柴油鍋爐改換LPG作為燃料的可行性分析

摘 要

1 LPG替代柴油作為鍋爐燃料節(jié)能減排優(yōu)勢分析 從目前市場的調(diào)查來看，很多以前投產(chǎn)的工業(yè)鍋爐使用的燃料都是柴油。但是隨著國際原油價格的不斷攀升，國內(nèi)成品油的價格也大幅上
1 LPG替代柴油作為鍋爐燃料節(jié)能減排優(yōu)勢分析
   從目前市場的調(diào)查來看，很多以前投產(chǎn)的工業(yè)鍋爐使用的燃料都是柴油。但是隨著國際原油價格的不斷攀升，國內(nèi)成品油的價格也大幅上漲，這樣使使用柴油作為燃料的企業(yè)生產(chǎn)成本也不斷增加。采用哪種能源替代柴油最為合適呢？經(jīng)過科學(xué)地分析研究，LPG作為潔凈能源符合目前國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排的要求，因為LPG的熱值比柴油高，價格比柴油便宜，排放的大氣污染物比柴油少得多。使用柴油的鍋爐，由于柴油的純凈度問題，經(jīng)常造成燃燒系統(tǒng)過濾網(wǎng)的堵塞，需要定期進(jìn)行清理；同時柴油的排煙管路也經(jīng)常性地出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，需要定時疏通。由于LPG屬于潔凈能源，含雜質(zhì)少，不存在管路堵塞的問題，在燃燒系統(tǒng)的維護(hù)方面可以減少一大部分費(fèi)用。從節(jié)能減排的角度考慮，使用LPG作為燃料代替柴油是一種趨勢。同時，LPG是石油煉制過程中的副產(chǎn)品，經(jīng)過多年的發(fā)展，生產(chǎn)儲存運(yùn)輸技術(shù)相當(dāng)成熟，使用方便快捷，一次性投資少，單體儲存量大，不受時間地點(diǎn)的限制，遠(yuǎn)離市區(qū)的偏遠(yuǎn)用氣點(diǎn)也可以做到供氣的連續(xù)性，可靠性大。
2 燃燒系統(tǒng)改造方法
我公司目前正在推行工業(yè)鍋爐油改氣業(yè)務(wù)，而且取得了很好的效果。改造過程很簡單，鍋爐整體不需變動，只需把柴油燃燒器換成LPG燃燒器，廢除原來的油路系統(tǒng)，安裝新的燃?xì)夤苈废到y(tǒng)。這套系統(tǒng)的改造只需幾天的時間即可完成，而且可以生產(chǎn)與改造同時進(jìn)行，只需在更換燃燒器的時候進(jìn)行短暫地停產(chǎn)。
3 投資方式
    工程投資可以采用多種靈活的方式，其實最簡單的方式就先由施工方墊資，用氣單位在用氣過程中，從節(jié)省的成本中分期將工程款支付給施工方。這種付款方式對于雙方都有利。對于施工單位來說，墊支工程款也是對自己方案成果的一種保證，宜于建設(shè)方對自己方案的認(rèn)可；而對于建設(shè)方來說，對于改造成果不承擔(dān)任何風(fēng)險，如果施工方的方案沒有達(dá)到預(yù)期效果，他們將不承擔(dān)任何費(fèi)用，這種結(jié)果對于建設(shè)方來說無疑是百利而無一害的。
4 替代效果
    實踐證明，經(jīng)過油改氣的鍋爐生產(chǎn)成本明顯下降，成本節(jié)省率基本在20%～30%，效果非?？捎^，得到了用氣單位的認(rèn)可；而且LPG使用的方便靈活性也得到了很好的體現(xiàn)。具體分析見實例。
5 柴油與LPG作為燃料的經(jīng)濟(jì)分析
本經(jīng)濟(jì)比較中，各種燃料的價格為炯臺地區(qū)當(dāng)前使用價格。
5.1 LPG與柴油的比較
    在用氣量不大的情況下，瓶裝LPG由于其搬運(yùn)機(jī)動靈活，無需敷設(shè)地下管線，在燃?xì)忸I(lǐng)域持久扮演相對重要的角色。燃油較多地應(yīng)用于工業(yè)用戶，種類有柴油、重油等，其中重油因其雜質(zhì)多、燃燒設(shè)備維護(hù)成本高、污染大等原因，現(xiàn)已極少采用，所以目前的燃油還是主要采用柴油。現(xiàn)將LPG與柴油具體比較見表1。
表1
項目
燃料種類
價格
熱值
單位熱值價格
比價
燃油(氣)鍋爐
LPG
5.9元/kg
46.055MJg
0.128元/MJ
1
柴油
7.0元/kg
42.6MJ/kg
0.164元/MJ
1.281
    從表1可以看出，對于用戶來說，LPG與柴油相比，LPG價格對用戶具有一定的吸引力。據(jù)有關(guān)文章介紹，目前我國LPG市場已逐步與國際接軌，基本實現(xiàn)了市場化、國際化，因此，國際市場價格的變化往往決定著我國的LPG市場的價格，一般情況下，國產(chǎn)LPG價格與當(dāng)?shù)剡M(jìn)口LPG價格同步變化，并且略低。
5.2 工業(yè)用戶常用125.7kJ/h運(yùn)行費(fèi)用比較(滿負(fù)荷運(yùn)行)
