大型集中供暖+生產110t/h蒸汽鍋爐燃氣燃煤燃油電加熱鍋爐方案對比
1、工程概況
為滿足河南某產業集聚區企業生產用汽和城區采暖的需要，本文僅以一臺110t/h蒸汽鍋爐，燃氣、燃煤、燃油、電加熱四種方式為例進行方案比較，鍋爐的參數暫定為1.3MPa，350℃。
2、鍋爐型式比較
2.1 鍋爐型式
針對本工程用汽要求，目前可以利用的鍋爐型式有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐，下文主要對這四種鍋爐類型方案進行技術和經濟比較。
2.2 鍋爐方案
2.2.1 方案一：燃煤鍋爐
本工程燃煤鍋爐選用的110t/h鏈條爐，系統較復雜，輔助設備較多，鍋爐房運行、維護工作量較大，為滿足環保要求，還需要建設脫硝、除塵和脫硫等配套設施，鍋爐房的建設規模較大，主要設備如下：
(1)鍋爐本體;
(2)斗提上煤機;
(3)送風機;
(4)引風機;
(5)SNCR;
(6)布袋除塵器;
(7)脫硫塔;
(8)除渣機;
(9)給水泵;
(10)給水箱;
(11)除氧器;
(12)排污擴容器;
(13) 煙囪;
2.2.1.1系統流程
燃煤鍋爐方案系統流程為：斗提上煤機將煤翻倒在煤斗中，送至鍋爐的爐排，送風機給鍋爐提供燃燒所需的空氣，燃燒所產生的煙氣通過經過SNCR裝置脫硝、布袋除塵器除塵、脫硫塔脫硫后、經煙囪排放。鍋爐燃燒產生的爐渣通過除渣機清除。給水箱中的給水，加藥除氧后，經給水泵升壓，進入鍋爐，通過蒸發受熱面吸收燃油燃燒釋放的能量，形成過熱蒸汽，通過熱網管線，蒸汽被送往用戶。
2.2.1.2工程占地
燃煤鍋爐方案，建筑主要為鍋爐房，煙氣處理區和儲煤區。
- 鍋爐房：考慮管道布置、設備檢修、控制室占地等綜合因素，鍋爐房占地約25mx22m，面積770m2，高度為10m。脫硝裝置15mx10m。
- 煙氣處理區：包括送風機、布袋除塵器、脫硫塔、脫硫輔助系統、引風機以及引風機后的45m高的鋼煙囪，占地約20mx35m，面積700m2，
- 儲煤區：經初步計算儲煤區占地約20mx20m，考慮和大機組公用，或者采臨時堆放的措施，本次暫不計列該儲煤區的占地。
2.2.3 方案二：燃氣鍋爐
燃氣鍋爐與燃油鍋爐大致相同，只是燃料不同，但涉及到廠址附近天燃氣管線接口問題，經調研，天然氣公司將天然氣管道接至本項目的廠房外，本項目暫不考慮調壓站。主要設備如下：
(1) 鍋爐本體;
(2) 給水泵;
(3) 送風機;
(4) 給水箱;
(5) 排污擴容器;
(6) 煙囪;
2.2.3.1 系統流程
燃氣鍋爐方案系統流程為：燃氣輸送至燃燒器;調風器形成的空氣旋轉氣流，與燃油擾動混合，形成強烈燃燒;燃燒產生的煙氣通過15m高的鋼制煙囪就地排放;給水箱中的給水，加藥除氧后，經給水泵升壓，進入鍋爐，通過蒸發受熱面吸收燃油燃燒釋放的能量，形成過熱蒸汽，通過熱網管線，蒸汽被送往用戶。
2.2.3.2工程占地
燃氣鍋爐方案，建筑主要為鍋爐房。
鍋爐房：考慮管道布置、設備檢修、控制室占地等綜合因素，鍋爐房占地22mx16m，面積352m2，高度為9m。鍋爐房外設立鋼制煙囪，高度為15m，直徑為1m。
2.2.4方案三：電鍋爐
電鍋爐系統簡單，輔助設備較少，經調研廠址附近有10kv線路，可直接給電鍋爐供電，主要設備包括如下：
(1) 鍋爐本體;
(2) 除氧器;
(3) 排污罐;
(4) 給水泵
(5)補水泵;
(6) 加藥罐;
2.2.4.1系統流程
