木制品企業(yè)燃煤鍋爐電能替代改造

劉海峰，周敬嵩，項 鐳

（國網(wǎng)湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

木制品企業(yè)燃煤鍋爐電能替代改造

劉海峰，周敬嵩，項 鐳

（國網(wǎng)湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

浙江湖州市南潯區(qū)是木制品加工基地。木制品生產(chǎn)加工企業(yè)遍布整個南潯區(qū)，生產(chǎn)企業(yè)使用的小型燃煤鍋爐存在著一定的安全隱患，同時燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙塵、二氧化碳嚴重污染當?shù)乜諝?。湖州供電公司積極推廣“煤改電”工程。從年均固定成本、理論效率、安全、環(huán)保4個角度分析各類替代方案固定成本，及各類鍋爐運行成本，提出電加熱導鍋爐的技術(shù)改造方案，改造后售電量增加減排效果顯著。

煤改電；電能替代；社會效益

近年來，我國大氣環(huán)境面臨的形勢仍然非常嚴峻，全國大多數(shù)城市的大氣環(huán)境質(zhì)量超過國家規(guī)定的標準。我國大氣污染的主要來源是生產(chǎn)和生活用燃煤，主要污染物是二氧化硫和煙塵。國家電網(wǎng)公司實施的“以電代煤、以電代油、電從遠方來”成為我國治理城市霧霾、改善城市環(huán)境的有力措施之一。實施電能替代不但是節(jié)能減排的重要手段，同時也將為電力行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。

湖州市南潯區(qū)是木制品生產(chǎn)加工基地，南潯木地板產(chǎn)品已經(jīng)輻射全國30個省市，木地板的產(chǎn)銷量占到全國的60%以上。目前，南潯木地板企業(yè)多數(shù)為家庭作坊式企業(yè)，大部分使用非標鍋爐供熱供氣，存在著一定的安全隱患，同時燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙塵、二氧化碳嚴重污染當?shù)乜諝?。為此，國網(wǎng)湖州供電公司促成當?shù)卣雠_《加快南潯木地板產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》等扶持政策，積極推廣“煤改電”工程，共治理木制品生產(chǎn)加工企業(yè)170余家，淘汰落后用能設備和生產(chǎn)工藝，推動企業(yè)通過技術(shù)改造減少排放，改善當?shù)丨h(huán)境。

1 可行性分析

1.1 各類替代方案固定成本分析

經(jīng)過對木制品企業(yè)的各類可行的替代用能方案進行全方位調(diào)研，對各類方案的固定成本費用做了對比分析，各類替代方案固定成本分析表如表1所示。

對比分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）從年均固定成本來看，電加熱導油鍋爐的年均固定成本最低，僅為1.15萬元，而燃煤、天燃氣、生物質(zhì)鍋爐的年均固定成本都在2萬元左右，其中以生物質(zhì)鍋爐的年均固定成本最高。相比之下，電鍋爐在固定成本方面相比其他3種鍋爐有一定的優(yōu)勢。

（2）從理論效率來看，電鍋爐的效率高達98%，遠超過其他3種鍋爐。電加熱導油鍋爐提供高品質(zhì)的熱源，可為用戶輸出最高350℃的熱油；運用智能控溫技術(shù)，控制精度可達±1℃，實現(xiàn)使用溫度的精確控制。

（3）從安全角度來看，電鍋爐裝有放空口，防止鍋爐產(chǎn)生壓力而造成爆炸事故；同時具有低水位保護，在供水停止的情況下鍋爐將自動停止工作，防止了鍋爐干燒導致電加熱元件損害甚至燒壞的現(xiàn)象；漏電保護器讓操作人員和設備的安全更有保障，當電路短路、漏電時也將會自動切斷電路，保護好操作人員和控制線路的安全。

（4）從環(huán)境保護來看，電鍋爐使用的是清潔的電能，無煙氣排放，無排污污染及熱污染，十分環(huán)保。其他3種鍋爐以燃煤鍋爐為最，產(chǎn)生大量煙塵及二氧化碳，環(huán)境負擔大。

表1 各類替代方案固定成本分析表

1.2 各類鍋爐運行成本分析

經(jīng)過對木制品企業(yè)的各類可行的替代用能方案進行全方位調(diào)研，對比各類替代鍋爐設備的運行成本，各類替代方案運行成本分析表如表2所示。

對比分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）從運行成本比較分析中可以看出，電鍋爐的運行成本相對較高，但綜合運行成本以及改造固定成本，4種鍋爐的成本基本持平；

