高校后勤管理視域下鍋爐低氮改造的思考與探索——以西北大學為例

林家慧 張敬梓

高校后勤管理視域下鍋爐低氮改造的思考與探索——以西北大學為例

林家慧 張敬梓

[西北大學后勤集團]

在國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化腳步不斷加快的時代大背景下，為了應對隨之而來的環(huán)境問題，特別是針對重中之重的空氣污染問題，國家已出臺了多項環(huán)保整治措施。其中近年來對于燃氣鍋爐的氮氧化物NOx排放量制定了低于30mg/m3的標準，但傳統(tǒng)的天然氣鍋爐燃燒機NOx排放均在120-150mg/m3左右，因此如何更好地響應國家政策，多措并舉地推動燃氣鍋爐的低氮改造已成為當務之急。文章將以西北大學為例，在后勤管理的視域下結(jié)合高校的特殊站位對低氮改造的方式及效益進行了探討。

高校后勤管理；低氮改造；燃氣鍋爐

一、低氮改造的背景意義與實際現(xiàn)狀

氮氧化物（NOx）主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），它們在大氣中的含量和存在的時間達到對人、動物、植物以及其他物質(zhì)產(chǎn)生的有害影響達到一定的程度，就形成污染。NOx通過呼吸進入人體肺部,可引起支氣管炎或肺氣腫。除此之外N2O還是造成酸雨的原因之一，還可使平流層中臭氧減少，從而使紫外線輻射量增加[1]。

燃料燃燒會釋放出大量的NOx，在此背景下，2018年起全國以及各地環(huán)保部門發(fā)布了一系列環(huán)保文件，如陜西省、西安市的《陜西省鍋爐大氣污染物排放標準（GB611226-2018）》、《陜西省環(huán)境保護廳關于燃氣鍋爐低氮排放改造控制標準的復函（省環(huán)函（2017）333號）》、《關于2019年度燃氣鍋爐低氮改造以獎代補資金申請有關事項的通知（市鐵腕治霾辦發(fā)（2019）3號）》。文件要求西安市燃氣鍋爐排煙中氮氧化合物NOx的含量需符合低氮標準，即達到80mg/L以下，并提出于2019年6月30日之前完成改造并通過驗收的單位，方可享受低氮排放獎補政策，申請補助獎金。

西北大學現(xiàn)有三個校區(qū)，共設鍋爐房5個。其中太白校區(qū)設東、西鍋爐房，現(xiàn)有18臺鍋爐總計48蒸噸，均于2003年投入使用；桃園校區(qū)現(xiàn)有4臺鍋爐，其中2臺2噸德地氏燃氣鍋爐于2003年啟用，2臺4噸法羅力燃氣鍋爐于2014年啟用；長安校區(qū)除去2018年新更換的3臺低氮鍋爐外還有6臺非低氮鍋爐，先后于2014-2015年啟用。截至2019年6月，三校區(qū)中尚有29臺鍋爐不符合政府鐵腕治霾文件的相關要求，需進行低氮改造。

二、低氮改造的技術路線及特色分析

（一）低氮燃燒器+FGR（煙氣外循環(huán)技術）方式

目前市面上低氮燃燒器多配合FGR回煙管使用，機頭內(nèi)的風機將燃燒產(chǎn)生的煙氣通過回煙管抽回再次進行燃燒，以此降低煙氣中NOx的含量。但這種方法僅能達到NOx＜80mg/m3的要求，且鍋爐出力將降至原鍋爐出力的75%左右。由于冷凝水的腐蝕和設備震動等原因，鍋爐的使用壽命受到一定影響[2]。這種燃燒器的改造方式無需更換爐體，施工簡單，初期投資小，適用于投運時間短、整機更換不經(jīng)濟的鍋爐。

（二）整機更換為新型低氮鍋爐

目前市場上技術較為成熟和廣泛使用的是全預混式低氮冷凝鍋爐，其熱效率為106%左右，與使用傳統(tǒng)采暖鍋爐相比，運行費用能夠節(jié)省20～30％，氮氧化物排放量低于30mg/m3。使用整機更換低氮鍋爐的改造方式，施工周期長、初期投資大，但熱效和煙氣指標高，在相當長一段時間內(nèi)無需考慮二次改造的問題，適用于投運時間較長、更換燃燒機會使鍋爐熱效再度降低導致二次改造的鍋爐。

（三）BOT模式外包運營，由企業(yè)投資運營并收取熱費

整機更換低氮鍋爐的方式優(yōu)點眾多并能達到長期內(nèi)“一勞永逸”的效果，但由于其初期投資大，考慮到很多建設單位的財政預算不到位的實際情況，可引入了BOT模式（合同能源管理）的改造方式。下面對其進行簡要介紹。

