燃重油锅炉燃料变更改造的节能与经济分析

沈锐林++董进宁

摘 要：通过对燃重油改造成燃生物质颗粒工业锅炉改造前后进行详细的热工实验分析可知，改造后锅炉出汽为3.121t/h略小于改造前出汽量3.547t/h，其效率为82.44%；略低于改造前锅炉84.98%；通过对锅炉改造前后进行技术经济分析可知，改造后锅炉较改造前有更好的投资收益率及抵抗风险的能力，因此通过对燃重油锅炉系统进行燃生物质改造，在保证其运行效率变化不大的情况下其对环境影响很小且投资收益很高，值得借鉴推广。

关键词：生物质颗粒；重油；能效测试；技术经济；节能减排

0 引言

由于作为高耗能设备的燃重油工业锅炉不仅消耗化石燃料而且对环境有严重污染，因此为响应节能减排的要求需要对燃重油锅炉进行改造以减少对化石燃料的消耗和对环境造成的污染。结合我国秸秆资源丰富，生物质燃料在工业锅炉上运用已经有比较成熟的经验。如能将燃重油的卧式内燃炉改造成燃生物质成型颗粒的工业锅炉，即缓解能源及环境的压力，又具有良好的经济性和社会效益。因此本文就燃重油的卧式内燃炉改造成燃生物质成型颗粒的工业锅炉在技术上对改造前后进行详细的热效率对比测试分析，在经济上对改造前后锅炉进行技术经济性比较分析。

1 燃重油锅炉燃料变更改造的热效率测试分析

1.1 研究范围

为比较清楚明晰的比较改造前后锅炉系统的节能及热效率情况，以比较有代表性的额定功率为4t/h，额定压力为1.25MPa的工业锅炉为研究对象，其中，燃重油工业锅炉型号为WNS4-1.25-Y，该系统中包含锅炉本体、辅机及安全部件，锅炉设计效率为86%，通过改造将燃重油燃烧机改造成燃生物质颗粒燃烧机，并在尾部加装常压节能器及除尘器等。改造后锅炉系统如图1所示，生物质颗粒通过上料斗进入锅炉生物质燃烧机进行燃烧，烟气经节能器、除尘器由引风机引入烟囱排入大气，炉渣由燃烧机出渣口定期人工排除作为废弃物处理，产生蒸汽进入工业生产。本文根据《工业锅炉能效测试与评价规则》TSG G0003-2010[1]对锅炉系统改造前后进行锅炉详细能效测试，测试期间按照锅炉正常生产供汽状态，改造前后锅炉均保持供蒸汽压力0.8MPa连续稳定运行。

1.2 锅炉系统正平衡法测试分析

根据TSG G0003对锅炉进行正平衡实验，并对改造前（燃重油）和改造后（燃生物质颗粒）测试实验期间锅炉燃料进行化验，其工业分析分析结果如表1所示，元素分析结果如表2所示。

实验期间，改造前后锅炉蒸汽压力均为0.85MPa，测试结果为改造前锅炉的给水流量为3.247t/h，燃料消耗量为0.285/h，给水温度24.9℃，给水压力为0.98MPa，改造后锅炉的给水流量为3.121kg/h，燃料消耗量为0.602t/h，给水温度为24.8℃，给水压力为1.07MPa，根据锅炉正平衡计算公式计算得出，改造前正平衡效率为84.59%，改造后正平衡效率为82.96%。

锅炉正平衡计算公式：

（1）

1.3 工业锅炉反平衡法测试分析

在进行锅炉反平衡法测试实验时，炉渣、漏渣及飞灰样化验结果如表3所示。

锅炉测试得到改造前锅炉为燃重油锅炉故没有炉渣，漏渣及飞灰的产生，排烟及大气参数如表4所示。

根据TSG G0003-2010计算得到测试结果如表5所示，

根据工业锅炉反平衡计算公式

（2）

得到改造前锅炉反平衡效率为85.36%，改造后锅炉反平衡效率为81.92%。

故根据锅炉热效率计算公式

（3）

得到改造前锅炉热效率为84.98%，改造后锅炉热效率为82.44%。

1.4 锅炉能效分析

由燃料化验分析可以看出，改造后锅炉热效率略低于改造前，改造前后燃料热值变化很大，重油热值远高于生物质颗粒热值，重油的灰分小于生物质颗粒的灰分，由于改造前为燃烧重油，因此改造前锅炉是没有固体燃烧损失及灰渣物理热损失其主要热损失为排烟热损失，改造后锅炉以生物质颗粒为燃料灰分含量高，其含硫量明显低于重油，改造前燃重油锅炉主要热损失为排烟损失，由于改造后锅炉产物中有了炉渣，飞灰等，因此其主要损失为排烟热损失和固体未完全燃烧损失，通过排烟参数测量可以看出，锅炉经过燃料系统及节能系统改造后排烟温度大大降低且无SO2排放。通过对改造前后锅炉热效率实验分析可以看出，燃料系统变更后热效率略低于改造前，考虑到燃料特性及燃烧方式的不同，改造后满足锅炉效率要求，并且满足环保及资源消耗的要求。

2 燃重油锅炉燃料变更改造的技术经济分析

为了比较清晰的表示出改造前后锅炉系统的经济效益变化，本文对锅炉改造前后运用技术经济学[2]的观点进行经济性分析。

假设每年运行7200小时，蒸汽现价为300元/t，重油价格为3000元/t，营业税率及附加为3%，折现率为8%，锅炉系统投资120万元其建设期为1年，改造工程为60万元，人工投入为40万元/年，维护设备投资为15万元/年，改造节能补贴为100元/t标煤，该系统运行20年，设备残值为5%。由此知，改造前该锅炉系统出蒸汽量为2.55万t/年，其收入为766.20万元/年，可盈利62.24万元/年，其总收益额为1130.69万元。改造后锅炉系统出蒸汽量2.24万t/年，其收入为757.71万元/年，折算节能量为2408.8t标煤/年，可盈利145.10万元/年，可得改造后20年总收益为2730.68万元。

考虑到现金的时间价值改造前后工业锅炉系统的累计净现值（NPV）如图2所示，可知其改造后工业锅炉系统动态回收期为2.36年（包括建设期）小于改造前的3.18年，改造后内部收益率为80.61%大于改造前的51.85%，改造后的总净现值为1246.46万元大于改造前的492.36万元，因此改造后锅炉系统抗风险性及收益高于改造前锅炉系统。

3 结论

（1）通过改造前后锅炉热效率实验分析可知，改造后锅炉出蒸汽量为3.121t/h略低于改造前锅炉出蒸汽量3.547t/h，改造后锅炉效率为82.21%略低于改造前锅炉84.98%；

（2）改造后燃生物质颗粒锅炉系统无二氧化硫排放且代替重油化石燃料，折算节能量为2408.8t标煤/年，改造后锅炉系统是一种低污染且节能的工业锅炉系统；

（3）由技术经济性分析知，改造后内部收益率为80.61%大于改造前的51.85%，改造后的总净现值为1246.46万元大于改造前的492.36万元，因此改造后锅炉系统抗风险性及收益高于改造前锅炉系统。

参考文献：

[1] TSG G0003-2010工业锅炉能效测试与评价规则[S].

[2]刘秋华.技术经济学[M].北京：机械工业出版社.2005.endprint