（2）從使用年限上看，電鍋爐使用年限為10年，煤氣鍋爐、生物質(zhì)鍋爐的使用年限為5年，天然氣鍋爐的使用年限為8年，電鍋爐優(yōu)于其他3種鍋爐；

（3）在配套設施的需求上，燃煤鍋爐、生物質(zhì)鍋爐需要復雜的附機及除塵設備，還有鍋爐房和儲存堆場等，天燃氣只需要燃燒器和相應管道等，而電鍋爐則需要配置電線電纜等配電設施。

（4）從政府政策方面來看，近些年來由于節(jié)能減排、霧霾治理、粉塵污染、礦渣處理等問題，限制燃煤鍋爐的應用。

最終論證電能在清潔環(huán)保、安全可靠設備占地小等方面具備顯著優(yōu)勢，而在運行容量較小的情況下，電能運行成本也在可控范圍內(nèi)。因此確定1蒸t以內(nèi)為電能替代潛力區(qū)，0.5蒸t以內(nèi)為優(yōu)質(zhì)潛力區(qū)。

表2 各類替代方案年運行成本分析表

2 改造技術(shù)方案

2.1 電加熱導油鍋爐的基本原理

電加熱導油鍋爐的熱量是由浸入導熱油的電加熱元件產(chǎn)生和傳輸?shù)模詫嵊蜑榻橘|(zhì)，利用循環(huán)泵，強制導熱油進行液相循環(huán)，將熱量傳遞給用一個或多種用熱設備，經(jīng)用熱設備卸載后，重新通過循環(huán)泵，回到加熱器，再吸收熱量，傳遞給用熱設備，如此周而復始，實現(xiàn)熱量的連續(xù)傳遞，使被加熱物體溫度升高，達到加熱的工藝要求。電導熱油爐具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、安裝操作簡便、加熱升溫快、無環(huán)境污染等特點，電腦自動控溫，可在較低的工作壓力下獲得較高的工作溫度。對于電加熱油爐，熱量是由浸入導熱油的電加熱元件產(chǎn)生和傳輸?shù)模詫嵊蜑榻橘|(zhì)，利用循環(huán)泵，強制導熱油進行液相循環(huán)，將熱量傳遞給一種或多種用熱設備，經(jīng)用熱設備卸載后，重新通過循環(huán)泵，回到加熱器，再吸收熱量，傳遞給用熱設備，如此周而復始，實現(xiàn)熱量的連續(xù)傳遞，使被加熱物體溫度升高，達到加熱的工藝要求。改造電氣原理圖如圖1所示。

2.2 改造的技術(shù)方案

把原燃煤鍋爐通過技術(shù)改造成電鍋爐過程中，有改造技術(shù)復雜、過程繁瑣、改造費用高，且國內(nèi)外無成熟的改造技術(shù)支持等缺點，所以不建議采用?？筛鶕?jù)原燃煤鍋爐出力等技術(shù)參數(shù)徹底淘汰燃煤鍋爐，直接更換相應容量的電鍋爐。為了實現(xiàn)電鍋爐的正常使用，需要做好以下基礎配套的技術(shù)方案：

（1）電力設計。為減少電能損耗、便于接線和節(jié)省投資，電鍋爐應臨近配電盤。配電開關(guān)及線路應與電鍋爐的用電負荷容量相匹配。電源電壓必須在工作電壓220 V/380 V的+5%～10%范圍內(nèi)。配電線路可采用帶N線和PE線的五芯電纜。

圖1 改造電氣原理圖

（2）安裝設計。容量大的電鍋爐控制柜一般為離墻安裝，單面（正面）操作，雙面開門維修。根據(jù)《10 kV及以下變電所設計規(guī)范》GB50053—94規(guī)定，背面離墻距離應不小于1 000 mm，正面操作距離應不小于1 500 mm。容量較小的電鍋爐控制柜可靠墻安裝，正面操作距離不應小于1 500 mm。

（3）接地系統(tǒng)設計。接地系統(tǒng)型式應采用TNS系統(tǒng)。電源進線N線應作重復接地。電鍋爐控制柜、水泵控制箱、電鍋爐、水泵及其它電氣設備的金屬外殼、電纜電線穿線管等均應靠接地。接地電阻要求小于4 Ω。

