使用电热锅炉与燃油_燃气锅炉的综合比较分析_王建兴

使用电热锅炉与燃油_燃气锅炉的综合比较分析_王建兴 ???????? 第18卷云南水力发电CN53-1112/TK ?????????????????????????????????????????? ISSN1006-3951第2期YUNNANWATERPOWER 45 使用电热锅炉与燃油、燃气锅炉的综合比较分析 ?? 王建兴1,周昆云2,冯立斌1,曹??毅2,晏??妮1,赵??光2 (1.昆明理工大学电力工程学院,云南昆明??650051;2.昆明供电局,云南昆明??650011) 摘??要:文章对昆明市三种常用的燃油、燃气和电热锅炉从技术性、经济性、安全性和环保性等方面进行了综合比较分析,为在昆明市推广使用电热锅炉提供了科学依据。 关键词:电热锅炉;燃油锅炉;:燃气锅炉;:综合比较分析 中图分类号:F407.2;TK22??????文献标识码:B??????文章编号:1006-3951(2002)02-0045-03 1??前言 旅游是云南重要的经济支柱产业,昆明市是旅游城市,是云南的旅游经济龙头和对外的窗口。为保护环境,应选择经济适用的洁净能源作为宾馆、饭 ——————————————————————————————————————————————— 店、事业单位及住宅等集中供热的用能。由于昆明市禁止使用燃煤,目前使用的供热锅炉主要是燃油、燃气炉及电热锅炉。本文对这三种锅炉进行了综合比较和分析,为他们的选择提供了科学依据。为了符合国家经济、安全、节能和环保等方面的要求,在昆明市推广使用电热锅炉己势在必行。 产的,额定蒸发量多为0.5或1t/h。燃气锅炉投用时间主要在1996年以前,之后投用的主要是燃油 炉。现在昆明市场占有率较高的是广州??劲马牌 燃油、燃气锅炉。 目前昆明市使用的电热锅炉有美国FULTON集团公司的电热锅炉,澳大利亚(AUSTRALIA)原装??万凯 、??热流 、??恒热 电热锅炉,云南西铁热力系统有限公司EVERHOT恒热容积式电热水器,还有西安大明电热锅炉有限公司生产的电热锅炉等。 3??燃油、燃气及电热锅炉综合比较分析 2??昆明市燃油、燃气及电热锅炉使用情况 昆明市使用的燃油、燃气锅炉,有进口的也有国 现以昆明市常用的0.5t/h的锅炉为例来进行综合分析比较,基本技术参数见表1。 表1??燃油锅炉、燃气锅炉及电热锅炉基本技术参数表 锅炉型号生产厂家额定压力(MPa)额定蒸发量(kg/h)锅炉效率(%!最大加热能耗给水泵耗电(kW)燃烧器耗电(kW) 外形尺寸(mm)L?B?H ——————————————————————————————————————————————— 燃油锅炉WNS0.5-1.0-Y广州锅炉工业公司 1.050085 ?轻油32.9kg/h 1.5 0.76 2900?1590?1860 燃气锅炉WNS0.5-1.0-Q广州锅炉工业公司 1.050085 ?城市煤气78.9m/h 1.5 0.76 3060?1430?1890 3 进口电热锅炉FB-L-300美国Fulton锅炉公司 0.7460近100电300kW#h 1.5 无 1168?1422?2032 国产电热锅炉DBQ-360西安大明电热锅炉有限公司 0.747095电360kW#h 1.5无 820?820?2400 ——————————————————————————————————————————————— ??????注:?轻油热值按Q=42203kJ/kg(10080kcal/kg)计。 ???? ?城市煤气Q=17605.5kJ/m3(4205kcal/m3)计。昆明市管道煤气热 值为Q=17584kJ/m3。 3.1??经济性比较 3.1.1??一次性投资比较 详见表2。 ??收稿日期:2002-04-08 ), 46云南水力发 电????????????????????????????????????????2002年第2期 表2??