锅炉使用不同类型燃料的运行费用及环境影响比较分析

易　丹

（广州市环境保护科学研究院广东广州510620）

锅炉使用不同类型燃料的运行费用及环境影响比较分析

易丹

（广州市环境保护科学研究院广东广州510620）

本文对燃煤锅炉、燃生物质锅炉、燃油锅炉以及燃气锅炉在能源消耗、燃料费用及环保要求方面进行了比较分析，得出燃煤锅炉燃料费用最低，燃油（液化石油气）锅炉燃料费用最高；天然气从燃料价格和环保角度分析比较经济，长远来看是经济又环保的锅炉燃料。

锅炉燃料；环境影响；比较

1　锅炉燃料种类

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。锅炉按使用燃料的类型通常可分成四种：燃煤锅炉、燃生物质锅炉、燃油锅炉以及燃气锅炉[1]。

1.1燃煤锅炉

燃煤锅炉就是燃料为燃煤的锅炉，煤的主要成分是碳，此外还含有一定量的氢、硫、氧元素等构成的有机聚合物、灰分及一定量的水分等。

1.2生物质锅炉

生物质锅炉是指以生物质能源做为燃料的锅炉，生物质锅炉的原料包括稻壳、葵花子壳、高粱秆、玉米秆、豆秆等，经高温、高压、特殊成型机构压制后成柱状颗粒后，可用于生物质锅炉的燃烧。

1.3燃油锅炉

燃油锅炉是指燃料使用燃油的锅炉，包括石油、轻油、重油等。石油成分主要含碳70%~90%，氢8%~25%，硫0%~5%，高位发热值可达40032 kJ/kg~50040kJ/kg。轻油是石油的分馏产物，常见的有煤油、柴油等，因其杂质少、燃烧充分，一般不易造成空气污染。

1.4燃气锅炉

燃气锅炉是指燃料使用气体燃油的锅炉，气体燃料主要分天然气、液化石油气、人工煤气等。气体燃料的主要组分为一氧化碳、氢、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，极易完全燃烧，灰分、硫分、氮几乎没有，燃烧时基本没有烟尘和二氧化硫，属清洁能源。

本文就锅炉使用以上不同类型的燃料，对其能源消耗、燃料费用及环保要求方面进行了比较分析。

2　比较分析

以广东省某企业为例，项目扩建前有1台燃煤锅炉，大小为4t/h，年耗煤量约4800t/a。扩建后锅炉数量将变为2台，一用一备，大小分别为10t/h和15t/h，扩建后锅炉所需年耗煤10000t。根据《环境保护实用数据手册》，煤的发热值为5000kcal/kg，一般工况下燃煤锅炉热效率取70%，预计扩建后项目锅炉每年所需热量为3.5×1010kcal。

2.1燃料年耗量

按扩建后项目所需热量3.5×1010kcal/a计算，扩建后锅炉各种燃料所需年耗量如表1所示。

注：*1—燃料发热量值参考《环境保护实用数据手册》P77；*2—锅炉效率采用一般工况下的锅炉热效率。

2.2燃料费

按照现有各种燃料市场供应价格，根据以上计算出的各种燃料年耗量可得出锅炉各类型燃料费用，如表2所示。

表2锅炉各类型燃料费用

各燃料费用按照煤、生物质燃料、天然气、重油、柴油、液化石油气的顺序依次升高，相对燃煤来说，费用比为1：3.5、3.8：4.1：5.8：12.7。其中燃煤锅炉的年燃料费用最低为400万元/年，燃气（液化石油气）锅炉年燃料费用最高为5060万元/年。

2.3广东省锅炉废气排放限值及相关管理要求

《广东省锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765-2010）对燃煤、生物质燃料锅炉、燃油和燃气锅炉废气污染物的排放标准限值（A区）要求如下表3所示。

表3　燃煤、燃油和燃气锅炉废气污染物的排放标准

根据穗环【2010】85号文《转发省环境保护厅关于实施高污染锅炉淘汰工作意见的通知》（以下简称《通知》）指出“珠三角各市(包括开平市)、汕尾、清远市应在2010年9月30日前淘汰或改造（改燃清洁能源）现有4蒸吨/小时以下（含4蒸吨/小时）、使用8年以上的10蒸吨/小时以下的燃煤锅炉，不再审批新建4蒸吨/小时以下（含4蒸吨/小时）燃煤、燃重油锅炉”。《通知》指出“天然气、液化石油气、柴油属清洁能源，而重油、石油焦、水煤浆、原煤、固硫型煤不属于清洁燃料范畴”。

2.4环保措施

根据各种燃料的消耗量，得出锅炉废气污染物的产排情况，并相应给出为达标排放而应采取的环保措施，具体见表4。

表4不同燃料锅炉废气污染物产排情况一览表

注：1.由于项目锅炉没有实测数据，以上数据均为理论计算值；2.生物质中含硫量取0.1%；3.煤的硫分取中国煤炭资源总平均硫分为0.9%；柴油硫分取轻油硫分量0.1%，重油硫分取3.5%；4.液化石油气中硫分含量取343mg/m3，天然气硫分含量取100mg/m3（GB11174-1997）。

轻柴油、液化石油气和天然气属清洁能源，对环境影响很小，无需上环保措施；煤和重油不属于清洁燃料，燃煤、燃生物质燃料和燃重油过程中会产生烟尘、SO2和NOx等大气污染物，对环境影响产生一定影响，需采取相应的环保治理措施才能满足《广东省锅炉大气污染物排放标准》废气污染物的排放标准限值要求。其中，燃煤锅炉需安装麻石水膜脱硫除尘装置，使锅炉废气中烟尘和二氧化硫达标，预计麻石水膜脱硫除尘装置投资费用为100～150万元，每年运行费用为25～30万元。

燃生物质燃料锅炉需安装湿式除尘装置，使锅炉废气中烟尘排放达标，预计湿式除尘装置投资费用为25～40万元，每年运行费用为5～10万元。

燃油锅炉需安装高效喷淋脱硫除尘装置，使锅炉废气中SO2排放达标，预计高效喷淋脱硫除尘装置投资费用为150～200万元，每年运行费用为45～50万元。

3　结语

3.1燃煤锅炉燃料费用最低，其次为生物质，液化石油气最高。相对燃煤来说，煤、生物质、天然气、重油、柴油、液化石油气燃料费用比为1：3.5、3.8：4.1：5.8：12.7。相对燃煤来说，每年要比燃煤多分别承担约4660万元（液化石油气）、1910万元（柴油）、1260万元（重油）、1116万元（天然气）、1000万元（生物质燃料）。

3.2轻柴油、液化石油气和天然气属清洁能源，对环境影响很小，无需上环保措施，但燃料费用价格也较高。

3.3从燃料价格和环保角度分析，天然气最经济，虽然天然气燃料费用比燃煤、燃生物质燃料价格要高，但可省去环保设备投资费用和每年环保设施运行费用，长远来看是最经济又环保的燃料。参考文献

[1]范伶,曹钦,顾涛,等.小型燃煤锅炉与燃油(气)锅炉的环境影响及运行费用比较分析［J］.干旱环境监测,2004,18(1):3-5.