煤/年，可盈利145.10萬(wàn)元/年，可得改造后20年總收益為2730.68萬(wàn)元。

考慮到現(xiàn)金的時(shí)間價(jià)值改造前后工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的累計(jì)凈現(xiàn)值（NPV）如圖2所示，可知其改造后工業(yè)鍋爐系統(tǒng)動(dòng)態(tài)回收期為2.36年（包括建設(shè)期）小于改造前的3.18年，改造后內(nèi)部收益率為80.61%大于改造前的51.85%，改造后的總凈現(xiàn)值為1246.46萬(wàn)元大于改造前的492.36萬(wàn)元，因此改造后鍋爐系統(tǒng)抗風(fēng)險(xiǎn)性及收益高于改造前鍋爐系統(tǒng)。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)改造前后鍋爐熱效率實(shí)驗(yàn)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(zhì)顆粒鍋爐系統(tǒng)無(wú)二氧化硫排放且代替重油化石燃料，折算節(jié)能量為2408.8t標(biāo)煤/年，改造后鍋爐系統(tǒng)是一種低污染且節(jié)能的工業(yè)鍋爐系統(tǒng)；

（3）由技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析知，改造后內(nèi)部收益率為80.61%大于改造前的51.85%，改造后的總凈現(xiàn)值為1246.46萬(wàn)元大于改造前的492.36萬(wàn)元，因此改造后鍋爐系統(tǒng)抗風(fēng)險(xiǎn)性及收益高于改造前鍋爐系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] TSG G0003-2010工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則[S].

[2]劉秋華.技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.endprint