電極鍋爐：補水泵將加藥罐中加藥后的水輸送至除氧器;給水在除氧器中加熱、除氧后，經給水泵升壓，進入鍋爐底部貯水區域;爐水通過循環泵從外筒進入內筒，鍋爐內筒里的三相電極浸在水中，三相電極通電后直接加熱具有一定電導率的爐水，在電流的作用下，爐水被迅速加熱，產生高品質的蒸汽，見圖2.2.4。
圖2.2.4電極鍋爐原理圖
2.2.4.2工程占地
考慮管道布置、設備檢修、控制室以及室外變壓器占地等綜合因素，電鍋爐總體占地11mx16m，約176m2。
2.3 經濟性比較
2.3.1 初投資
| 序號 | 投資項 | 方案一 燃煤爐 | 方案二 燃氣爐 | 方案三 電爐 |
| 1 | 鍋爐島設備投資 | 800萬元 （包含全套設備） | 450萬元 （參考華能集團同類型燃機電廠燃氣鍋爐報價） | |
| 2 | 鍋爐房土建投資 | 約370萬元 | 約125萬元 | |
| 3 | 外部系統投資（10千伏配電或者燃料系統） | 包含在設備總價里 | 約100萬元 （開戶費） | |
| 4 | 安裝費用 | 160萬元 | 80萬元 | |
| 5 | 環保（在線監測） | 50萬元 | 50萬元 | |
| 6 | 電力接入系統 | 15萬元 （一臺630kvA變壓器） | 14萬元 （一臺400kvA變壓器） | |
| 7 | 總計 | 1395萬元 | 819萬元 |
2.3.2運行費用
| 序號 | 項目 | 方案一 燃煤爐 | 方案二 燃氣爐 | 方案三 電鍋爐 |
| 1 | 燃料消耗量 | 2t/h | 2000Nm³/h | 16000 kw/h |
| 燃料消耗費 | 2*700＝ 1400元/h | 2000*2.66 ＝5320元/h | 16000*0.6428 ＝10285元/h | |
| 2 | 輔機耗電量 | 500kw/h | 200kw/h | 50kw/h |
| 輔機耗電費 | 12600/30/22+ 500*0.6428 ＝340.5元/h | 8000/30/22+ 200*0.6428 ＝140.7元/h | 8000/30/22+ 50*0.6428 ＝44.3元/h | |
| 3 | 運行人員費用 | 80元/h （每班4人） | 40元/h （每班2人） | 20元/h （每班1人） |
| 4 | 小時運行費用 | 1820.5元 | 5500.7元 | 10349.3元 |
| 日運行費用 | 4.005萬元 | 12.102萬元 | 22.769萬元 | |
| 年運行費用 | 1456.4萬元 | 4400.6萬元 | 8279.44萬元 |
注：1.電度電價按0.6428元/kw計算;630kvA變壓器基本電價630x20=12600元/月;400kvA變壓器基本電價400x20=8000元/月;
2.標煤煤價按700元/t計算;
3.油價按7000元/t計算;
4.天然氣按2.66元/Nm3計算;
5.日利用小時數按22h計算;
6.年利用小時數按8000h計算。
2.4 小結
通過對燃煤、燃油、燃氣和電鍋爐在系統、初投資和運行費用上的比較可以看出，燃煤鍋爐雖然運行費用最低，但鍋爐結構最復雜，輔助設備最多，鍋爐房運行、維護工作量較大，為滿足環保要求，還需要建設脫硝、除塵和脫硫等配套設施，鍋爐房的建設規模較大，燃煤鍋爐的初投資最高;燃油鍋爐在不計列含油區投資的情況下初投資最省，但其運行費用最高;燃氣鍋爐的初投資費用稍高于燃油鍋爐，但其運行費用僅是燃油鍋爐的一半;電鍋爐的初投資僅次于燃煤鍋爐。從年運行費用上統計，燃油鍋爐是燃煤鍋爐的6.25倍、電鍋爐是燃煤鍋爐的5.7倍、燃氣鍋爐是燃煤鍋爐的3.02倍。