近年來，燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱是造成我國北方霧霾嚴(yán)重的主要原因之一，各地掀起一波煤改氣浪潮，天然氣價格成為燃?xì)夤岬囊粋€敏感因素。為此，通過對比燃?xì)夂腿济汗崛∨膸追N方式，結(jié)合北京地區(qū)天然氣價格和取暖用煤價格，對燃?xì)夤岷腿济汗岬慕?jīng)濟性、敏感因素和兩種能源利用的大氣排放效應(yīng)進(jìn)行了分析，提出了不同供熱取暖方式下，燃?xì)夂腿济旱慕?jīng)濟性及推進(jìn)燃?xì)夤┡玫恼呓ㄗh。

0 引言

一直以來，我國北方地區(qū)冬季集中取暖的鍋爐用能源主要依靠煤炭，取暖用煤量相當(dāng)大，是造成我國北方霧霾嚴(yán)重的主要原因之一。在國家逐步理順天然氣價格后，天然氣價格成為天然氣利用的一個敏感因素，并且由于冬季供熱的天然氣消耗量較大，其中分戶取暖用戶的用氣量遠(yuǎn)高于日常生活用氣量。與燃煤供熱取暖相比，供熱取暖季節(jié)的用氣費用對于企業(yè)和普通居民來說都是一筆不小的開支，盡管燃煤供熱具有經(jīng)濟優(yōu)勢，但其對環(huán)境和人民健康的影響是致命和深遠(yuǎn)的。因此，應(yīng)正確評價燃?xì)夤岬慕?jīng)濟性，除了考慮能源價格因素外，環(huán)境等外部效應(yīng)不可忽略。為此，筆者擬研究天然氣在供熱領(lǐng)域內(nèi)，與煤炭在經(jīng)濟性、環(huán)保性等方面的分析比較，提出相關(guān)建議與意見。

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1.1 燃煤集中供熱

燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱是指以煤作為燃料，將蒸汽或熱水等載熱介質(zhì)，通過城市供熱管網(wǎng)把熱能送到終端用戶的供熱方式，燃煤鍋爐分散供熱則是將熱源進(jìn)行分散，然后再通過供熱管網(wǎng)輸送到用戶的供熱方式。

1.2 燃?xì)夤?/span>

1）天然氣分戶供暖

天然氣分戶采暖的主要方式是利用家用燃?xì)獗趻鞝t對家庭進(jìn)行供暖，燃?xì)獗趻鞝t不僅可以為用戶供暖，還可以為用戶提供生活熱水，而且燃?xì)獗趻鞝t的供暖溫度和供暖時間都可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，使用起來十分靈活，減少了燃料的消耗，同時也提高了能源的利用效率。而且天然氣是清潔能源，燃燒以后污染物排放較少，不會造成室內(nèi)的空氣污染，是理想的天然氣供暖方式，但天然氣分戶采暖所產(chǎn)生的廢氣無法進(jìn)行集中處理，實現(xiàn)高空排放，因此對低空環(huán)境會造成一定的影響，且采用天然氣壁掛爐采暖時，采暖季的天然氣用氣量與生活用天然氣的用氣高峰重合，是非采暖季天然氣用氣量的5～6倍。

2）天然氣鍋爐分散采暖

天然氣鍋爐分散采暖是指一個天然氣鍋爐只為周邊的一棟或者幾棟性質(zhì)相同的建筑供暖。這種供熱方式的優(yōu)點是：可以按照公共建筑使用時間對建筑進(jìn)行分時段的供熱調(diào)節(jié)，減少天然氣的消耗，提高天然氣的利用效率；燃?xì)忮仩t房距離供暖建筑物距離較近，減少了供熱管網(wǎng)的熱損失，提高了燃?xì)忮仩t房的供熱效率。

3）天然氣鍋爐區(qū)域集中供暖

天然氣鍋爐區(qū)域集中供暖指一個燃?xì)忮仩t房為周邊的多個建筑物供暖，有一級管網(wǎng)和熱力站。由于多個建筑物均由一個鍋爐房提供熱源，所以相對于分散供暖，天然氣鍋爐區(qū)域集中供暖造價較低，更方便管理；節(jié)能減排方面有很大的優(yōu)勢。天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱便于煙氣的統(tǒng)一處理，提高了煙氣處理裝置的利用效率，便于煙氣的高空排放。但天然氣鍋爐區(qū)域集中供暖的供暖面積較大，使得供熱管網(wǎng)的熱損失提高，降低了供熱管網(wǎng)的供熱效率。

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2.1 供熱成本分析

1） 投資分析

就燃煤區(qū)域集中供暖以及天然氣的3種供熱方式進(jìn)行造價比較，見表1。

2） 運行成本分析

以北京市某居民小區(qū)為例，分別計算4種供暖方式的供熱成本，每戶居民的平均供暖面積取100 m2，供暖時間取120 d，燃?xì)獗趻鞝t耗電量取130 W，熱效率取0.9。天然氣鍋爐分散采暖熱效率取0.9，管網(wǎng)熱損失取10 %。天然氣鍋爐區(qū)域集中供暖熱效率取0.9，管網(wǎng)熱損失取14 %。燃煤鍋爐區(qū)域集中供暖熱效率取0.68，管網(wǎng)熱損失取14 %（表2）。

供熱鍋爐的燃料用量計算公式為：

式中，V 為燃料用量，m3／kg；c為采暖建筑耗熱量指標(biāo)，W／m2；A 為供暖面積，m2；t 為供暖時間，h；q 為燃料熱值，J／m3；k 為設(shè)備效率，%；α為管網(wǎng)熱損失。

