锅炉“煤改气”LNG点供解决方案探析

杨晓方

【摘 要】随着“雾霾”天气日益严重，环保执法力度不断加大；为减少污染，清洁能源的替代势在必行，清洁能源LNG（液化天然气）的推广使用成为解决环保问题的最佳方案之一。

【Abstract】With the "fog and haze" weather is becoming increasingly serious， environmental law enforcement efforts continue to increase. In order to reduce pollution， the application of clean energy is imperative. The promotion and utilization of clean energy LNG （liquefied natural gas） has become one of the best solutions to environmental problems.

【关键词】环境污染；锅炉煤改气；经济分析

【Keywords】 environmental pollution； liquefied natural gas instead of gas of boiler； economic analysis

【中圖分类号】TU996 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0189-03

1 引言

本文针对锅炉煤改气，设计了有针对性的解决方案，通过储罐供气、杜瓦罐供气、快易冷一体撬供气等不同方式，以LNG为气源，适用不同形式的锅炉煤改气；并对点供锅炉煤改气的经济性和环保性进行了分析，充分说明煤改气的必要性。通过数据说明，得出煤改气的可行性，从而展现了LNG点供在煤改气上的广阔前景。

2 问题的提出

近年来，我国雾霾天气日益严重，环境污染矛盾愈发突出，2016年中国的空气质量排名倒数第二，属空气污染的重灾区[1]，清洁能源与新能源的应用推广成为治理污染的必然选择。

我国大气污染的主要来源是工业上煤或石油燃烧排放的大量有害物质，2016年数据显示，我国工业锅炉中以散煤为燃料的工业锅炉约有50万台左右，年燃用散煤7亿多吨。年排放烟尘约410万吨、二氧化硫约570万吨、氮氧化物约200万吨，分别占全国污染物排放总量的40%、27%、9%左右，这是我国大气雾霾治理的重点领域之一[2]。

在资源环境约束趋紧的新常态下，能源绿色转型要求日益迫切，能源结构调整进入油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的更替期。《巴黎协定》的实施，大大加快世界能源低碳化进程，同时，国家大力推动大气和水污染防治工作，对清洁能源的需求进一步增加[3]。

天然气作为一种清洁能源，以其安全、环保、供量稳定等诸多优点，成为替代燃煤的首选。液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称LNG），主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性。到 2020年，天然气在一次能源消费结构中的占比力争达到10%左右[4]。

2013年9月国务院印发《大气污染防治行动计划》中，提出全面整治燃煤小锅炉。加快推进集中供热、“煤改气”、“煤改电”工程建设，到2017年，地级及以上城市建成区基本淘汰每小时10蒸吨及以下的燃煤锅炉，禁止新建每小时20蒸吨以下的燃煤锅炉。

2014年6月份，国家能源局与京津冀三省市、三桶油分别签订《“煤改气”用气保供协议》。进一步落实大气防治污染计划，“煤改气”实施为锅炉煤改气提供气源保证。

3 锅炉“煤改气”必要性

3.1 “煤改气”的环保性

大气污染的首要污染物为二氧化硫，其次是可吸入颗粒，工业锅炉每燃烧一吨标准煤，产生的污染物见（表1）

3.2 “煤改气”的经济性

以每日制55℃热水10吨，升温40℃为例，不同燃料经济性如下（表2）：

从表2中，我们可以得出结论：①煤的燃料费用虽然最低，但日常维护操作需要更多的人员和费用，环保性差。②燃煤设备的日常维护成本远远高于燃气设备，如果把日常维护费用计算在内，燃气设备的年运行费用接近燃煤设备，为四种类型中运行成本较低的。③燃煤设备的人工费用要视生产情况而定，如果昼夜生产，则必须实行倒班制度，两个人是最少选择，这将会大大增加燃煤锅炉的年运行费用。

因此，在各类燃料的年运行费用上，燃气依然是最有优势的选择。

从表3所给数据可以看出：①在2T的锅炉中，燃气锅炉初始投资是最少的；在4T的锅炉中，燃煤锅炉固定投入是最少的；②在锅炉的使用寿命中，燃气锅炉一般为20年，是各种类型锅炉中寿命最长的；③在锅炉的折旧率中，2T、4T的燃气锅炉均远低于其它类型的锅炉。

