燃烧醇基燃料锅炉试点应用可行性分析.doc
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4、燃煤蒸汽锅炉改造成燃烧醇基燃料、400万大卡燃煤导热油炉改造成300万大卡燃烧醇基燃料试点应用可行性分析北京清研利华石油化学技术有限公司2014年3月12日目 录序 言1一、概况2二、锅炉热力计算2三、综合效益计算3四、环保性能比较5五、燃料经济性比较8六、设备构造对比分析8七、锅炉改造的技术条件9八、醇基燃料的技术条件10九、结论11十、政协委员金永妹建议大力推广醇基燃料的提案13序 言治理雾霾、确保京、津、冀地区空气质量已不是一个简单的环保问题,已被新一届中央政府提升到国家战略层面,成为了关乎民生的政治问题。廊坊地区是首都南大门,环境治理的成功与否,直接关乎北京的空气质量,关乎到廊坊的政治
5、地位。采用北京清研利华石油化学技术有限公司开发的醇基燃料技术及醇基燃料专用燃烧器,一吨甲醇可顶替3.5吨燃煤使用,直接颗粒物排放可减少99%,综合热效率提高1倍以上,二氧化碳减排50%以上,二氧化硫和硫化氢等有害气体几乎零排放。建立以固安中德利华石油化学有限公司为试点单位,以廊坊为试验区,面向华北地区推广具有很好的环境意义和社会意义。一、概况固安中德利华石油化学有限公司是利用北京及河北地区生活产生的地沟油生产生物柴油的民营企业,属北京清研利华石油化学技术有限公司下设子公司,现装备有1台4吨燃煤蒸汽锅炉和1台400万大卡的燃煤导热油锅炉,为响应政府减少排放的环保号召,准备将上述设备更换为1台4吨
6、的燃醇蒸汽锅炉和1台300万大卡的燃醇导热油锅炉,进行清洁能源替代的可行性试验。二、锅炉热力计算 计算依据燃煤热值按4500千卡/公斤、醇基燃料热值按6500千卡/公斤、柴油热值按10200千卡/公斤,燃煤价格按750元/吨、醇基燃料按3500元/吨、柴油价格按7500元/吨,煤锅炉的效率按45%、油气锅炉的效率按95%计算: 4吨燃油蒸汽锅炉4吨燃油蒸汽锅炉的热功率为248万大卡/小时,* 使用燃煤蒸汽锅炉,使用成本为:248104450045%=1225公斤/小时0.75=919元/小时*换装燃醇蒸汽锅炉使用醇基燃料使用成本为:248104650095%=401公斤/小时3.5=1404元
7、/小时*换装油气蒸汽锅炉使用柴油作为燃料的使用成本为:2481041020095%=256公斤/小时7.5=1920元/小时 300万大卡导热油锅炉*使用燃煤导热油锅炉,使用成本为:300104450045%=1482公斤/小时0.75=1112元/小时*换装燃醇导热油锅炉使用醇基燃料使用成本为:300104650095%=486公斤/小时3.5=1700元/小时*换装油气导热油锅炉使用柴油作为燃料的使用成本为:3001041020095%=310公斤/小时7.5=2325元/小时三、综合效益计算1、设备成本l 4吨蒸汽锅炉沿用现有的燃煤锅炉使用醇基燃料,每小时使用成本为:2481046500
8、95%3.5=1404元/小时每天按8小时计算,则每天为11232元。若更换同等功率的燃油燃气蒸汽锅炉约需55万元,每小时使用成本为1920元,每天按8小时计算,则每天为15360元,每天节省燃料费3984元,约130天即可收回设备投入。l 300万大卡导热油锅炉沿用现有煤锅炉,每小时使用成本为:300104650045%0.75=1112元/小时;更换300万大卡的燃醇导热油锅炉约需72万元,同样计算方法,每天燃料费用13600元,相对于燃油气导热油锅炉每天18600元节约5000元/8小时,36天可节约收回设备投资。设备配置投资预算表(万元)(预估设备价格,具体价格以厂家报价为准)设备名称
