鍋爐煤改氣的成本對(duì)比及技術(shù)研究

吳多峰

（黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154004）

目前鍋爐的類型主要分為燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t，2種鍋爐類型各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如今人們對(duì)環(huán)境的要求逐漸提高，環(huán)境保護(hù)成為社會(huì)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)，因此將燃煤鍋爐進(jìn)行燃?xì)忮仩t改造成為必然。

1 燃煤類型的鍋爐需要進(jìn)行天燃?xì)鉅t改造的必要性

1.1 燃?xì)忸愋湾仩t具有的主要優(yōu)勢(shì)

第一，燃?xì)馕镔|(zhì)中諸如硫元素、氮元素及灰類物質(zhì)的成分比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤炭資源中的實(shí)際含量，而且燃?xì)赓Y源的燃燒過(guò)程相對(duì)比較充分，燃?xì)庠谌紵臅r(shí)候，排出的氣體成分中粉塵類物質(zhì)的含量較低，可以滿足國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的針對(duì)燃燒類型裝備的相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求，有效降低燃燒過(guò)程對(duì)于周邊環(huán)境的污染和傷害，環(huán)保效果比較好。第二，燃?xì)忸愋偷腻仩t排放出來(lái)的煙氣類污染物相對(duì)較少，并且在其燃燒的過(guò)程中對(duì)于流管束部位的侵蝕程度相比于燃煤類型的鍋爐要小很多，設(shè)備本身傳熱方面的性能相對(duì)比較理想，輻射的力度比較強(qiáng)，對(duì)于熱效率的提升比較明顯。第三，燃?xì)忸愋偷腻仩t設(shè)備不需要配備諸如除塵器裝置及除渣機(jī)裝置等相應(yīng)的環(huán)保附屬類裝置，可以明顯節(jié)約資金和資源的投入。第四，燃?xì)忸愋偷腻仩t通常應(yīng)用管道系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)和運(yùn)送燃?xì)赓Y源，不再需要較大的空間來(lái)儲(chǔ)藏燃料資源，這樣的模式既可以大量節(jié)省有限的空間，又能最大限度地改善操作現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)生環(huán)境，顯著減輕了鍋爐系統(tǒng)燃燒過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。第五，燃?xì)忸愋偷腻仩t設(shè)備自身的運(yùn)營(yíng)成本、供熱資源消耗的成本及平時(shí)的維修保養(yǎng)和調(diào)節(jié)的成本相對(duì)來(lái)講比較低，經(jīng)濟(jì)方面的綜合效益比較高。第六，燃?xì)忸愋偷腻仩t用于供熱領(lǐng)域負(fù)荷的時(shí)候，其適應(yīng)性比較強(qiáng)，可依據(jù)鍋爐設(shè)備系統(tǒng)中所承擔(dān)的熱量方面的負(fù)荷數(shù)據(jù)靈活調(diào)節(jié)火力輸出的強(qiáng)弱[1]。第七，燃?xì)忸愋偷腻仩t設(shè)備的日常維修和養(yǎng)護(hù)工作相對(duì)比較便捷，鍋爐設(shè)備本身及受熱的管道部件等裝置的實(shí)際壽命都比較長(zhǎng)。燃?xì)忮仩t如圖1所示。