BOT模式的內(nèi)涵（建設-經(jīng)營-轉(zhuǎn)讓）：

1.由企業(yè)承擔項目建設總投資，負責改造方案設計、設備采購、設備安裝及后期供熱運營。

2.校方需按合同約定的熱費（元/m2*月）向企業(yè)繳納熱費。

3.合作期內(nèi)按合同約定執(zhí)行，合作期滿后，確保設備完好后將無償移交學校。

（四）幾種技術路線的比較

綜上，筆者對目前社會上常用的低氮改造技術路線進行了調(diào)研與分析，并對其改造后的各方面影響進行闡述，詳見下表1。

表1 燃氣鍋爐低氮改造常用技術路線的比較

三、西北大學低氮改造的方案對比及路徑選擇

由于西北大學各校區(qū)建設時間、鍋爐的投入使用年限等客觀實際情況不同，針對不同校區(qū)應制定不同的低氮改造方案。

（一）太白校區(qū)

太白校區(qū)建校最早，除博物館鍋爐外均為2003年啟用，至今已投入運行十六年。因此，只改造燃燒器的方法意義不大，而且很有可能產(chǎn)生額外的二次改造投資成本。但在全部更換整機的方案中，太白校區(qū)的改造預算又高達千萬元，若由學校全部投資，則需投入大量財政資金，可以考慮采取目前社會較為廣泛接受的BOT模式。

在BOT外包運營中，按照市政供暖的標準收費是5.8元/m2*月。我們可以和學校自行運行管理鍋爐房做一下比較：近三年來太白校區(qū)自行運營鍋爐房的成本呈現(xiàn)逐年上升趨勢，BOT模式下的運營成本仍將高于學校；但隨著用戶采暖要求的進一步提高，同時因鍋爐設備的逐年老化和熱效降低，便使得學校自行運營成本與BOT模式成本的差值在不斷縮小。由此可見，這一趨勢將會不斷延續(xù)，學校自營的成本持續(xù)增加，最終與BOT模式基本持平，甚至可能會出現(xiàn)超越BOT模式的現(xiàn)象。

在經(jīng)濟效益方面：

1.改造的初期投資為0，適合現(xiàn)階段改造預算大、資金不足的實際情況；

2.可以節(jié)省采暖司爐用工人員和相應人員的薪酬支出；

3.即使按照5.8元/m2*月的最高標準收費，目前學校運營成本與BOT成本的差距也在不斷縮小，未來或?qū)⑦_到基本持平。

在社會效益方面：

1.由專業(yè)公司進行專業(yè)管理，鍋爐房的整體管理運行更加規(guī)范；

2.按照合同約定的供暖溫度及24小時保障供暖，用戶的采暖體驗將得到更有力的保障，對學校后勤服務保障工作的滿意度也會提升；

3.BOT模式目前已經(jīng)得到廣泛推廣使用，有助于推進社會化進程。

（二） 其他校區(qū)

長安校區(qū)建成較晚，鍋爐使用年限短，爐體情況好，可以考慮采用更換低氮燃燒器的改造方式進行改造。對桃園校區(qū)內(nèi)2臺2014年投運的鍋爐，也采用更換低氮燃燒器；另外2臺于2003年投運的鍋爐，建議更換為1臺低氮冷凝整機鍋爐。針對長安及桃園兩校區(qū)的改造方案，建議采用由學校投資的方式，將更換低氮燃燒器及整機低氮鍋爐相結(jié)合。

四、 結(jié)語

本文是在基于國家關于鐵腕治霾及響應低氮改造政策的大背景下，對社會上現(xiàn)行常用的燃氣鍋爐低氮改造技術路線進行的介紹和分析，并以西北大學為例，從高校后勤管理的角度，對改造方式的甄選及經(jīng)濟效益進行了探討。

從上文的分析和探討中可以看出，對于鍋爐低氮改造方式首先應充分考慮高校當年財政預算，對原有運行鍋爐的投運年限、鍋爐類型和現(xiàn)階段鍋爐出力及熱效率等基本情況進行分析研判，在財政經(jīng)費充足且改造時間寬裕的條件下，整機更換為低氮鍋爐的方案應被優(yōu)先考慮；若經(jīng)費不足或時間緊迫，要有針對性地對不同使用工況下的鍋爐采取不同的改造方式，使其能在較短時間內(nèi)實現(xiàn)經(jīng)濟效益最高化、環(huán)保效果最優(yōu)化和管理效能的最大化。

[1]丁永航,周大漢.燃燒過程中NOX的生成機理和抑制技術[J].上海煤氣，2007,（04）：20-23.

[2]劉裕,王玉良,張海強.低氮燃燒器改造對鍋爐運行的影響研究[J].石化技術.2018,（03）：27-29.

[3]張圣偉,陳繼學,洪民等.低氮燃燒器改造及應注意的問題[J].發(fā)電設備，2013,（06）：432-435.

（責任編輯:趙鵬程）