9、4吨蒸汽锅炉300万大卡导热油锅炉锅炉4240配套设备28燃烧机3.89.6安装费714合 计54.871.62、人力成本燃煤锅炉共需配置9名专业人员,按3班轮班工作,9名人员工资为3000元/人月,每年共计32.4万元。使用醇基燃料配置人员3人,按3班轮班工作,工资仍按3000元/人月计算,年费用为18万元。3、设备使用寿命燃煤在燃烧过程中产生大量CO、NOx、SO2及颗粒污染物排放,这些物质不仅对环境造成污染,同时也对锅炉等配套设备造成极大的影响,锅炉设备的平均使用寿命大约只有5-8年,设备损耗很大。醇基燃料在燃烧后的产物为CO2和水,没有其他的腐蚀性物质和颗粒排放,这不仅为环保做出贡献,
10、且对锅炉及相关设备的损耗很小,在正常使用情况下,设备的使用寿命可达20年以上,其设备耗损成本比燃煤设备低2.5倍以上。4、综合使用成本4吨燃煤锅炉、油气锅炉使用醇基燃料和油气锅炉使用柴油燃料每年综合使用成本分析单位(万元)成本项目设备成本(年摊销后)燃料成本人工成本环境成本年均费用燃煤5.626532.4最高294醇基燃料2.7540518最低425.75柴油3.6755318偏高574.67表格中数据没有计算环境成本因素,每天按8小时使用时间计。四、环保性能比较1、燃料煤煤的化学成分主要是碳,其燃烧的化学方程式为:C+ O2= CO2 由于煤是属于自然生成,其化学成分比较复杂,是一种多组分的
11、混合物,煤的组成以有机质为主体,构成有机高分子的主要成分是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多,但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。种类繁多的其他元素,在煤中含量很少,一般不作为煤的元素组成,而只当作煤中伴生元素或微量元素。其燃烧排放物中含有硫化氢、二氧化硫和氮氧化合物等有害气体,对人体健康和环境会造成影响。每燃烧一吨标准煤,就产生二氧化碳2620公斤,二氧化硫8.5公斤,氮氧化物7.4公斤。因此,燃煤锅炉排放废气成为大气的主要污染源之一。每公斤煤燃烧后排放的二氧化碳为2.62kg,二氧化硫85g,氮氧化物74g。2、醇基环保燃料醇基环保燃料的主要成分是C
12、H3OH,其燃烧的化学方程式为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O燃烧的产物只有二氧化碳和水。每公斤燃料燃烧后排放的二氧化碳为1.38kg3、污染物排放量l 4吨燃煤蒸汽锅炉二氧化碳排放量:吨/天二氧化硫排放量:吨/天氮氧化物排放量:吨/天l 4吨燃醇蒸汽锅炉二氧化碳排放量:吨/天由此可见,4吨蒸汽锅炉每天减排二氧化碳21.3吨,每年减排7668吨,同时,没有二氧化硫SO2、硫化氢H2S等污染物排放。l 300万大卡燃煤导热油锅炉二氧化碳排放量:吨/天二氧化硫排放量:吨/天氮氧化物排放量:吨/天l 300万大卡燃醇导热油锅炉二氧化碳排放量:吨/天由此可见,300万大卡燃醇导热油锅炉每天减
13、排二氧化碳25.65吨,每年减排9234吨,同时,没有二氧化硫SO2、硫化氢H2S等污染物排放。每公斤柴油燃烧后排放的二氧化碳为:3.18kg,4吨燃油蒸汽锅炉和300万大卡导热油锅炉同等条件的年排放量分别为2345吨和2840吨,较醇基燃料高761吨和914吨。从上述的数据分析可以看出,使用醇基环保燃料不仅能为企业节约大量的成本开支,同时也为环境的保护和改善做出了贡献。五、燃料经济性比较燃料名称燃料热值综合效率单价热值单价kcal/kg%(元/kg)元/103kcal煤 炭4500450.75 0.37低碳液体燃料6500953.50.57 柴 油10200907.50.81从表中数据分析可
