不同燃料的锅炉运行成本比较
一、燃料种类对比
当前锅炉使用的燃料主要有煤、轻(重)油、液化石油气、天然气和电能及二甲醚。
1、煤作为固体燃料,平均热值在6000Kal/kg以下,煤作为锅炉燃料,运输量大、储存环境条件恶劣,沸腾燃烧后造成粉尘飞扬,排放氮氧化物(以下简称NOX)、硫化物(以下简称SOX)等气体,污染环境,此外燃煤锅炉占地大,安装复杂,锅炉升温、升压速度慢,燃料供应、除尘、除灰、除硫的辅助设施多,还需大面积的储煤、储灰场地。运行维护费用较高。虽然目前煤碳与其他燃料相比具有绝对的价格优势,但是,随着煤炭价格的不断攀升,其实际价格逐渐向其他燃料价格逼近;燃料、人工和粉尘、脱硫等后续治理费用叠加,总费用逐渐接近其他燃料的消耗费用,且其运行成本过高,环境效益差。
2、轻(重)油是液体燃料,平均热值为10000Kal/kg以上。作为锅炉燃料,轻(重)油在进入炉膛时必须要先行雾化,才能与空气有效均匀混合而燃烧,燃烧后含不完全燃烧的油粒,聚集于尾部受热面和尾部烟道内,可能造成尾部受热面、尾部烟道的二次燃烧或爆燃而损坏尾部受热面或烟道;油燃烧后排放的烟气含大量的NOX、SOX气体,除去烟气中这些气体,要投入相应的脱硫设施,运行费用较高。此外使用燃油作为锅炉燃料,企业需要配置一定量的储油设施。
3、电热作为获取热水和蒸汽的热源,是通过电热元件通电后直
接对水加热,一般称为(大型、中型)电热水器或电蒸汽发生器。电热炉没有燃料燃烧后的物质排放,不产生污染物危害,也没有噪声污染,劳动卫生条件优越。但是锅炉使用电热必须要建蓄能装置,一次性投资较大。现有电热锅炉的容量都比较小,多用于0.7MW以下的热水锅炉。
4、液化石油气
液化石油气主要成分为丙烷、丁烷(以下简称LPG),其热值为11000大卡/kg,其性质指标如下: 名称: 液化石油气 主要成分: 丙烷、丁烷 分子式: C3H8、C4H10 热值: 11000Kal/kg 自燃点: 446~480℃ 着火温度: 450℃ 爆炸极限: 1.5~ 9.5%
液化石油气作为锅炉燃料,洁净、方便,燃烧后的产物主要是二氧化碳和水,是理想的清洁燃料之一。但是液化石油气燃点低,爆炸极限下限低,范围宽,溢出后迅速气化,气体扩散后比空气重1.5-2.8倍,常聚集于地表,不易逸散,极易着火燃烧爆炸,造成严重的危害。同时由于本地和邻近省份均无液化石油气资源,均需到国内炼油厂或沿海进口港口购买,价格昂贵,运输成本高;若作为锅炉燃料,需要备一定量的气化设备,合适的存放区域,必备的消防条件等,一次性
投资较大。
5、天然气
天然气主要成分是甲烷(CH4),无色、无毒、无腐蚀性,热值高,燃烧效益高,燃烧后所排放的废气和污染物少。天然气主要成分甲烷,燃烧产物主要是二氧化碳和水,被人们称为“绿色燃料”。
天然气作为锅炉燃料,洁净、方便。燃烧后的产物主要是CO2和水,产生的污染危害极小,是理想的清洁燃料之一,由于其密度较轻,溢出后会迅速扩散,气体扩散后因比空气轻,不会聚集于地表,很容易逸散。同时由于管道天然气由燃气公司管输到企业,企业本身无需投入大的运输和储存设备,可节约较大的建设和运行费用,天然气锅炉起停方便、迅速,升温升压速度快,负荷调节容易,自动化程度高,劳动强度低,没有飞灰和烟尘的污染,运行辅助费用低。 6、二甲醚
二甲醚在常温常压下是呈气态,DME的沸点为-24.9°C,通过压缩可成为液体。二甲醚的低热值64686KJ/m3,爆炸下限为3.4%,作为锅炉燃料,需要配备一定的储存气化设备、合适的存放区域,满足相应的消防条件等,一次性投资较大。
二、燃料的单位价格比较
1)基础数据