圖1 燃?xì)忮仩t

1.2 燃煤類型鍋爐自身劣勢(shì)及進(jìn)行燃?xì)飧脑斓闹饕?/h3>

第一，燃煤類型鍋爐通常都是使用層燃的模式來(lái)進(jìn)行燃燒反應(yīng)的，煤炭資源在爐腔中進(jìn)行燃燒反應(yīng)，隨后把熱能傳送到換熱管道之中，在這個(gè)過(guò)程中的熱能將會(huì)散失很多。第二，煤炭資源一般的組成為水分、灰分、碳元素、硫元素和氮元素等，并且上述相關(guān)元素在煤炭資源充分燃燒以后，將會(huì)形成化合物，并且其成分相對(duì)比較復(fù)雜，例如產(chǎn)生CO2及SO2等有毒有害的氣體煙霧，如果此類有毒有害的氣體大量排放到周圍的大氣環(huán)境之中，將會(huì)導(dǎo)致比較嚴(yán)重的空氣污染，會(huì)對(duì)生活在附近的廣大人民群眾的身體健康造成嚴(yán)重的傷害。第三，燃煤類型鍋爐通常使用的是負(fù)壓型的燃燒模式，燃燒反應(yīng)的過(guò)程主要是通過(guò)引風(fēng)機(jī)裝置及鼓風(fēng)機(jī)裝置協(xié)同實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)過(guò)程中會(huì)消耗大量的空氣及氧氣資源，而且燃燒過(guò)程中鍋爐系統(tǒng)的煙道部位及墻體間多數(shù)情況下存在漏風(fēng)的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致過(guò)量空氣的比例較大。第四，燃煤類型的鍋爐設(shè)備容易受到鼓風(fēng)量方面的明顯影響。燃煤類型的鍋爐非常容易受到鼓風(fēng)的風(fēng)量、鼓風(fēng)的風(fēng)速指標(biāo)等要素的明顯影響，使其無(wú)法達(dá)到鍋爐系統(tǒng)的自動(dòng)化控制及調(diào)節(jié)功能，因此在對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要進(jìn)行手動(dòng)操作，人工的勞動(dòng)量相對(duì)比較大。因此燃煤類型的鍋爐具有比較明顯的劣勢(shì)，在條件允許的情況下，燃煤類型的鍋爐需要盡可能改造成燃?xì)忸愋偷腻仩t。鍋爐參數(shù)見表1。

表1 鍋爐參數(shù)

2 鍋爐設(shè)備綜合成本

2.1 鍋爐設(shè)備自身成本分析

通過(guò)對(duì)相關(guān)鍋爐設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)行咨詢，鍋爐自身的成本主要包括鍋爐設(shè)備主體的購(gòu)買成本、輔機(jī)設(shè)備及環(huán)保方面相關(guān)設(shè)備的成本、安裝費(fèi)用成本、日常維修和折舊方面的費(fèi)用成本。

2.2 鍋爐所需燃料成本

如果以每噸蒸汽物質(zhì)中所含有的熱值為60萬(wàn)大卡來(lái)進(jìn)行衡量的話，燃煤類型的鍋爐設(shè)備的噸汽燃料方面的綜合成本為88元，燃?xì)忸愋偷腻仩t的綜合成本為220元。

2.3 鍋爐設(shè)備環(huán)保方面的綜合成本

由于燃?xì)忸愋偷腻仩t設(shè)備采用的是相對(duì)清潔的燃料，因此該類鍋爐設(shè)備不再需要配備脫硫及除塵類型的輔助設(shè)備；而燃煤類型的鍋爐采用的是煤炭資源作為其使用的燃料，以常用的煤炭資源來(lái)講，通過(guò)化學(xué)方面的檢測(cè)可以知道，煤炭燃料中的硫含量為6．75%，灰分物質(zhì)的含量為42%，因此在使用燃煤類型的鍋爐時(shí)，必須使用大量的脫硫劑來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的處理。如果采用的是石灰石-石膏濕法的脫硫方式，此方法通常是把特定濃度的石灰石的漿液從脫硫塔裝置的頂部進(jìn)行連續(xù)地噴入操作[2]，與由下到上運(yùn)動(dòng)的煙氣物質(zhì)進(jìn)行比較完全的混合之后，使得煙氣物質(zhì)中的二氧化硫物質(zhì)被漿液內(nèi)部的碳酸鈣化合物充分吸收，之后通過(guò)化學(xué)反應(yīng)最終形成亞硫酸鈣物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃煤鍋爐脫硫的目標(biāo)。一般來(lái)講，煤炭中所含硫的比例為6．75%，鍋爐產(chǎn)生1 t有效的蒸汽所消耗煤炭資源含硫的成分約為11．22 kg；由于煤炭資源中同時(shí)也含有硫酸鹽化合物以外的其他類型的硫化物成分，所以在其進(jìn)行燃燒反應(yīng)的過(guò)程中將通過(guò)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化硫物質(zhì)，這類成分通常來(lái)講會(huì)占總體含硫量的83%左右，因此二氧化硫物質(zhì)的總體生成量約為19．08 kg；此處研究過(guò)程中設(shè)定的情況是把二氧化硫全部生成為沉淀的物質(zhì)，各類藥品試劑純度數(shù)值設(shè)定為95%左右，根據(jù)3類主流的脫硫解決方案中的化學(xué)方程式可以得到：產(chǎn)生1 t蒸汽消耗的生石灰的量約為18．59 kg；如果根據(jù)生石灰目前的市場(chǎng)價(jià)格580元/t來(lái)進(jìn)行評(píng)估的話，燃煤類型的鍋爐設(shè)備產(chǎn)生1 t蒸汽的脫硫環(huán)節(jié)的綜合成本約為10．85元。

