燃煤锅炉燃生物质锅炉天然气锅炉的分析与比较

燃煤锅炉、燃生物质锅炉、天然气锅炉的分析与比较

近年来，由于环保压力的不断加大和能源危机日益严重，在政府不断推出一系列关于促进减排及节约能源，鼓励新能源推广等的法律法规后，作为耗能和排放大户的锅炉，也在各级政府、锅炉生产和使用单位、能源供应企业等的共同推动下，已经或正在进行着大规模的更新或改造。但由于各地政策的不一，各市场主体利益驱动不一以及技术和认识的不足等原因，导致部份锅炉使用单位对各种改造方案的优劣势认识不充分，改造后实际运行效果与预定效果差距明显或严重不适用，为此，特本着对客户负责，以大量详实科学的数据为基础，从客观公正的角度来综合比较几种主要能源（煤、天然气、生物质）锅炉方案的差异，以供客户甄别选择。

一、理论上三种能源在锅炉使用成本上的差异

（以吨蒸汽60万大卡热焓为例）：

注：

1、II类烟煤低位热值国家标准范围：4200—5000Kcal/Kg，取中值4600 Kcal/Kg；生物质燃料由于成份、加工

等不同，燃料热值范围为3300-5000 Kcal/Kg，通常为3800-4200 Kcal/Kg，取中值4000 Kcal/Kg。

2、锅炉理论效率取自国家标准《锅炉节能技术监督管理规程》中的限定值，即最低设计要求值。

3、燃料价格暂按长沙市场目前价格核算，各地可按实际自行修正。

二、实际运行中三种能源在锅炉使用成本上的差异

（仍以吨蒸汽60万大卡热焓为例）。由于：

（一）燃煤锅炉

1、燃煤锅炉煤质易波动，煤量计量普遍存在一定的问题；

2、锅炉本体设计、司炉人员操作水平、煤质不稳定、积灰等原因导致实际层燃锅炉（20T以下链条锅炉）平均运行效率均低于70%，部份锅炉甚至低于60%（摘自哈工大赵钦新教授在工业锅炉行业协会上的报告）；

3、据测算，燃煤锅炉电耗、除渣除尘水耗、人工、维保配件等费用折算成本约20元/吨蒸汽。

（二）生物质锅炉

1、由于生物质成型燃料国家尚未出台标准，也无相关部门监管。加之其原料成份复杂，加工方法不一，故其热值波动较大，普遍存在热值达不到合同约定标准的现象。

2、由于国内生物质锅炉技术的不成熟，中小型工业锅炉无论是采用层燃还是悬浮燃烧，都是在原燃煤或燃气锅炉基础上进行的简单改造，故其燃烧并不完全针对生物质燃料的特性从而导致热效率较低。

3、生物质锅炉与生俱来的易结渣积灰问题尚无很好的解决办法，基本依赖人工定期清灰，故导致其实际热效率大幅度降低，特别是燃煤锅炉改生物质锅炉效率更低，据大量测算数据显示其平均效率低于70%。

4、生物质锅炉耗水电及人工、维保等成本比燃煤锅炉略高。

（三）天然气锅炉

1、天然气锅炉人工及耗水电成本较低。

2、天然气锅炉尾部烟气节能或冷凝技术的推广，使其热效率进一步大幅度提升，当天然气锅炉排烟温度降低到80度以下时，其效率可达95%以上。

综上原因，经比较大量客户的实际运行数据，上述三种燃料锅炉的实际运行成本应修正为（燃料热值波动因素暂不予考虑）。

三、三种燃料在锅炉使用上的优劣势对比

（一）优势

煤：燃料供给有保障，技术成熟，司炉人员熟悉，使用成本低。

生物质：符合国家可再生能源政策及减排政策，具有广阔的推广前景和显着的社会意义。

天然气：清洁环保，锅炉占地小，故障率低，可显着改善使用单位现场环境，在供应充足且价格较低，环保要求要高地区成本等各项相对优势明显。

（二）劣势

煤：环保和减排的压力，包括PM2.5的开测，将迫使中小型工业锅炉快速退出以煤和煤基（含水煤浆等）等化石燃料为主的状况；城区和生态保护区将逐步禁止煤及“三废”的运输、排放或“三废”的处理成本大幅度增加；锅炉房及附属设施、能源储存等占用场地大。