計算結(jié)果見表3。

由于天然氣分戶采暖用戶可以分時段調(diào)節(jié)供暖溫度，則供熱成本可減少20 %～30 %，單位面積供熱成本可降低為21.69～24.78元。在天然氣的3種不同供暖方式相比，天然氣分戶供暖的供熱成本比較低，其次是天然氣鍋爐分散采暖，天然氣鍋爐區(qū)域集中供暖的供熱成本相對較高。而與燃煤鍋爐區(qū)域集中供暖相比，燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本最低。

2.2 燃料價格對供熱成本的敏感性分析

對于居民用戶來講，目前民用天然氣價格是2.28元／m3，在其他條件不變的情況下，當(dāng)燃料價格上漲時，天然氣分戶采暖的供熱成本與燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本對比見表4。

對于居民用戶而言，天然氣分戶采暖的供熱成本與燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本隨燃料價格變化見圖1。

對于非居民用戶來講，目前供暖用天然氣價格是2.67元／m3，在其他條件不變的情況下，當(dāng)燃料價格上漲時，天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本與燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本對比見表5。對于非居民用戶而言燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本與天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本隨燃料價格變化見圖2。

根據(jù)表4和表5的數(shù)據(jù)可以分別計算出燃煤價格對燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本的敏感性，天然氣價格對天然氣分戶采暖和天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本的敏感性。燃煤價格的變化區(qū)間取450元／t～1450元／t，天然氣價格變化區(qū)間分別取（2.48～4.48）元／m3、（2.87～4.87）元／m3。從而，可計算出：

式中，εc為燃煤價格對燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱成本的敏感系數(shù)； εg1為天然氣價格對天然氣分戶采暖成本的敏感系數(shù)； εg1為天然氣價格對天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱成本的敏感系數(shù)。

通過計算發(fā)現(xiàn)，燃煤價格每變化1 %，燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本就會變化44 %，天然氣價格每變化1 %，天然氣分戶采暖和天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱成本就會變化76 %，由此可見，燃料價格對居民供熱成本的影響很大，且天然氣的價格對天然氣分戶采暖和天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱成本的敏感性相對較大，燃煤價格對燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱的供熱成本的敏感性相對較小。

2.3 環(huán)保效益分析

近年來，北京的城市空氣質(zhì)量逐漸下降，霧霾天氣日益頻繁，改善城市居住環(huán)境，降低空氣中PM2.5的濃度，已經(jīng)成為人們的迫切愿望，在選擇供熱燃料時，不僅要考慮其經(jīng)濟性，環(huán)保效益也是一個非常重要的考量指標(biāo)。鍋爐房污染物排放濃度與標(biāo)準(zhǔn)見表6。

但事實上，目前我國的所使用的燃煤鍋爐中，煙氣中污染物濃度很難達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，燃煤鍋爐房與燃?xì)忮仩t房煙氣中污染物排放量和污染物種類見表7。

從表6和7可以看出，燃煤鍋爐房只能勉強達(dá)到規(guī)定的鍋爐煙氣濃度排放標(biāo)準(zhǔn)，在燃?xì)忮仩t房的污染物排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐房，所以，從環(huán)保角度來說，天然氣供熱比燃煤供熱具有很大的環(huán)保效益優(yōu)勢。

盡管燃煤供熱的經(jīng)濟優(yōu)勢比較明顯，但煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物等有害物質(zhì)非常多，在北京市環(huán)境問題如此嚴(yán)峻的時刻，選擇供熱方式時，不能只考慮燃料的經(jīng)濟性，環(huán)保性將更加重要。因此，北京市政府主管部門提出了以“壓煤減煤”的政策，減少北京的煤炭消耗量，增加天然氣在北京市能源消費結(jié)構(gòu)中的比重，改善北京市的空氣質(zhì)量，降低空氣中PM2.5的濃度，減少霧霾天氣，實現(xiàn)節(jié)能減排。

3 結(jié)論

1）天然氣分戶采暖成本為30.98 元／m2，天然氣鍋爐分散采暖成本為34.53元／ m2，天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱成本為37.49元／ m2，燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱成本為22.94元／ m2。

2）天然氣供熱成本比燃煤供熱成本高，但燃煤供熱污染物排放較多，不利于城市的環(huán)境，天然氣的三種供熱方式中，天然氣分戶采暖成本較低，天然氣分戶采暖燃料費用為民用天然氣價格，低于天然氣鍋爐供暖的燃料成本，又節(jié)省了人工費用，盡管運行電費相對于其他采暖方式較高，但總的供暖成本仍然低于其他兩種天然氣供暖方式，且天然氣分戶采暖可以分時段自主調(diào)節(jié)供暖溫度，提高能源利用率，采暖運行成本可降低20 %～30 %，因此應(yīng)多發(fā)展天然氣分戶采暖。

3）采用天然氣分戶采暖方式供熱時，天然氣價格在2.28元／m3時，燃煤價格高于800元／t時，天然氣用于分戶采暖相較于燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱才具有經(jīng)濟優(yōu)勢；若天然氣價格上漲到3.48 元／m3時，燃煤價格高于1300元／t時，天然氣用于分戶采暖才具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

4）采用天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱時，天然氣價格在2.67元／m3時，燃煤價格高于900元／t時，天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱相較于燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱才具有經(jīng)濟優(yōu)勢；若天然氣價格上漲到3.87元／m3時，燃煤價格高于1300元／t時，天然氣鍋爐區(qū)域集中供熱相較于燃煤鍋爐區(qū)域集中供熱才具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

5）天然氣供熱相較于燃煤供熱，其環(huán)保效益具有很大的優(yōu)勢，應(yīng)鼓勵發(fā)展天然氣供熱方式，如利用征收排放稅等政策上調(diào)煤炭價格作為污染空氣的懲罰費用。（來源：《天然氣技術(shù)與經(jīng)濟》，2017年第11卷·第4期）