2.3 改造前后現(xiàn)場對比

實施前后現(xiàn)場對比明顯，“以電代油”后，廠區(qū)環(huán)境明顯改善，生產(chǎn)車間煥然一新。實施前后現(xiàn)場對比圖如圖2所示。

圖2 實施前后現(xiàn)場對比圖

2.4 項目實施流程中應注意的問題

（1）木制品企業(yè)在用鍋爐全部改為電鍋爐后，將給現(xiàn)有的供電線路和配電設備運行造成很大的壓力。

（2）改造企業(yè)大多為個體作坊，無專門的電器操作人員，用戶普遍缺乏常規(guī)的電氣知識，大量的電鍋爐投入使用給企業(yè)日常管理帶來壓力。

3 效益及展望

3.1 效益分析

燃煤鍋爐平均運行效率僅為60%～65%，木制品生產(chǎn)加工企業(yè)每年排放煙塵約2萬t，二氧化碳近30萬t，是大型煤煙型污染源。為有效控制城區(qū)鍋爐造成的煙塵、二氧化碳污染，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，實施節(jié)能減排，南潯區(qū)掀起了燃煤鍋爐專項整治活動，項目實施以來，在南潯區(qū)木制品小企業(yè)電能替代工作上取得突破。

（1）改造170余家小木業(yè)企業(yè)燃煤鍋爐，增加配電容量30 876 kVA；

（2）項目年節(jié)約標煤10萬t，新增售電量6 000萬kWh，新增電費收入4 179萬元；

（3）項目有效減少了污染排放，減排煙塵2萬t、二氧化碳30萬t。

3.2 前景展望

產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)電能替代工作的突破，已形成一定的示范帶動效應，潛在改電意向用戶160余家，預計增加配電容量30 MVA。該電能替代項目在湖州市其他地區(qū)也逐步開展，其中，德清縣的170余家木皮企業(yè)、織里的130余家童裝企業(yè)等都表示了改電意愿，預計增加配電容量50 MVA，年增加售電量1.2億kWh以上。

4 結(jié)束語

通過以上分析可以看出，燃煤鍋爐改造為電鍋爐是完全可行的，并且電加熱導熱油爐配置控溫系統(tǒng)，供熱較為穩(wěn)定、安全，熱效率遠遠高于燃煤鍋爐，根據(jù)使用年限的不同，電鍋爐的綜合投資要比燃煤鍋爐低，雖然運行費用高于燃煤鍋爐，但燃煤鍋爐的日常污染處理費，環(huán)保費卻不可低估。因此，電鍋爐的綜合效益要明顯優(yōu)于燃煤鍋爐，從目前全國各地鍋爐實際發(fā)展趨勢來看，在政策支持下，利用低谷電的價格適中，電鍋爐正以其占地少，自動化程度高，無污染，綜合效益好等優(yōu)點逐步取代燃煤鍋爐。

［1］ 劉海峰，謝知寒.小微企業(yè)燃煤鍋爐的電能替代改造［J］.電力需求側(cè)管理，2015（1）：32-34.

［2］ 練林，曹榮，馮磊.南京市供熱區(qū)域外鍋爐電能替代潛力調(diào)查［J］.電力需求側(cè)管理，2010（6）：47-49.

Electric energy substitution for coal-fired boiler in wood products industry

LIU Hai-feng,ZHOU Jing-song,XIANG Lei
（State Grid Huzhou Power Supply Company,Huzhou 313000,China）

Nanxun in Zhejiang Huzhou is a base of wood products industry.There are all of wood products enterprises in Nanxun using small coal-fired boilers,which have certain security risks and create smoke and carbon dioxide polluting environment.State Grid Huzhou power supply company is working hard on“coal to electricity”project.After the analysis of the average fixed cost,theoretical efficiency,security,environmental protection,this paper offers the technological innovation plan of electrically heated conducting oil boiler,which brings the increasing of electricity sales and significant emission reduction effect.

coal to electricity,electric energy substitution,social benefits

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.05.008

F407.61;TK018

B

2017-02-23

劉海峰（1981），男，甘肅隴西人，高級工程師，工程碩士，研究方向為電力營銷及智能用電管理；周敬嵩（1977），男，浙江湖州人，高級工程師，工程碩士，研究方向為電力營銷管理。