生物质：

1、受供给半径（超过50Km半径生物质原料的收集运输成本将大增）及季节、一家一户农户生产等因素影响，燃料供给有限，价格浮动的可能性也跟着增大，目前国内大多数生物质燃料厂的规模有限，年产量都在一至二万吨一年左右，无法大面积满足锅炉用量的需求。故近年来生物质发电等项目受阻而学者普遍认为生物质燃料适合农村就地气化或作为城市小型生活用燃煤锅炉或灶具用燃料。

2、生物质燃料对储存场地要求大，防火等级要求高。由于颗料状生物质燃料密度普遍为0.7-1.2，按正常使用7-10天的储量计算，在较大吨位锅炉使用上其要求的储存场地和防火要求使大量单位无法接受。

3、生物质燃料来源复杂，不仅热值波动大，而且富含Cl、K等离子或SiO2，上述离子对锅炉的腐蚀问题和SiO2磨损问题将逐步暴露并产生严重后果。

4、生物质锅炉低温结渣、积灰导致运行效率低下的问题世界范围内尚无较好办法解决，中小型工业锅炉基本只能靠人工定期清理。

5、生物质燃料由于燃点低，停炉后缺氧自行燃烧导致可燃气体积聚从而引起炉膛爆炸的问题应引起高度重视。

6、生物质燃料由于灰分低，挥发份高，因此缺氧或过氧燃烧情况较普遍，这也是影响其热效率的重要因素之一。

7、锅炉本体结构、司炉操作、烟气处理等方面技术仍不成熟。烟气处理需消耗大量水电资源，处理不当其pm2.5的排放将极大的影响空气环境。这也是珠三角地区在大面积推广生物质燃料几年后又全部要求改为天然气锅炉的原因之一．

8、生物质缺氧裂解气化技术受设备投入巨大和产量限制无法满足大中型锅炉的应用，目前尚不能大面积推广。

天然气：由于天然气在环保方面的优势及其在一次能源所占比重的日益扩大，供需矛盾及价值规律必然会使国家在未来逐步使其与其它一次能源价格挂钩浮动，其价格长期趋势必将逐步放开。另外局部地区天然气不够或季节性不够也是影响其进一步推广的原因。

四、初投资分析比较

（以4t锅炉为例，单位：万元）

综上，经比较各种能源锅炉方案的实际运行成本及使用优劣势、初投资等因素，再结合我国能源储存和分布的特点，我们不难看出，短期之内，我国难以改变目前以煤碳为主要燃料（约占70%）的局面，燃煤锅炉将主要向大型化、节能高效、高效脱硫除尘以及整体煤气化方向发展；而天然气（含岩层气）由于其储量丰富、环保、经济的特点将迅速扩大所占比重；作为可再生能源和零碳排放的生物质等新能源，将随着其核心技术的推广应用逐步成为现有能源的重要补充并在生活和小型工

业锅炉应用等方面得到日益的普及。

各种气化炉对原料煤的技术要求

煤的气化与煤本身性质及气化介质、气化炉型与过程条件以及最终产品要求都密切相关，因此，选择气化用煤应针对气化工艺特点来进行。但总的来讲，煤气化对煤质的要求还是很宽松的，不同的煤阶、不同的粒度、不同的硫含量的煤都可以用作气化，但由于各种气化工艺系统特点的不同，对煤质也会有不同的要求。

按照煤气化炉技术工艺的分类，各种气化方法原料煤的技术要求见表1～表5。

表1 常压固定床气化炉原料煤的技术要求

表2 加压固定床气化炉原料煤的技术要求

表3 流化床气化炉原料煤的技术要求

表4 水煤浆气化炉原料煤的技术要求

表5 干煤粉气化炉原料煤的技术要求