一次性投资计算比较表 项目 燃油锅炉(万元) 14.40.380.40.780.50.8无无1.50.25 2 燃气锅炉(万元) 15.50.380.40.780.50.8无?12.51无无 15(60m2锅炉房) 2.751(一级消防) 无49.62 进口电热锅炉(万元) ——————————————————————————————————————————————— 19.80.380.40.781.00.810无无无 5(20m2锅炉房) 4.899无免42.559 国产电热锅炉(万元) 120.380.40.781.00.810无无无 5(20m2锅炉房) 3.804无免34.164 锅炉主机分汽缸给水泵水处理设备电控柜 仪表、阀门、备品备件变压器及配电房设备煤气集资款油罐油泵 土建费(以2500元/m计算)安装调试费(15%设备费)消防费工程贴费合计 15(60m2锅炉房)5(20m2油库) 2.81(一级消防) 无42.43 ????注:%一次性投资未考虑锅炉至热用户的管道投资:&?煤气集资款为198元/m3?79?8=12.51万元。 ????从设备投资看,国产电热锅炉投资最少,燃气锅炉投资最大,燃油锅炉与进口电热锅炉投资相当,也即电热锅炉一次性投资最少。另外,电热锅炉占地面积小,可以安装在热用户旁,与燃油燃气炉相比可 节省大笔的管道投资。 3.1.2??年运行费用比较 详见表3。 ——————————————————————————————————————————————— 表3??年运行费用计算比较表 项目 燃油锅炉(万元)0号柴油价按3.00元/kg 最大加热能耗费(按每天运行10小时,每年运行300天计) 计(2.70元/升) 3.0?32.9?10=987元/天 987?300=29.61万元/年 电价按商业电价0.674 辅助设备耗电费(给水泵、燃烧器) 元/kW#h计2.26?10?0.674=15.2324元/天15.2324?300=0.457万 元/年 每吨油车运费200元,0. 运输费 02?32.9?10?300=1.974万元/年 劳务费设备维修费合计 3(3人,1万元/年#人)0.535.541 3(3人,1万元/年#人)0.522.6791 1(不需专人,1人兼职管理)无26.3953 1(不需专人,1人兼职管理) 0.5(3~5年更换电热管)31.9353 无 无 ——————————————————————————————————————————————— 无 燃气锅炉(万元)煤气价按0.79元/m3计 0.79?78.9?10?17605.5/17584=624.07元/天624.07?300=18.7221万元/年 电价按商业电价0.674元/kW#h计2.26?10?0.674=15.2324元/天 15.2324?300=0.457万元/年 进口电热锅炉(万元) 国产电热锅炉(万元)电价按电炊电价 电价按电炊电价0.28元/kW#h计300?10?0.28=840元/天 840?300=25.2万元/年电价按动力电价0.434元/kW#h计1.5?10?0.434??6.51元/天 6.51?300=0.1953万元/年 0.28元/kW#h计360?10?0.28=1008元/天 1008?300=30.24万元/年 电价按动力电价0.434元/kW#h计 5?10?0.434=6.51元/天 6.51?300=0.1953万元/年 ????说明:%昆明煤气价1986年:0.15元/m3;1996年10月至今:0.79元/m3;1999年12月曾举行价格听证会,拟提高每1m3为0.90元或1.00元,而事实上,昆明焦化制气厂每生产1m3的成本已达1.2元多,煤气公司的成本更高,近几年昆明市政府每年的煤气补贴都在千万元以上,若取消对煤气的补贴价格一定更高。&现行电炊电价0.28——————————————————————————————————————————————— 元/kW#h。?电热锅炉运行费用未考虑峰、谷电价差。 ????从年运行费用看,%如果煤气价按现价计算,燃气锅炉运行最经济,其次是进口电热锅炉、国产电热 ??????????王建兴??周昆云??冯立斌??曹??毅??晏??妮??赵??光??使用电热锅炉与燃油、燃气锅炉的综合比较分 析????????????????47???????????? 锅炉,而燃油锅炉运行最不经济。但煤气使用有政府补贴,且油近期也一直在提价。&如果煤气价按成本价1.3元/m3计算,则煤气运行费为34.7655万元,电热锅炉运行最经济。 3.1.3??经济性比较结论 电热锅炉的工作原理是电阻加热,即用电加热水的纯物理过程,无化学燃烧过程,也就无气体污染物排放。 