王伟 王军 祖全亮
【摘 要】燃气锅炉余热回收利用对于节能减排、保护环境有着积极意义,本次研究对2台70MW燃气高温热水锅炉进行余热回收利用改造,提出三个改造方案,通过对方案技术可行性、节能利用率、初投资及静态投资回收期等方面对比分析,为燃气锅炉余热回收利用改造方案选择提供依据。
【关键词】燃气锅炉;余热回收;方案对比;技术经济分析。
1热源厂情况
2台70MW燃气高温热水锅炉,供热面积280万平方米,设计供回水温度130/70℃,设计压力1.6Mpa。二网设计供回水温度45/35℃,设计压力1.06Mpa。
2方案介绍[2、3]
2.1方案一
在锅炉尾部增加两级烟气冷凝器,冷源分别为一次网回水和二次网回水,在尾部增加两台50kw风机。见图-1。
图-1 方案一原理图
2.2方案二
在方案一的基础上增加空气预热器,在尾部增加两台55kw风机。见图-2。
图-2 方案二原理图
2.3方案三
方案首先利用一次网回水作为冷源对烟气进行降温,降温后的烟气经加压风机加压后进入溴化锂吸收式热泵系统进行降温处理,在尾部增加两台50kw风机。见图-3。
图-3 方案三原理图
3方案技术对比分析
方案一寒季工况下,方案一锅炉效率为102.35%,相较锅炉本体运行效率高10.5%;暖季工况下,方案一锅炉效率为105.16%,相较锅炉本体运行效率高11.41%。
方案二寒季工况下,方案二锅炉效率为104.21%,相较锅炉本体运行效率高12.36%;暖季工况下,方案二锅炉效率为105.96%,相较锅炉本体运行效率高12.21%。
方案三当排烟温度降低到30℃时,锅炉理论热效率可达107.1%(按低位热值),烟气中水蒸气的冷凝率可达80%。
方案三余热回收效率最高,且适合无合适冷源的热源厂改造项目。方案二由于增加了空气换热器,余热回收效率处于方案三、方案一之间,对于一些热源厂改造过程中应确定空气预热器的安装空间是否能够满足。方案一余热回收效率最低,安装空间需求较小,适合改扩建空间有限的热源厂。
4方案经济对比分析[4、5、6]
水价取1.66元/m3,电价0.313元/KW ·h,燃气价格1.37元/Nm3。
4.1投资估算
方案一建设投资为1250万元,其中:工程建设费1072万元,工程其他费78万元,预备费100万元。。
方案二建设投资为1324万元,其中:工程建设费1142万元,工程其他费80万元,预备费102万元。
方案三建设投资为1701万元,其中:工程建设费1500万元,工程其他费89万元,预备费112万元。
4.2运行费用
运行天数取180天,当量最大利用小时数取2834小时,
方案一一个采暖季运行费用:电费:2*50*2834*0.313=88704元。
方案二一个采暖季运行费用:电费:2*55*2834*0.313=97574元。
方案三一个采暖季运行费用:电费:2*50*2834*0.313=88704元。
4.3静态投资回收期
方案一投资回收期:锅炉效率(按照暖季占70%,寒季30%计算)提高至平均(70%*105.96%+30%*102.35%)=104.32%,相比锅炉本体自身热效率提高约104.32-93.15=11.17%。每个采暖季能够节省燃气38321491*11.17%=4280511Nm3,节省燃气费用4280511*1.37=5864300元。静态投资回收期12500000/(5864300-88704)=2.16年
方案二投资回收期:锅炉效率提高至平均(70%*105.16%+30%*104.21%)=104.88%,相比锅炉本体自身热效率提高约104.88-93.15=11.73%。每个采暖季能够节省燃气38321491*11.73%=4495111Nm3,节省燃气费用4495111*1.37=6158302元。静态投资回收期13240000/(6158302-97574)=2.18年
方案三投资回收期:锅炉效率提高至平均107.1%,相比锅炉本体自身热效率提高约107.1-93.15=13.95%。每个采暖季能够节省燃气38321491*13.95%=5345848Nm3,节省燃气费用4985381*1.37=7323812元。静态投资回收期17010000/(7323812-88704)=2.35年
方案三静态投资回收期最长,方案二次之,方案一最短。
结论
本文研究结果可供燃气锅炉余热回收利用方案设计提供參考。方案三余热回收效率最高,出投资最大,投资回收期长,设备也最复杂,后期维修量也较大,无需二次网冷源;方案一出投资最小,投资回收期最短,设备简单,后期维修量较小,但是需要合适的二次网冷源。方案二出投资、投资回收期居中,改造时需要考虑空气预热器需要较大安装空间。
参考文献:
[1]LZhao, Wang Suilin, Zhao Xium in, et al. Effect of condensing g as boiler on energ y saving and env iro nmental prot ection [ C ] Energ y Conver sionand Applicatio n 2001. Wuhan: Huazho ng Univ ersity of Science and Technolog y Press, 2001: 192- 195
[2]张泉根. 燃油燃气锅炉房设计手册第二版[M] . 北京: 机械工业出版社,2013.
[3] 贾力,孙金栋等.天然气锅炉烟气冷凝热能回收的研究[J].节能与环保,2001(1):31-33.
[4]李慧君, 王树众, 张斌, 等. 冷凝式燃气锅炉烟气余热回收可行性经济分析[ J] . 工业锅炉, 2003( 2) : 1- 4.
[5]田贯三,李振明,王博等.燃煤锅炉改烧燃气的经济技术分析[J].煤气与热力,2000. (1):47-50.
[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.市政公用设施建设项目经济评价方法与参数[M].北京:中国计划出版社,2008.