    在煙臺市區(qū)范圍內(nèi)，由于環(huán)保要求、社會的進(jìn)步和煤炭銷售網(wǎng)點(diǎn)的減少，煤炭的使用已逐漸被城市工業(yè)用戶所淘汰，只是在發(fā)電領(lǐng)域還具有較大的規(guī)模。由于我國的煤炭資源豐富及已有的煤炭工業(yè)相當(dāng)龐大，在發(fā)電領(lǐng)域煤的發(fā)電成本仍然遠(yuǎn)低于LPG，除非有非常嚴(yán)格的環(huán)保要求，LPG才能取得主導(dǎo)地位。根據(jù)專家預(yù)測，即使到2020年，煤炭在整個能源構(gòu)成中所占的比例也不會低于50%。對于煙臺市城區(qū)而言，由于LPG與煤炭在很多方面并不具備可比性，我們在對燃料方面進(jìn)行分析時，暫不考慮煤炭的經(jīng)濟(jì)。
表2 工業(yè)用戶常用的125.7kJ/h(滿負(fù)荷)運(yùn)行費(fèi)用比較表
燃料種類
燃料用量
燃料價格
熱值利用率
運(yùn)行費(fèi)用(元/h)
柴油
29.48kg/h
7000元/t
80%
257.95
LPG
27.27kdh
5900元/t
90%
178 77
備注：熱值利用率為鍋爐的平均利用率。
    綜合上述，LPG作為燃燒機(jī)燃料與柴油相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行成本明顯下降，資源豐富，生產(chǎn)技術(shù)成熟，儲存運(yùn)輸方便，一次運(yùn)輸儲存量大，受時間地點(diǎn)的限制小，供氣穩(wěn)定性強(qiáng)，國際國內(nèi)產(chǎn)量大，價格穩(wěn)定且成下降趨勢。LPG工藝系統(tǒng)占地面積小，一次投入少，建設(shè)周期短，設(shè)備簡單容易操作，安全方便可靠。
6 實例分析
    以煙臺市匯通燃?xì)飧脑斓木寂_市養(yǎng)管處瀝青廠瀝青炒拌機(jī)組900kW熱載體爐為例：
6.1 一次性投資成本
    LPG供氣及氣化系統(tǒng)：采用鋼瓶組(8個50kg鋼瓶)供氣系統(tǒng)，包括廠區(qū)內(nèi)管線鋪沒及強(qiáng)制氣化設(shè)備，其投資成本約為7萬元。
    燃燒系統(tǒng)：900kW熱載體爐，配置的燃燒器熱負(fù)荷為3760MJ，需要的投資費(fèi)用為2.8萬元。
    設(shè)備油改氣的總投資費(fèi)用約為：9.8元。
6.2 跟蹤數(shù)據(jù)比較
    養(yǎng)管處瀝青廠900kW熱載體爐于2009年9月4日進(jìn)行鍋爐燃?xì)庀到y(tǒng)調(diào)試，瀝青養(yǎng)管處與匯通燃?xì)夤九扇藛T連續(xù)跟蹤記錄，數(shù)據(jù)如下：
    9月4日15:30，鍋爐進(jìn)行LPG燃燒器點(diǎn)火試運(yùn)行。燃燒器設(shè)定功率約為1100kW，氣化間二級減壓后管道壓力為10.5kPa～11kPa(燃燒器不工作時)，工作時壓力為4.5kPa～5kPa，給1只50t瀝青儲罐加熱，瀝青罐起始溫度為130℃，至當(dāng)日23:31時加熱至155℃達(dá)到設(shè)定溫度停機(jī)。在線50kg鋼瓶6只，LPG凈重294.5kg，共計燃燒175min，約7h(15:30—22:22)。
    假設(shè)：每小時的用氣量為X，則：294.5:175=X:60，X=101kg/h。高于理論數(shù)值70kg/h。9月5、7日連續(xù)記錄，計算數(shù)值與上面計算相近。
    9月8日燃燒器供應(yīng)商將燃燒器的功率調(diào)至850kW，9月9日我們重新記錄。(加熱1只50t瀝青罐)見表3。
    為求得真實數(shù)據(jù)9月12日又進(jìn)行了記錄。(加熱1只50t瀝青罐)，見表4。
    9月12日發(fā)現(xiàn)，設(shè)定的燃?xì)?/span>工作壓力偏高壓力(燃燒器不工作時壓力為10.5kPa～11kPa，燃燒器工作時壓力為4.5kPa～5kPa)。9月12日下午將壓力調(diào)至：燃燒器不丁作時為7.5kPa；燃燒器工作時為3.5kPa。9月14日我們又進(jìn)行了跟蹤調(diào)試：(加熱1只50t瀝青罐)，見表5。
表3
序號
開機(jī)時間
停機(jī)時間
工作時間(min)
備注
1
9:14
9:20
6
氣化間工作壓力6kPa，停機(jī)壓力11kPa
2
9:32
9:38
6
3
9:50
9:56
6
4
10:08
10:13
5
5
10:25
10:31
6
6
10:43
10:49
6
在線使用50kg鋼瓶2只凈重約為98kg。
7
11:01
11:07
6
8
11:19
11:25
6
9
11:36
11:42
6
10
11:54
12:00
6
1l
12:12
12:18
6
12
12:30
12:36
6
13
12:48
12:54
6
14
13:06
13:12
6
合計
 
