燃煤与生物质工业锅炉雒效及技术经济分析.doc

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1、燃煤与生物质工业锅炉雒效及技术经济分析摘 要通过对燃生物质与燃煤工业锅炉进行详细的能效测试分析可知，生物质锅炉产生蒸汽为3563kg/h多于燃煤锅炉3475kg/h，其效率为80.50优于燃煤锅炉76.95，折算可节省标煤2873t/年；应用技术经济的观点对两种锅炉进行经济性分析可知，生物质工业锅炉投资回收期比燃煤工业锅炉时间短，总收益更高，内部收益率高，抗风险性更好，因此燃生物质工业锅炉系统对环境影响很小且投资收益很高，值得大力推广。引言目前，化石资源逐渐枯竭，价格不断上涨，全世界都面临着能源短缺的危机。化石燃料衍生带来一系列环境问题。作为高耗能设备的工业锅炉对能源及环境有着重要的影响，我国

2、是一个以煤为主要能源的国家，燃煤工业锅炉占工业锅炉总量的80以上，工业锅炉量大面广，平均容量小，能耗大，污染严重，寻找新的环境友好的替代能源以解决高耗能燃煤工业锅炉的污染及能耗成为我国现在面临的迫切问题。我国是一个农业大国，有着丰富的秸秆资源，因此充分利用生物质秸秆资源，发展生物质锅炉成为解决我国秸秆资源浪费及工业锅炉高耗能、高污染问题的一种良好途径。并为生物质成型燃料的大规模生产提供了必要条件。因此本文就燃生物质成型颗粒工业锅炉系统与燃煤工业锅炉在技术上进行详细的能效分析，在经济上运用技术经济的观点对两种锅炉进行经济性分析。1.燃生物质与燃煤工业锅炉系统的能效分析1.1研究范围为比较清楚明晰

3、的比较两种不同燃料工业锅炉系统的能效情况，本文选取燃生物质工业锅炉型号为DZL41.25一BMF(如图1所示)，燃煤工业锅炉型号为DZL41.25一A为研究对象，根据工业锅炉能效测试与评价规则TSG G00032010对两台锅炉系统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，两台锅炉均保持供蒸汽压力0.8MPa连续稳定运行。1.2工业锅炉正平衡法测试计算根据规程对锅炉正平衡数据进行记录，并对测试期间两台锅炉所用燃料生物质颗粒与煤进行取样化验，燃料工业分析化验的结果如表1所示，燃料元素分析化验的结果如表2所示。测试期间，两台锅炉均无自用蒸汽及外来热量，两台锅炉蒸汽压力均为0.80MP

4、a，饱和蒸汽温度为175.4，饱和给水焓为742.72kJ/kg，汽化潜热为2030.32 kJ/kg，由于两台锅炉未安装蒸汽取样装置，故两台锅炉蒸汽湿度取经验值3，燃煤锅炉的给水流量为3475kg/h，燃料消耗量为601.0kg/h，给水温度25-3，给水压力为1.12MPa，给水焓为107.22kJ/kg，燃生物质颗粒锅炉的给水流量为3563kg/h，燃料消耗量为712.5kg/h，给水温度为25.2，给水压力为1.06MPa，给水焓为106.754/kg。根据锅炉正平衡计算公式：得到燃煤工业锅炉正平衡效率为75.80，燃生物质颗粒正平衡效率为79.40。1.3工业锅炉反平衡法测试计算锅炉

5、反平衡法测试时，锅炉大气参数测点布置于鼓风机人口附近，排烟温度及烟气成分测点布置于锅炉省煤器后一米处的平直管道上，炉渣、漏渣及飞灰样本分别于锅炉出渣口、漏渣口及除尘器处采集并化验，化验结果如表3所示。锅炉测试得到燃煤工业锅炉炉渣质量为40kg/h，漏渣质量为2.5kg/h，燃生物质颗粒工业锅炉炉渣质量为4.0kg/h，漏渣质量为0.8kg/h，大气参数及尾部烟气采集数据如表4所示。根据GB/T 101802003中计算公式可以计算得到，燃煤工业锅炉排烟处过量空气系数为2.73，炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比为76.96，漏渣含灰量占人炉燃料总灰量的重量百分比为5.10，飞灰含量占入炉燃

