热电厂集中供热与导热油小锅炉供热节能减排比较

  近年来，湖州地区部分用热企业为单纯追求经济效益，舍去原本既节能又环保的热电厂集中供热方式，而采用导热油小锅炉供热。这不仅有碍于节能减排，同时在理论上也混淆了两种供热用汽方式的实质内涵。为此有必要加以分析比较，从而鼓励企业采用热电厂集中供热方式用汽模式的选择，更好地推动节能减排。
通过理论分析和实例比较证明：指出导热油小锅炉供热方式用汽的缺陷和用热企业采用热电厂集中供热方式用汽的优越性。不仅有利于节能减排，而且有利于企业降低成本、提高效益。
  1.锅炉热平衡方程式简介
  无论是油锅炉还是蒸汽锅炉都是利用燃料燃烧发热生产一定数量和质量焾值的油或蒸汽，从能量平衡角度看，无论锅炉处于何种工况运行，输入锅炉的热量与输出的热应当平衡。
  我们可简单的把锅炉输入热量等于输出热量的这种平衡用下面锅炉热平衡方程式来表示：
  Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
  式中Qr——进入锅炉的热量
  Q1——对应于入锅热量的有效利用热量；
  Q2——对应于入锅热量的排烟损失热量；
  Q3——对应于入锅热量的化学不完全燃烧损失热量；
  Q4——对应于入锅热量的机械不完全燃烧损失热量；
  Q5——对应于入锅热量的锅炉散热损失；
  Q6——对应于入锅热量的炉渣物理热损失。
  其中对应于锅炉来讲影响最大的是Q2排烟损失，理论上排烟热损失q2按下方式计算：
  q2=■（100-q4）%
  式中hpy——排烟的焓；
  h■■——理论冷空气的焓；
  apy——锅炉排烟处的过量空气系数。
  可见排烟损失的主要因素是排烟温度和排烟容积。显然排烟温度越高，排烟容积越大，热损失就越大。降低排烟温度和降低炉内过量空气系数即减少送风量，从而可以降低排烟损失，但排烟温度不能过低，一般小型锅炉排烟温度为160～200℃，大型锅炉为110～160℃。因为降低排烟温度，势必要增加锅炉尾部受热面，不但增加钢材消耗量，同时也增加烟气阻力，使风机电耗增加；另外排烟温度过低，会使锅炉尾部受热面遭受低温腐蚀，影响使用寿命。
  以小排烟容积即过量空气系数过小，会增大化学不完全燃烧和机械不完全燃烧损失，所以合理的过热空气系数和排烟温度是由锅炉本身设计的特性所决定的。特别是导热油小锅炉，其导热的进出利用差一般在30℃左右，即进油温度一般在220，出油温度在250℃左右，进油温度决定了其排烟温度在220℃以上，其排烟温度高于一般小型锅炉；排烟热损失，也同样高于一般小型锅炉。相对于大型锅炉来讲，小型锅炉的过量空气系数在1.3～1.4，比大型锅炉1.15～1.3高出许多，仅此一项排烟热损失小型锅炉比集中供热锅炉热效率要低6～8%以上，导热油小锅炉更是要低于12～15%左右。
  至于化学不完全燃烧是锅炉越大，可燃气体在锅炉内燃烧时间越长，燃烧得越充分，小锅炉根本不能与大型集中供热锅炉来比。机械不完全燃烧损失主要指飞灰损失、炉渣损失和漏煤。
  Q3化学不完全燃烧，Q5锅炉散热损失，Q6炉渣物理热损失，集中供热的热效率为85%以上，比小锅炉要高30%以上，比油锅炉高36%以上，实质上油锅炉的锅炉热效率大致在50～55%左右。
  2.两种供热用汽方式的经济性对比
  通过以上分析可知：集中供热的热效率较其他供热方式都高。那为什么有些企业觉得用了导热油加热反而比使用集中供热蒸汽要来得合算？分析主要原因为：
  和用热企业的用热性质和方法有关。当用热企业的用热为表面性加热或烘干时，由于蒸汽得不到充分利用就以饱和水或汽水混合形式排掉，损失了大量的热焓，造成热利用率仅到蒸汽热焓的60～80%左右。而导热油因循环利用，其热焓在管道的利用率反而高达90%以上。综合锅炉和管道效率、总体利用率导热油锅炉可达45～50%，而使用蒸汽表面加热或烘干利用率仅能达到40～46%左右，其利用率反比低于近5个百分点。但如果我们合理利用或回收其直排剩余20～40%的热焓，那么蒸汽总体的综合利用率至少可达到60%以上，甚至可高达80%以上，就远远高于一般导热油锅炉的利用率。无论从节能或经济效益来讲都要合理、经济。例如，某皮革企业的一台YLW-4100kW的油锅炉目前运行情况分析，现在每天耗煤量在28.3吨，每天耗电量1320千瓦时，两项成本每小时1042元，每天2.5万元（其中每天按5500大卡，800元/t计算）。
  如用热电厂蒸汽，热电厂供0.7MPa以上220℃的过热蒸汽，蒸汽焓较高，为2884kJ/kg。为保证皮革厂用汽特性，要求底温为165℃以上，因此热电厂蒸汽压力最低保证在0.7MPa以上就能满足要求，因使用后为0.7MPa的饱和水，其饱和水温度为165℃，其水焓为720kJ/kg，使用焓差为2164kJ/kg，因此每小时与油锅炉相同的焓值下需使用7t/h蒸汽，每天168吨蒸汽。按煤炭同比价格和热电厂热水回收后，吨蒸汽成本为150元。每小时皮革厂用汽同比成本为1050元/小时，日为2.52万元，两者相比较，每月用油锅炉的费用为75万元，用蒸汽为75.6万元左右，仅相差0.6万元。但从总成本上来看，从安全、环保、财务成本来分析，使用热电厂的蒸汽更经济。
  3.导热油小锅炉供热用汽方式的缺陷分析
  3.1从油锅炉效率来看。因为油锅炉进油与出油油温差一般在30℃左右，排烟温度200℃以上，且锅炉热损失、机械不完全燃烧较大。在该皮革企业实测，其排烟温度203℃，煤渣含碳量为15.29%，飞灰可燃物为29%，与大锅炉相比相差非常远。目前电站锅炉一般底渣含碳量在2%以下，飞灰在8%以下，因此从反平衡计算油锅炉的热效率低于55%，非常不经济。
  3.2再从减排来讲，更是无以比拟的。集中供热循环流化床锅炉在设计和制造过程中就考虑其SO2的脱硫和低的减排问题。目前集中供热锅炉SO2的排放之前都是比小锅炉减排70～80%，现在新的热电机组项目要求为90%以上，而小锅炉不存在脱硫的设施；另其煤炭进口也存在鱼目混珠现象，可以采用高硫煤种，又无烟气在线监测，基本处于无控的排放，而目前全省的热电企业全部都进行烟气在线监测并网运运，脱硫设施要求近100%的投运并达标排放。NoX的减排主因是循环流化床其燃烧理念为低温燃烧，NoX的产生物一般在200～300mg/m3左右，而高温燃烧其温度超过950℃以上，其次产生物浓度就高达800mg/m3以上，所以NoX的减排是其一大优特点。集中供热是具有小型锅炉无法比拟的优越性，是完全体现减排政策的可控和可行性。