2.4 燃煤鍋爐的勞動(dòng)力成本

鍋爐設(shè)備日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)操作人員排班一般來(lái)講使用三班倒的模式，配備動(dòng)力主任1人，每個(gè)班次需要安排班長(zhǎng)、主要司爐工人、上煤工人、脫硫及清灰方面的工人等。按照工資來(lái)講，動(dòng)力主任的年薪為8萬(wàn)，司爐班長(zhǎng)的年薪為6萬(wàn)，其他工作人員的年薪為4萬(wàn)。

2.5 燃煤鍋爐的其他方面成本

根據(jù)相關(guān)的成本標(biāo)準(zhǔn)，水費(fèi)為1．5元/t；軟水如果需要處理，所耗費(fèi)的工業(yè)鹽、工業(yè)堿及其他額外的相關(guān)費(fèi)用總共約為4元/t。

2.6 其他綜合類型的成本

為了實(shí)現(xiàn)燃煤類型鍋爐、燃?xì)忸愋湾仩t的噸汽綜合成本的有效折算工作，工業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)通常情況下每年的鍋爐設(shè)備的使用期限為8～10個(gè)月，其他的時(shí)間通常情況下用于檢修和維護(hù)操作，針對(duì)15 t/h規(guī)格的額定指標(biāo)的鍋爐設(shè)備，按照每年進(jìn)行8個(gè)月的產(chǎn)汽工作量來(lái)計(jì)算，并且設(shè)定每小時(shí)的產(chǎn)汽量約為12 t的話，那么每年的產(chǎn)汽量約為69 180 t。

3 燃煤類型的鍋爐進(jìn)行天燃?xì)忸愋湾仩t改造的關(guān)鍵注意事項(xiàng)

3.1 燃煤類型的鍋爐需要進(jìn)行天燃?xì)忸愋偷腻仩t改造的一般性原則

第一，創(chuàng)造應(yīng)有的使用價(jià)值的相關(guān)原則。對(duì)于燃煤類型的鍋爐進(jìn)行燃?xì)忸愋偷腻仩t改造必須確保燃煤類型的鍋爐的相關(guān)受壓部件的使用價(jià)值完好，以及生產(chǎn)過(guò)程中的指標(biāo)安全性，防止燃煤類型的鍋爐設(shè)備的受壓部件被損壞，而且燃?xì)忸愋偷腻仩t改造工作必須確保原來(lái)燃煤類型的鍋爐系統(tǒng)的引風(fēng)裝置及給水裝置的完整及性能的良好，這樣才能杜絕原有鍋爐給水裝置及引風(fēng)裝置帶來(lái)后續(xù)生產(chǎn)安全相關(guān)的事故隱患。第二，各項(xiàng)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)相關(guān)原則。經(jīng)過(guò)燃?xì)飧脑熘蟮腻仩t能夠?qū)崿F(xiàn)天然氣類型的鍋爐設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)的指標(biāo)，必須確保改造之后鍋爐運(yùn)行的實(shí)際效率。第三，簡(jiǎn)單易用方面的原則。燃煤類型的鍋爐裝置進(jìn)行燃?xì)忸愋偷腻仩t改造工作，需要采用簡(jiǎn)單容易的操作執(zhí)行方案，也就是說(shuō)，在確保改造工作質(zhì)量的前提下，盡可能地降低資金方面的投入及人工和物力方面的投入量[3]。

3.2 燃煤類型的鍋爐進(jìn)行天燃?xì)忸愋偷腻仩t改造過(guò)程中的關(guān)鍵注意事項(xiàng)