 
83
設(shè)定：每小時用氣量為X，則98:83=X:60，X=70kg/h，接近理論數(shù)值。
表4
序號
開機(jī)時間
停機(jī)時間
工作時間(min)
備注
1
7:07
7:13
6
氣化間工作壓力6kPa，停機(jī)壓力11kPa
2
7:19
7:26
7
3
7:32
7:45
13
4
7:52
7:58
6
5
8:04
8:09
5
6
8:17
8:22
5
7
8:30
8:35
5
8
8:43
8:48
5
9
8:56
9:01
5
在線使用50kg鋼瓶2只凈重約為98kg。
10
9:09
9:14
5
11
9:22
9:27
5
12
9:35
9:41
6
13
9:48
9:54
6
合計
 
 
79
設(shè)定：每小時用氣量為X，則：98:79=X:60，X=74.5kg/h。
   表5
序號
開機(jī)時間
停機(jī)時間
工作時間(min)
備注
1
7:27
7:36
9
氣化間工作壓力3.5kPa，停機(jī)
壓力7.5kPa
2
7:44
7:48
4
3
7:58
8:12
14
4
8:18
8:25
7
5
8:31
8:38
7
6
8:44
8:51
7
7
8:58
9:04
6
8
9:11
9:17
6
在線使用50kg鋼瓶2只凈重約為98kg。
9
9:24
9:30
6
10
9:36
9:43
7
11
9:49
9:56
7
12
10:O2
10:07
5
合計
 
 
85
設(shè)定：每小時用氣量為X，則：98:85=X:60，X=69kg/h。
通過記錄的數(shù)據(jù)計算對比：
   LPG取3次記錄的平均值計算：71+74.5+69/3=71.5kg/h，900kW熱載體爐的熱負(fù)荷為3200MJ/h，LPG熱值為46.1MJ/kg，0號柴油熱值為40.2MJ/kg。則：每小時柴油的消耗量為：80.6kg，每小時LPG的消耗量為70.4kg。
    0號柴油批發(fā)價為：5950元/t，LPG單價為：5200元/t。(價格均為當(dāng)時市場價位)
    LPG每小時比柴油節(jié)省(理論值)：
   80.6kg×5.95元/kg=70.4kg×5.271Jkg=113.5元
    每小時節(jié)?。?13.5÷479.6×100%=23.67%
    以每天工作12h計算：113.5×12=1362元。
    LPG每小時比柴油節(jié)省(實測值)：
    80.6kg×5.95元/kg-71.5kg×5.2元/kg=107.77元
    每小時節(jié)?。?07.77÷479.6×100%=22.47%
    以每天下作12h計算：107.77×12=1293.24元。
    每年按180天工作日計算全年可節(jié)省：
    1293.24元×180=232783.20元(按實測值計算)
    從上述費(fèi)用分析可以看出，LPG與柴油相比，是一種經(jīng)濟(jì)的燃料。LPG運(yùn)輸方便，價格便宜，經(jīng)濟(jì)實惠，無需鋪設(shè)大量管道，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，無需開口費(fèi)，一次存儲量大，氣源穩(wěn)定，是促使企業(yè)發(fā)展，節(jié)約成本的新的能源。
在目前國家大力提倡節(jié)能減排的背景下，采用LPG替代柴油無疑是一種可取的降低牛產(chǎn)成本、減少污染物排放的能源方式。我們應(yīng)該在工業(yè)用戶中大力推廣這種模式，既符合企業(yè)自身降低成本的利益需求，同時也為社會的環(huán)保事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。
 
(本文作者：王樹美1 張春偉1 張海峰2 林克臻2 1.煙臺市匯通燃?xì)獍l(fā)展有限公司 264002；2.煙臺新奧燃?xì)獍l(fā)展有限公司 264002)