序号 1 2 3 4 5 6 7 燃料类型 重油 天然气 电 0#柴油 煤 燃料热值 10000Kcal/Kg 8500Kcal/Nm3 861Kcal/度 10300Kcal/Kg 5500Kcal/Kg 单价 3600元/吨 3.5元/Nm3 1元/度 6000元/吨 500元/吨 6500元/吨 3500元/吨 备注 液化石油气 11000Kal/Kg 二甲醚 6881Kal/Kg 2)热能利用价格比(以一台一吨锅炉满负荷运行一小时进行比较)
项目 蒸汽炉型 重油锅炉 燃气锅炉 柴油锅炉 燃煤锅炉 燃气锅炉 燃料名称 热效率 (%) 84 91 85 67 92 燃尽率 (%) 98 99 99 70 99 单价 耗量/吨 蒸汽 75Kg 75m3 70Kg 200Kg 60Kg 成本/吨 重油 天然气 柴油 煤 液化石油气 电 3600元/吨 3.5元/m3 6000元/吨 500元/吨 6500元/吨 270元 262元 420元 100元 390元 电锅炉 98 100 1元/度 700度 700元 燃气锅炉 二甲醚 92 99 3500元/吨 100Kg 350元 三、燃料运行量对比
表1 10吨锅炉燃料运行费及辅助设施、人工费用对照表 (在锅炉运行参数达到锅炉设计的参数值的同等条件下)
项目名称 燃料单价 耗量/吨蒸汽 10T/H蒸汽的燃料耗量 以20小时/天300天/年计算 柴油锅炉 5200 元/吨 71Kg 710Kg 天然气锅炉 3.5元/m 75.6m3 756m 756×20×300=4536000 m 3.5元/ m×4536000m=1587.6万元 92 99 3 2 0 6 48 5.4 33333重油锅炉 3600元/吨 75Kg 750Kg 燃煤锅炉 二甲醚锅炉 液化气锅炉 400元/吨 200Kg 2000Kg (2T) 3500 元/吨 100Kg 1000Kg 6500 元/吨 60Kg 600Kg 3600吨 6500元/吨×3600吨=2340万元 92 99 3 3 2 15 120 13.5 710×20×300=4260吨 750×20×300=4500吨 12000吨 6000吨 5200元/吨×年燃烧耗费 4260=2215.2万元 热效率% 燃尽率% 轮班数 当班操作工 辅助工人数 耗工总数 日工时总数 小时工资成本(元) 85 99 3 3 2 15 120 13.5 3600元/吨×4500吨=1620万元 84 98 3 3 2 15 120 13.5 67 70 3 3 4 21 168 18.9 480万元 3500元/吨×6000吨=2100万元 92 99 3 3 2 15 120 13.5 注1、其他辅助费用(以24小时,360天计算),储存、运输、除S、人工(1吨/h蒸汽,其他辅助费用每增加1元,>8.64万元/年)实际核算1吨/h蒸汽其他辅助费用>130元,年耗资>1123.2万元/年。
注2、辅助工人数,煤炉:每班煤场粉碎3人,出灰、渣1人;油及液化石油气、二甲醚炉:每班储油、液化石油气辅助工2人;煤炉、油及液化石油气、二甲醚炉其它费用:燃料运费,灰、渣运费,除尘、除硫水电费。
注3、按最低工资标准650元/人.月计算, 小时工资为2.7元/人.小时。
由上表比较可以看出,燃煤锅炉、燃油锅炉在运行增加了清灰除油的人工费用及烟道的维护费用,同时还需增加除NOX和SOX等有害其他的环保设备,燃气锅炉则可节约此类运行费用。而在三类燃气锅炉中天然气锅炉在运行费用、日工时总数及小时人工成本比其它两种燃料锅炉运行成本都要低,是最经济合理的。