木制品企业燃煤锅炉电能替代改造

刘海峰，周敬嵩，项 镭

（国网湖州供电公司，浙江 湖州 313000）

木制品企业燃煤锅炉电能替代改造

刘海峰，周敬嵩，项 镭

（国网湖州供电公司，浙江 湖州 313000）

浙江湖州市南浔区是木制品加工基地。木制品生产加工企业遍布整个南浔区，生产企业使用的小型燃煤锅炉存在着一定的安全隐患，同时燃煤锅炉产生的烟尘、二氧化碳严重污染当地空气。湖州供电公司积极推广“煤改电”工程。从年均固定成本、理论效率、安全、环保4个角度分析各类替代方案固定成本，及各类锅炉运行成本，提出电加热导锅炉的技术改造方案，改造后售电量增加减排效果显著。

煤改电；电能替代；社会效益

近年来，我国大气环境面临的形势仍然非常严峻，全国大多数城市的大气环境质量超过国家规定的标准。我国大气污染的主要来源是生产和生活用燃煤，主要污染物是二氧化硫和烟尘。国家电网公司实施的“以电代煤、以电代油、电从远方来”成为我国治理城市雾霾、改善城市环境的有力措施之一。实施电能替代不但是节能减排的重要手段，同时也将为电力行业带来新的发展机遇。

湖州市南浔区是木制品生产加工基地，南浔木地板产品已经辐射全国30个省市，木地板的产销量占到全国的60%以上。目前，南浔木地板企业多数为家庭作坊式企业，大部分使用非标锅炉供热供气，存在着一定的安全隐患，同时燃煤锅炉产生的烟尘、二氧化碳严重污染当地空气。为此，国网湖州供电公司促成当地政府出台《加快南浔木地板产业发展的若干意见》等扶持政策，积极推广“煤改电”工程，共治理木制品生产加工企业170余家，淘汰落后用能设备和生产工艺，推动企业通过技术改造减少排放，改善当地环境。

1 可行性分析

1.1 各类替代方案固定成本分析

经过对木制品企业的各类可行的替代用能方案进行全方位调研，对各类方案的固定成本费用做了对比分析，各类替代方案固定成本分析表如表1所示。

对比分析，可以得到如下结论：

（1）从年均固定成本来看，电加热导油锅炉的年均固定成本最低，仅为1.15万元，而燃煤、天燃气、生物质锅炉的年均固定成本都在2万元左右，其中以生物质锅炉的年均固定成本最高。相比之下，电锅炉在固定成本方面相比其他3种锅炉有一定的优势。

（2）从理论效率来看，电锅炉的效率高达98%，远超过其他3种锅炉。电加热导油锅炉提供高品质的热源，可为用户输出最高350℃的热油；运用智能控温技术，控制精度可达±1℃，实现使用温度的精确控制。

（3）从安全角度来看，电锅炉装有放空口，防止锅炉产生压力而造成爆炸事故；同时具有低水位保护，在供水停止的情况下锅炉将自动停止工作，防止了锅炉干烧导致电加热元件损害甚至烧坏的现象；漏电保护器让操作人员和设备的安全更有保障，当电路短路、漏电时也将会自动切断电路，保护好操作人员和控制线路的安全。

（4）从环境保护来看，电锅炉使用的是清洁的电能，无烟气排放，无排污污染及热污染，十分环保。其他3种锅炉以燃煤锅炉为最，产生大量烟尘及二氧化碳，环境负担大。

表1 各类替代方案固定成本分析表

1.2 各类锅炉运行成本分析

经过对木制品企业的各类可行的替代用能方案进行全方位调研，对比各类替代锅炉设备的运行成本，各类替代方案运行成本分析表如表2所示。

对比分析，可以得到以下结论：

（1）从运行成本比较分析中可以看出，电锅炉的运行成本相对较高，但综合运行成本以及改造固定成本，4种锅炉的成本基本持平；

（2）从使用年限上看，电锅炉使用年限为10年，煤气锅炉、生物质锅炉的使用年限为5年，天然气锅炉的使用年限为8年，电锅炉优于其他3种锅炉；

（3）在配套设施的需求上，燃煤锅炉、生物质锅炉需要复杂的附机及除尘设备，还有锅炉房和储存堆场等，天燃气只需要燃烧器和相应管道等，而电锅炉则需要配置电线电缆等配电设施。

（4）从政府政策方面来看，近些年来由于节能减排、雾霾治理、粉尘污染、矿渣处理等问题，限制燃煤锅炉的应用。

最终论证电能在清洁环保、安全可靠设备占地小等方面具备显著优势，而在运行容量较小的情况下，电能运行成本也在可控范围内。因此确定1蒸t以内为电能替代潜力区，0.5蒸t以内为优质潜力区。

