關于5x116MW高溫熱水鍋爐選型的技術經濟比較

郝巖

摘 要：本文通過具體案例分析了目前城市供熱主要的幾種鍋爐形式，通過分析比較，提出了適合當地使用環(huán)境的大噸位供熱鍋爐形式。

關鍵詞：116MW 供熱 煤粉爐 鏈條爐 燃氣爐 爐型比較

1、概述

秦皇島市海港區(qū)集中供熱主要由秦皇島市熱力總公司和富陽熱力公司承擔，現(xiàn)有熱源已達到飽和，隨著秦皇島市西城區(qū)的開發(fā)建設，供熱熱源缺口巨大。本文將以該項目為例，通過分析和比較常用的幾種供熱鍋爐，確定適合當地使用環(huán)境的大噸位鍋爐形式。

2、項目概況

秦皇島市熱力總公司規(guī)劃建設西部調峰熱源廠的建設規(guī)模為5x116MW高溫熱水鍋爐，總供熱能力為580MW。

3、熱源技術經濟比較

3.1供熱模式比較

新建熱源廠的主要供熱負荷為采暖負荷，因此選擇高溫熱水鍋爐作為本項目熱源是比較合適的。目前國內主要的鍋爐形式主要包括傳統(tǒng)的鏈條爐排鍋爐、煤粉鍋爐、燃氣鍋爐等，各種爐型有各自適用的條件和優(yōu)缺點，現(xiàn)將對各種熱源形式進行如下技術經濟分析和比較。

3.2熱源鍋爐的技術比較

在城鎮(zhèn)供熱領域，鏈條爐是目前技術最成熟可靠、應用最為廣泛的一種形式，其優(yōu)點是技術可靠，對建設單位的運行管理水平要求較低，其缺點是熱源廠占地面積較大，燃燒效率略低于煤粉爐，初始污染物排放量相對燃氣鍋爐較高。配備脫硫、脫硝等設備后排放可以達到環(huán)保要求。

煤粉爐可以實現(xiàn)高效燃燒和低污染物排放，熱效率達92%以上【1】。由于采用低硫煤和低溫燃燒，可以降低SO2和NOX的初始排放濃度，并減小脫硫脫硝設備的建設規(guī)模。在燃料供應上，煤粉爐所需煤種成分要求較高，煤的發(fā)熱量為5500kcal以上，需要選用低硫精洗煤，可選擇范圍較小，燃料供應不易保證。經調查了解，實際投入運行的供熱熱水煤粉爐規(guī)模較小，大型熱水煤粉鍋爐在實際應用中較少。

煤粉的制備有制粉廠集中處理和熱源廠內處理兩種處理方式。如制粉廠設置在熱源廠內，在制粉過程中會對周邊環(huán)境造成一定不利影響，熱源廠的占地面積和鏈條爐相近。如采用集中制粉方式，制粉廠需要設置在郊區(qū)，煤粉通過罐車運送至熱源廠內。煤粉在燃料制備、運輸和儲存過程中，系統(tǒng)的消防安全等級要求高，對運行管理水平的要求也高。

燃氣鍋爐屬于燃用清潔能源的燃燒設備，由于燃燒室體積小，附屬設備簡單，因而熱源廠占地面積較小，設備初投資較低。燃氣鍋爐燃燒效率較高，污染物排放量較低，運行管理也相對簡單。但是對于供熱規(guī)模較大的集中供熱系統(tǒng)，燃氣鍋爐對燃料的需要量十分巨大，現(xiàn)有的天然氣供應體系能否滿足使用需求，需要全盤考慮。受天然氣使用成本限制，國內大規(guī)模燃氣供熱應用較少。

3.3經濟比較

（1）建設投資比較

參考《城鎮(zhèn)供熱廠工程項目建設標準》（建標112-2008），可以估算出各種熱源形式的建設投資，其中煤粉爐建設投資最高、鏈條爐建設投資居中、燃氣爐建設投資最低。

（2）運行成本比較

本項目熱源廠設計供熱能力為696MW，根據秦皇島氣象資料，采暖期供熱天數為153天，年平均熱負荷系數為0.663，年供熱量為6.1x106GJ。

如采用鏈條鍋爐供熱，鍋爐效率83%，選用燃煤低位發(fā)熱量為5500Kcal/kg，根據計算鏈條鍋爐年消耗燃料量為319239.35t。按煤炭價格430元/t計算，年燃料費用為13727.29萬元。年耗電量約為3578.00萬KWh，按電價0.76元/KWh計算，年耗電費用為2719.28萬元。鏈條爐燃用煤種可通過汽車運輸至熱源廠，燃料來源廣泛，運輸成本較低。

如采用煤粉爐供熱，鍋爐效率92%，選用燃煤低位發(fā)熱量為6000Kcal/kg，根據計算煤粉鍋爐年消耗燃料量為264008.63t。按煤粉價格600元/t計算，年燃料費用為15840.52萬元。年耗電量約為6440.39萬KWh，按電價0.76元/KWh計算，年耗電費用為4894.70萬元。熱源廠煤粉倉儲量有限，燃料煤粉需要從制粉廠不斷運輸至熱源廠，運輸成本較高。

如采用燃氣鍋爐供熱，鍋爐效率93.2%，選用天然氣低位發(fā)熱量為8500Kcal/m?，根據計算燃氣鍋爐年消耗燃料量為18395.96萬m?。按天然氣價格4元/ m?計算，年燃料費用為73583.82萬元。年耗電量約為2862.40萬KWh，按電價0.76元/KWh計算，年耗電費用為2175.42萬元。燃氣鍋爐所需的天燃氣供應，需要建設配套燃氣管道。

各種熱源形式的技術優(yōu)缺點、建設投資、運行費用見表1。

3.4環(huán)保比較

根據各種爐型燃用燃料的化學成分和鍋爐特性（鏈條爐和煤粉爐按除塵效率99.8%、脫硫效率90%，脫硝效率85%計算），可計算出各爐型污染物排放濃度，具體計算數值見表2。

在現(xiàn)有技術條件下，各種爐型經過脫硫、脫硝、除塵處理后的煙氣排放污染物均可達到國家污染物排放要求。通過計算結果分析，燃氣爐各項排放指標較低，SO2排放濃度與燃用煤種有關，煤粉爐由于采用低硫煤，SO2排放濃度較低，但是煙塵排放濃度較高，鏈條爐采用普通煤種，SO2排放濃度略高，但煙塵排放濃度較低。

4、熱源選型結論

通過對各種鍋爐形式的技術經濟分析和比較，該項目熱源爐型推薦采用鏈條爐形式。根據《鍋爐房設計規(guī)范》（GB50041-2008）中5.1.6條文說明，設有沸騰爐或煤粉爐的鍋爐房，不應設置在居住區(qū)、名勝風景區(qū)和其他主要環(huán)境保護區(qū)內。本項目建設地點距離居民區(qū)和秦皇島行政中心較近，從環(huán)保角度考慮不適宜設置煤粉爐。由于燃氣鍋爐運行成本過高、燃氣供應無法保證，因此，本項目也不適宜采用。

考慮到秦皇島地區(qū)嚴格的排放要求，建議燃煤選用優(yōu)質低硫精洗煤，從源頭上降低煙氣中污染物的含量，改善采暖期空氣質量。

參考文獻

[1]孫慶華.新型高效煤粉鍋爐供熱系統(tǒng)在城市供熱中的推廣和應用[J].區(qū)域供熱.2013（2）：

60-625.

[3]朱文梁.如何加強房屋建筑工程施工管理的探討[J].住宅與房地產，2017，12：142-143.