14、知,醇基燃料和柴油的理论使用成本分别为燃煤的1.54倍和2.2倍,醇基燃料的优势显而易见,同时,其排放指标也比柴油低。六、设备构造对比分析1、4吨燃油蒸汽锅炉l 三回程结构:自动燃油燃气蒸汽锅炉,均采用波形炉胆、烟气三回程、全湿背结构。燃料在炉胆内微正压燃烧,高温烟气沿炉胆向后经回燃室进入第一烟道管束,经压迫式前烟箱转折180。进入第二管束,经过对流换热后排入大气。利用中心对称的三回程结构设计思想。设计容量较大的三回程蒸汽锅炉。这种锅炉最大的特点是:所有的受压元件与锅筒中心对称,锅炉采用全湿背式结构,以极大的内筒和偏心火箱的结构,其有利于提供足够的辐射受热面。而对流受热面有第二回程和三回程的管
15、束构成。回燃室前管板与炉胆对接连接,回燃室后管板与简体后管板采用后拉撑相连。第二回程和第三回程转烟室构成了前烟箱,此处出烟烟温已低于500。因此,前烟箱的结构采用轻形结构的耐火保温材料。这种锅炉的设计主要考虑了锅炉的检修和稳定性的原则。l 锅炉给水进口处设置的混水装置,给水线冲刷烟管管束,再接触炉胆,提高了给水接触炉胆的水温。避免了局部产生过冷沸腾的现象。蒸汽锅炉达到最大的汽化空间,加之使用合理先进的汽水分离装置,主蒸汽品质相当稳定。l 波形炉胆(根据用户的选择)本系列锅炉采用波形炉胆,既强化了烟气的扰动,又增大了辐射传热面积;既增加了炉胆的刚度,又有效的减弱了炉胆的膨胀应力;既增强传热效果,
16、又促进了燃料了燃料在炉膛内的燃烧。2、燃油燃气导热油锅炉l 导热油炉是基于强制循环的设计思维而开发的直流式特种锅炉。l 封闭循环供热,通过膨胀油槽与大气相通,液体输送热能,热损失少,节能效果显著,环保效果好。l 本体采用烟气三回程盘管设计,这种直流式结构,决定了传统锅炉所不具有的安全性。 l 由于采用盘管设计,因此,受热面充足,使其具有较高的热效率。 l 导热油锅炉,显著的特点是逆流换热,燃烧排烟温度与热导油出口温差在30左右。l 导热油锅炉具有卓越的性能结构、简洁的结构,主要是在较低的压力下运行,获取450左右的工作温度,具有低压高温的特点。l 使用导热油作为热载体的油、气的热载体锅炉,系统
17、应配备膨胀槽,储油罐、安全组件、测量仪表和控制装置,循环油泵应一用一备并与燃烧机互为连锁。l 为确保导热油的正常使用寿命和导热效果。严禁超温使用。七、锅炉改造的技术条件1、废弃原有燃煤锅炉,购买新的燃油锅炉主体;2、加装新的醇基燃料专用燃烧器;3、改装原有燃煤锅炉配电柜;4、原有燃煤锅炉的排烟装置可以不做改动;5、距离新锅炉20米外应配50方醇基燃料储存容器。6、醇基专用燃烧器外形图片八、醇基燃料的技术条件1、醇基燃料知识产权发明专利名称:合成液体燃料发明专利号:ZL00100669.X专利权人:北京清研利华石油化学技术有限公司2、醇基燃料的组分构成约80%化工甲醇+约15%生物柴油+约5%催
18、化燃烧剂3、醇基燃料的成本当甲醇3000元/吨时,醇基燃料3500元/吨可配送到200公里范围内。4、醇基燃料的供给方式以固安中德利华石油化学有限公司固安工业园区厂区为基地向周围200公里范围配送。九、结论1、本项目社会意义重大二氧化碳的排放减少显著,其它有害气体基本实现零排放,有利于人民身体健康和提高华北地区的居住环境。2、本项目环境意义重大每燃烧一吨醇基燃料较燃烧一吨煤减排二氧化碳约1.3吨、减少了有害气体150g,在确保环境意义的前提下,提升了其社会意义。3、本项目具有市场推广价值燃烧醇基燃料较直接燃煤表面价格增加了,但因热效率的显著提高,从而使其最终消耗成本价格相差不大,从环境友好性社
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