燃油锅炉及燃气锅炉利用炉膛内燃料(油、气) 的燃烧进行加热,由于化学燃料(煤、油、气等)中含有C、S、N、H等元素,伴随燃烧过程将产生大量的气体污染物,污染物主要为:烟尘、SO2、NOX、CO、碳氢化合物以及温室气体CO2等。燃料(包括煤、油、气等)燃烧是大气污染物的主要来源。昆明市内的燃油锅炉每天燃用1000t左右的柴油,产生的SO2大约为21.2t,每年将产生约7738t的SO2污染物。 我国锅炉大气污染物排放(单台容量65t/h及以下)按标准GB13271-91执行。此世标准主要是针对燃煤锅炉制定的。对昆明地区,具体指标为:烟尘排放浓度小于或等于100mg/m3(标态);二氧化硫——————————————————————————————————————————————— 排放浓度小于或等于1200mg/m3(标态);格林曼黑度1级。对采用进口燃烧机的燃油及燃气锅炉,这三项排放标准均能满足。但国家新出台的??大气污染物综合排放标准 (GB16297-1996)中共有颗粒物(烟尘)、SO2、NOX等33项排放指标。其中:SO2小于或等于550mg/m3,NOX小于或等于240mg/m3。排放指标比GB13271-91大大提高了。随着经济的发展,国家的环保标准也将相应提高,对燃油及燃气锅炉的尾气排放也会有更严格的控制,燃油及燃气锅炉的制造和运行成本也将大幅度上升,电热锅炉的优势更加明显。另外,燃油燃气锅炉运行时会产生较大噪音,而电热锅炉运行时无噪音。 仅从环保方面来看,燃油及燃气锅炉根本无法与电热锅炉相比。 3.4??电热锅炉其它优势 电热锅炉热效率高达95%以上,而煤气锅炉、油锅炉一般在80%~85%左右。电热锅炉适用性强,从热负荷性质看,能适应蒸汽源、热水、热源及空调采暖;从热负荷分布上看,可集中供热,也可分散供热;可直接供热,也可蓄热供热,推广适用范围十分广阔。电热锅炉安装简便,占地面积少,自动化程度高,具有超温、超压、过流、短路、断水等多种保护,可以做到无人值班,全自动运行,大大方便了运行管理。 3.5??国家能源政策 我国在20世纪80年代中期以前,电力供应非常紧张,生产的石油主要用于出口换取外汇,所以国家硬性规定锅炉的燃料只准使用煤。(下转74页) 按设备使用年限(以十年计算)综合考虑,总费用为:燃油锅炉——————————————————————————————————————————————— 397.971万元,燃气锅炉276.411万元(按现价计算),国产电热锅炉353.517万元,进口电热锅炉306.512万元,因此燃气锅炉最经济,燃油锅炉最不经济。但如果煤气价按成本计算(即政府没有补贴),则电热锅炉使用最经济。3.2??安全性比较 燃油、燃气及电热锅炉的安全性比较从两方面进行。 3.2.1??锅炉自身的安全性比较 三种锅炉的锅筒都承压,锅筒内壁都受水的腐蚀,只要保证锅炉安全阀能正常工作,三种锅炉都是安全的,锅筒都不会发生爆炸。 对于电热锅炉,电热管完全浸没在水中加热,锅筒壁面的温度仅为水的饱和温度,温度较低,热应力的作用非常小,锅炉运行很安全。 对于燃油及燃气锅炉,锅筒壁面及烟管一般受高温烟气的加热,温度较高,金属材料的强度降低,金属壁面水侧的温度较低,火侧的温度较高,两侧温差大,热应力很大,容易造成金属疲劳损坏,锅炉运行存在一定安全隐患。另外,燃油及燃气锅炉操作运行不当时会发生炉膛爆燃现象,这在锅炉的安全运行中是不允许的。 3.2.2??工作环境安全性比较 燃油锅炉,储油罐存在极大的安全隐患,必须严防明火。油库与锅炉之间需设防火墙,必须配备完善的监测及消防设施以确保安全运行。锅炉运行管理须严格按照规程执行,严防事故发生。 燃气锅炉,存在煤气泄漏的安全隐患,煤气一旦泄漏,未遇明火时会发生煤气中毒,一遇明火就会发生煤气爆炸,造成重大损失。所以燃气锅炉必须配备完善的监测及消防设施以确保安全运行。电热锅炉使——————————————————————————————————————————————— 用电加热,无易燃易爆的燃油及煤气,只需注意安全用电(燃油及燃气锅炉也需注意安全用电),使用安全可靠。 综上所述可以看出,使用电热锅炉安全可靠,使用燃气锅炉存在一定的安全隐患,使用燃油锅炉存在较大的安全隐患。3.3?? 74云南水力发 电????????????????????????????????????????2002年第2期 于我国吴仲华教授的早期奠基性工作。