因此，在各种类型燃料固定资产的投资方面，使用燃气设备无疑是一种更好的选择。

4 锅炉“煤改气”方案

综上所述，天然气在环保效益和经济效益两方面都具有显著优势，但我国天然气发展目前仍处于初级阶段，燃气管道的覆盖能力严重不足，大部分工业用户位于郊区，燃气管网在短时间内难以满足工业用户需求，尤其是冬季取暖时供需矛盾更加突出。

“LNG点对点式供气”作为新兴的供气模式，具有投资少、占地小、投产快、安全性高等特点，解决燃气管道在短时间内不能覆盖区域工业用户使用天然气的需求，且使用LNG相较使用管道气，具有一定的价格优势。

4.1 “煤改气”LNG点供方案的设计思路

在用户厂区内，采用自建LNG储备站集中供气的模式，保证用户24小时不间断用气。按用户实际需求配备相应规格的储存设备（LNG储罐）。按用户每小时用气量的峰值，配备对应规格的气化器。且要一开一备来提高设备在使用过程中的稳定性。从气源的稳定性、运输能力、天然气的储备、供气模式和及时灵活的调配等方面来保障用户的安全用气。endprint

4.2 工艺流程

LNG通过低温槽车从LNG液化工厂运至用气LNG气化站，站内卸车台设置的卸车增压气化器为槽车储罐增压，利用压差将LNG送至气化站低温LNG储罐内。

工作条件下，储罐增压器将储罐内的LNG增压到0.6MPa。增压后的LNG进入空温式气化器，与空气换热后转化为气态天然气并升高温度，出口温度约比环境温度低10℃，压力为0.45～0.60MPa，最后经调压（调压器出口压力调制为客户所需要的使用压力）、计量、加臭后送给工业用户。

5 主要设备

本项目主要投入有：LNG气化站、调压站、卸车区、场地基建费用等。点供设备明细如下表所示：

6 LNG点供效益评估

6.1 价格优势

我国液化天然气（LNG）替代工业用管道天然气已具有经济性。我国管道天然气的价格形成机制是政府指导定价。在“压非保民”的基本政策导向下，近几年来，政府加快了管道天然气特别是非民生用管道天然气的价格上涨速度。目前，工业用管道天然气终端用户实际价格已普遍突破3元/m3，而使用LNG进行气化后，价格可以控制在2.8元以下。

6.2 经济效益评估

LNG點供利用气源保障、价格竞争、量身定做等众多优势达到为客户争取最大效益的目的。

目前液化天然气供气价格2.80元/m3，管道气价格3.0元/m3，管道气得热值是8600大卡，LNG的热值9300大卡，所以1m3管道气折合成LNG系数是0.925。

每年节省费用（天然气日用量按7000方计）：

管道天然气年使用费用：3.0×7000×365=7665000元

液化天然气7000方一天年使用费用：2.80×（7000×0.925）×365=6717450元

年节省费用：7765000元-6717450元=947550元

通过计算看出，使用液化天然气使用户成本更低。

7 结论

天然气终端的消费和供给对价格敏感，在点供模式下，一方面，用户可自由选择供气商，可以在原料选择上节约成本。另一方面，点供模式较低的投资额和LNG的较强流动性也减少用户对管道的依赖。天然气点供模式扩大了国内天然气用户的需求规模，丰富了需求的内容和形式，为客户带来了更优惠的价格，提供了新的供气方式。

【参考文献】

【1】美国耶鲁大学.《2016年环境绩效指数报告》（EnvironmentalPerformanceIndex：2016report.

【2】山东环保厅.关于加快推进燃煤机组（锅炉）超低排放的指导意见》（鲁环发〔2015〕98号）[Z].

【3】国家发展改革委.石油天然气发展“十三五”规划[Z].

【4】国家发改委，等.《加快推进天然气利用的意见》发改能源〔2017〕1217号[Z].endprint