第一，燃煤類型的鍋爐在改造過(guò)程中，必須將原始燃煤類型鍋爐中的上煤斗裝置、鏈條類型的爐排裝置、上煤機(jī)裝置、出渣機(jī)裝置和變速箱裝置等燃?xì)忸愋偷腻仩t不需要的部分裝置進(jìn)行拆除。第二，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員必須對(duì)原始的燃煤類型的鍋爐的爐膛相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施詳盡的計(jì)算和評(píng)估，保證爐膛部位的火焰中心及爐膛結(jié)構(gòu)的空間幾何尺寸的適合性，并且依據(jù)燃?xì)忸愋偷腻仩t裝置的燃燒實(shí)際情況規(guī)定應(yīng)用可以耐火的水泥混凝土材料澆筑出一個(gè)新的爐膛部件，這樣就能提升爐膛部位的各項(xiàng)性能及爐膛部位工作運(yùn)行過(guò)程的安全等級(jí)。第三，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員需要在原始的燃煤類型的鍋爐的爐膛中部設(shè)置相應(yīng)的防爆裝置，并且在燃?xì)忸愋偷腻仩t裝置內(nèi)設(shè)置防爆門裝置及燃?xì)庑孤┑念A(yù)警裝置，這樣就能及時(shí)對(duì)燃?xì)獾男孤﹩?wèn)題進(jìn)行應(yīng)對(duì)，強(qiáng)化對(duì)突發(fā)情況和安全生產(chǎn)問(wèn)題的防范力度。第四，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員必須針對(duì)鍋爐裝置的水壓數(shù)值實(shí)施嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試，確保壓力數(shù)值滿足燃?xì)忸愋偷腻仩t裝置的實(shí)際運(yùn)行要求。

3.3 燃燒器裝置的選取及安裝調(diào)試

第一，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員需要依據(jù)鍋爐的效率及輸出數(shù)值評(píng)估燃?xì)忸愋偷腻仩t裝置的燃燒量數(shù)值，用于明確燃燒器裝置的參數(shù)及功率數(shù)值。第二，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員需要根據(jù)用戶所應(yīng)用的燃料種類對(duì)其進(jìn)行分析和研究，分析燃料的種類用于調(diào)節(jié)鍋爐裝置的高度等相關(guān)外形尺寸。第三，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員必須依據(jù)燃?xì)忸愋偷腻仩t內(nèi)部火焰的狀態(tài)來(lái)對(duì)原始的燃煤鍋爐的爐膛內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，保證爐膛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和燃燒的火焰形狀相互匹配，有效提升爐膛部位傳熱方面的能力。第四，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造操作的工作人員需要依據(jù)爐膛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整燃燒器裝置的設(shè)置，確保爐膛的火焰燃燒中心處于相對(duì)合理的區(qū)域。鍋爐燃燒器如圖2所示。

圖2 鍋爐燃燒器

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可以得出如下的結(jié)論：

（1）前期進(jìn)行的投資及折舊方面的成本，日常維護(hù)的成本，工資成本，環(huán)保方面的投入成本加上電耗方面的成本，燃煤類型的鍋爐高于燃?xì)忸愋偷腻仩t，從水費(fèi)方面的成本及軟水資源的處理相關(guān)的費(fèi)用方面來(lái)講，2種類型的鍋爐基本相同。

（2）從燃料資源的成本層面來(lái)講，因?yàn)樘烊粴馊涣系氖袌?chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤炭資源的市場(chǎng)價(jià)格，因此燃?xì)忸愋偷腻仩t的噸汽成本消耗顯著高于燃煤類型的鍋爐。

（3）綜合成本的考慮，燃煤類型的鍋爐噸汽成本低于燃?xì)忸愋偷腻仩t，因?yàn)槿細(xì)獾膬r(jià)格和煤炭的價(jià)格差距過(guò)大，燃?xì)忸愋湾仩t的綜合成本大于燃煤類型的鍋爐。不過(guò)基于環(huán)境保護(hù)的考慮，燃?xì)忸愋铜h(huán)境污染非常小，因此相關(guān)用氣企業(yè)在能力允許的情況下，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用燃?xì)忸愋偷腻仩t裝置。