6、料总灰量的重量百分比为17.94，锅炉排烟热损失为15.99，气体未完全燃烧损失0.20，固体未完全燃烧损失2.63，表面散热损失2.9、灰渣物理热损失0.02；燃生物质颗粒工业锅炉排烟处过量空气系数为2.38，炉渣含灰量占人炉燃料总灰量的重量百分比为29.87，漏渣含灰量占入炉燃料总灰量的重量百分比为6.27，飞灰含量占人炉燃料总灰量的重量百分比为63.87，锅炉排烟热损失为14.27，气体未完全燃烧损失O.15，固体未完全燃烧损失1.06，表面散热损失2.9、灰渣物理热损失0.02。根据锅炉反平衡计算公式：得到燃煤工业锅炉热效率为76.95，燃生物质颗粒工业锅炉热效率为80.50。1.4锅

7、炉能效分析通过燃料工业分析及元素分析可以看出，煤与生物质颗粒虽然其热值比较接近，但成分有着比较明显的区别，生物质颗粒燃料灰分少，挥发分含量很高，其含硫量明显低于煤，故燃生物质颗粒锅炉燃烧速率比燃煤锅炉快，炉膛燃烧位置也比燃煤锅炉靠前，其燃烧产物中灰分在燃料总灰分的比重较大，含碳量较高，而其渣的量很少比较容易燃尽结焦，含碳量也明显少于燃煤锅炉中的渣的含碳量，所以燃煤锅炉中固体未完全燃烧损失较小，通过尾部烟气成分测量可以看出，燃生物质颗粒工业锅炉配风优于燃煤工业锅炉并且无SO2排放，而且其排烟温度低于燃煤锅炉，故其排烟热损失低于燃煤锅炉。通过锅炉运行各种产物成分的测试及正反平衡计算可以得出，燃生物

8、工业锅炉不仅可以满足环保要求，而且可以替代化石燃料煤，提高锅炉效率。2.燃生物质与燃煤工业锅炉系统的技术经济分析为清晰的表示出燃生物质工业锅炉与燃煤工业锅炉的社会经济效益，本文采用技术经济学121的观点进行分析，如每年工作300天，蒸汽价格为220元/t，煤炭价格为850元/t，营业税率及附加为3，银行利率(折现率)为8，系统建设期为1年投资150万元，工资福利为每年50万元，设备维护为20万元/年，节能奖励为500元/t标煤，因此燃煤工业锅炉系统每年可以产生蒸汽25020t，每年供蒸汽收入为625.5万元，每年可盈利96.11万元，假设系统运行20年，设备残值为5，则该燃煤工业锅炉系统的静态

9、投资回收期为2.56年(包括建设期)，总收益为1779.57万元。燃生物质颗粒工业锅炉系统每年可以产生蒸汽25654t，每年供蒸汽收入为708.04万元，折算每年可节省标煤2873t，每年可盈利103.79万元，则该燃生物质颗粒工业锅炉系统的静态投资回收期为2.45年(包括建设期)，20年总收益为1933.19万元。考虑到现金的时间价值，燃煤工业锅炉系统与燃生物质颗粒工业锅炉系统的累计净现值(NPV)如图2所示，其燃煤工业锅炉系统动态回收期为2.74年(包括建设期)，总净现值为795.23万元，内部收益率为64.05；燃生物质颗粒工业锅炉系统动态回收期为2.61年f包括建设期)，总净现值为87

10、0.4万元，内部收益率为69.19，两台锅炉系统内部收益率都远大于折现率8，两台锅炉系统建设收益很好，且抗风险性很好，由于国家政策的支持，建设燃生物质工业锅炉投资回收期比燃煤工业锅炉时间短，总收益更高，内部收益率高，抗风险性更好。3.结论(1)燃生物质工业锅炉系统利用生物质颗粒产生蒸汽，有效的利用了生物质能源，减少化石燃料消耗，折算每年节省标煤2873吨，符合节能减排的社会趋势；(2)通过正反平衡能效测试可知，生物质锅炉产生蒸汽为3563kg/h多于燃煤锅炉3475kg/h，并且生物质锅炉排烟热损失及固体未完全燃烧损失都小于燃煤锅炉，生物质工业锅炉效率为80.50优于燃煤锅炉76.95；(3)从技术经济学的角度分析，生物质工业锅炉投资回收期比燃煤工业锅炉时间短，总收益更高，内部收益率高，抗风险性更好；(4)与燃煤工业锅炉相比生物质锅炉系统无二氧化硫排放，是一种环境友好的工业锅炉系统，该系统对环境影响很小且投资收益很高，值得大力推广。8