目前的各种三元流动的问题提出和算法都建立在文献[1]的基础上,在文献[1]中吴教授提出了所谓??两类相对流面 的理论,即S1流面(它与某一个位于叶栅前或叶栅中Z=常数的平面的交线是一个圆弧)和S2流面(它与某一个位于叶栅前或叶棚中Z=常数的平面的交线则是一条径向线)。对S1和S2流面的计算采用的方法有下列几种数值计算方法:奇点法、流线曲率法、有限差分法、有限元法和通流矩阵法等,将其推广应用则可处理三元流动。该理论对于叶轮内三元流动的理论和计算起着十分重要的推动作用。目前许多诸如??任定准正交面方法 、??准正交面方法 、??推进积分方法对粘性流动的纳维(斯托克斯方程进行数值计算 、??K(??模型的叶轮内部的三元紊流解法 等有关的三元流动理论的计算都基于上述理论。 从发展趋势看,传统的一元、二元水轮机转轮设计方法已逐渐被准三元和完全三元流动的设计计算方法所代替。采用三元流动的计算方法进行设计和校核,已成为水轮机设计的一个必要步骤。 轮进行全三维正、反问题交替计算的水轮机优化设计。该方法是——————————————————————————————————————————————— 应用吴氏理论,做出水流是粘性不可压缩的、导叶内的绝对运动是定常的、叶轮内的相对运动是定常及叶轮的来流是轴对称的假设建立准三 维流动模型。即:S1流面为()+( rBfrBf )= b+ f;S2流面为()+(hhr)=0。再根据上述假定考虑叶片有限厚提出一种有旋流动的全三维计算设计模型,即:??2?=??#)T(s)?? V!r!+q。求解此三个方程式可得到叶轮内的全三维流动。再由叶片表面边界条件建立叶片方 V! 程:V z+ Vr=-#。对上述各方程进行求 r解、交替计算即可完成对水轮机内部全三维流场的正、反问题计算。 参考文献: [1]??吴仲 华.AGeneralTheoryofThree-DimensionalFlowinSubsonicandSupersonicTu rbomachinesofAxial-.Radiak-.Mixed-FlowTypes,NACATN2604/1952. [2]??罗兴琦.水力机械转轮的现代设计理论及应用[M].西安交通大学出版社,1997年9月. [3]??忻考康,朱士灿,蒋锦良.叶轮机械三元流动与准正交面法[M].TK05/6. 3??发展的水轮机水力设计方法 ——————————————————————————————————————————————— 近期较新的水轮机水力设计方法是对水轮机转(上接47页) 随着经济的发展,燃煤引起的大气污染问题越来越突出,国家对中小型锅炉燃料不再强制规定必须使 用煤,为了保护大气环境,我国有些旅游城市提出了强制性规定,如昆明硬性规定中小型锅炉禁止燃煤。在过去电力供应不足时,昆明市宾馆饭店上的都是燃油或燃气锅炉,随着云南电力的发展和城市电网的改造,现已具备使用电热锅炉的条件,国家鼓励使用电热锅炉。 而言,随着燃油税方案的出台并实施,燃油的价格必然上升,燃油锅炉的运行成本将会大大增加。(2)从安全性来看,电热锅炉最安全可靠,燃气锅炉次之,燃油锅炉最差。 (3)从环保性来看,电热锅炉无污染,燃气锅炉污染较小,燃油锅炉污染较大。 因此,随着煤气的进一步涨价,电热锅炉的优势越加明显,广大用户综合比较三种锅炉后,必将选用经济、安全、无污染的电热锅炉。另外,云南若实行峰谷电价,电热锅炉可选用蓄热式,可充分利用晚上的低谷电,一方面用户的运行费用可以更为节约,另一方面又成为供电部门增加电力有效供给、提高电网负荷率的十分有效的手段,起到??削峰填谷 的作用。的确,电热锅炉的普及将减少燃煤、燃油及燃气锅炉的使用,给国家、社会带来巨大的环保和经济效益,并改善人们的生活质量。我们有理由相信,电热锅炉在未来的供热锅炉市场上,必定是一枝独秀、独领风骚。 4??结论 ——————————————————————————————————————————————— (1)从经济性而言,以现行煤气价计算,燃气锅炉最经济,燃油锅炉最不经济。但如果煤气价按成本计算(即政府没有补贴),则电热锅炉最经济。 但煤气锅炉由于煤气供应紧张从1996年后就很少上了,且现在的煤气价格是属于昆明市财政补贴的亏损价格,用气量越大,煤气公司亏损越大,所以燃气锅炉在昆明地区不宜大量使用。对燃油锅炉 ———————————————————————————————————————————————