表2 各类替代方案年运行成本分析表

2 改造技术方案

2.1 电加热导油锅炉的基本原理

电加热导油锅炉的热量是由浸入导热油的电加热元件产生和传输的，以导热油为介质，利用循环泵，强制导热油进行液相循环，将热量传递给用一个或多种用热设备，经用热设备卸载后，重新通过循环泵，回到加热器，再吸收热量，传递给用热设备，如此周而复始，实现热量的连续传递，使被加热物体温度升高，达到加热的工艺要求。电导热油炉具有结构紧凑、体积小、重量轻、安装操作简便、加热升温快、无环境污染等特点，电脑自动控温，可在较低的工作压力下获得较高的工作温度。对于电加热油炉，热量是由浸入导热油的电加热元件产生和传输的，以导热油为介质，利用循环泵，强制导热油进行液相循环，将热量传递给一种或多种用热设备，经用热设备卸载后，重新通过循环泵，回到加热器，再吸收热量，传递给用热设备，如此周而复始，实现热量的连续传递，使被加热物体温度升高，达到加热的工艺要求。改造电气原理图如图1所示。

2.2 改造的技术方案

把原燃煤锅炉通过技术改造成电锅炉过程中，有改造技术复杂、过程繁琐、改造费用高，且国内外无成熟的改造技术支持等缺点，所以不建议采用。可根据原燃煤锅炉出力等技术参数彻底淘汰燃煤锅炉，直接更换相应容量的电锅炉。为了实现电锅炉的正常使用，需要做好以下基础配套的技术方案：

（1）电力设计。为减少电能损耗、便于接线和节省投资，电锅炉应临近配电盘。配电开关及线路应与电锅炉的用电负荷容量相匹配。电源电压必须在工作电压220 V/380 V的+5%～10%范围内。配电线路可采用带N线和PE线的五芯电缆。

图1 改造电气原理图

（2）安装设计。容量大的电锅炉控制柜一般为离墙安装，单面（正面）操作，双面开门维修。根据《10 kV及以下变电所设计规范》GB50053—94规定，背面离墙距离应不小于1 000 mm，正面操作距离应不小于1 500 mm。容量较小的电锅炉控制柜可靠墙安装，正面操作距离不应小于1 500 mm。

（3）接地系统设计。接地系统型式应采用TNS系统。电源进线N线应作重复接地。电锅炉控制柜、水泵控制箱、电锅炉、水泵及其它电气设备的金属外壳、电缆电线穿线管等均应靠接地。接地电阻要求小于4 Ω。

2.3 改造前后现场对比

实施前后现场对比明显，“以电代油”后，厂区环境明显改善，生产车间焕然一新。实施前后现场对比图如图2所示。

图2 实施前后现场对比图

2.4 项目实施流程中应注意的问题

（1）木制品企业在用锅炉全部改为电锅炉后，将给现有的供电线路和配电设备运行造成很大的压力。

（2）改造企业大多为个体作坊，无专门的电器操作人员，用户普遍缺乏常规的电气知识，大量的电锅炉投入使用给企业日常管理带来压力。

3 效益及展望

3.1 效益分析

燃煤锅炉平均运行效率仅为60%～65%，木制品生产加工企业每年排放烟尘约2万t，二氧化碳近30万t，是大型煤烟型污染源。为有效控制城区锅炉造成的烟尘、二氧化碳污染，改善大气环境质量，实施节能减排，南浔区掀起了燃煤锅炉专项整治活动，项目实施以来，在南浔区木制品小企业电能替代工作上取得突破。

（1）改造170余家小木业企业燃煤锅炉，增加配电容量30 876 kVA；

（2）项目年节约标煤10万t，新增售电量6 000万kWh，新增电费收入4 179万元；

（3）项目有效减少了污染排放，减排烟尘2万t、二氧化碳30万t。

3.2 前景展望

产业集聚区电能替代工作的突破，已形成一定的示范带动效应，潜在改电意向用户160余家，预计增加配电容量30 MVA。该电能替代项目在湖州市其他地区也逐步开展，其中，德清县的170余家木皮企业、织里的130余家童装企业等都表示了改电意愿，预计增加配电容量50 MVA，年增加售电量1.2亿kWh以上。

4 结束语

通过以上分析可以看出，燃煤锅炉改造为电锅炉是完全可行的，并且电加热导热油炉配置控温系统，供热较为稳定、安全，热效率远远高于燃煤锅炉，根据使用年限的不同，电锅炉的综合投资要比燃煤锅炉低，虽然运行费用高于燃煤锅炉，但燃煤锅炉的日常污染处理费，环保费却不可低估。因此，电锅炉的综合效益要明显优于燃煤锅炉，从目前全国各地锅炉实际发展趋势来看，在政策支持下，利用低谷电的价格适中，电锅炉正以其占地少，自动化程度高，无污染，综合效益好等优点逐步取代燃煤锅炉。

［1］ 刘海峰，谢知寒.小微企业燃煤锅炉的电能替代改造［J］.电力需求侧管理，2015（1）：32-34.

［2］ 练林，曹荣，冯磊.南京市供热区域外锅炉电能替代潜力调查［J］.电力需求侧管理，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

刘海峰（1981），男，甘肃陇西人，高级工程师，工程硕士，研究方向为电力营销及智能用电管理；周敬嵩（1977），男，浙江湖州人，高级工程师，工程硕士，研究方向为电力营销管理。