不同燃料的锅炉运行成本比较
某商务园区地源热泵与燃气锅炉运行成本对比分析
某商务园区地源热泵与燃气锅炉运行成本对比分析摘要针对某商务园区多能互补项目中的地源热泵和燃气真空热水锅炉运行工况进行监测，重点研究了地源热泵和燃气真空热水锅炉在输出单位吉焦热量时成本的对比，以此为基础，确定了该项目最经济的运行模式。
关键词地源热泵燃气真空热水锅炉锅炉效率热泵COP 经济性对比0 引言近年来在国家节能减排的号召下，地源热泵技术由于其同时具备节能、高效且对环境友好的优势，越来越受到人们的重视[1-5]。
北京市昌平区某商务园区多能互补项目中就设置了地源热泵和燃气真空热水锅炉两种热源，本文以该项目中的地源热泵和燃气真空热水锅炉为研究对象，通过对比两种热源在不同时间段输出同样热量的情况下的成本，确定了不同时段的成本最低的运行方式，为项目的节能增效提供了合理的建议。
1 项目概况该商务园区总建筑面积为241244 m2，设计供能面积169400 m2，其中办公、商业、气候中厅（气候缓冲区）供能面积119400 m2，商品房、公租房供能面积50000 m2。
该项目为冷热两联供项目，主要供能系统包括螺杆式地源热泵机组2台、离心式电制冷机组3台、燃气真空热水锅炉2台，另配置附属冷却塔、循环水泵、板式换热器及连接管道等用于供应园区内冷、热负荷。
该项目中地源热泵名义制热输入功率为327.9 kW，名义制热量为1354.4 kW，额定COP为4.13；燃气热水锅炉额定供热量为4900 kW，额定负荷热效率94%。
该项目目前实际运行中，供冷季时，优先采用地源热泵运行提供供冷负荷，电制冷作为补充；地源热泵排热存入地下土壤中，冬季供热提供免费的热源；供热季时，根据制热成本，当地源热泵成本低于燃气锅炉时优先采用热泵运行提供供热负荷，燃气锅炉承担剩余负荷；当地源热泵成本高于燃气锅炉时仅采用燃气锅炉供热。
2 经济性对比分析必要性由于燃气锅炉使用天然气作为能源供热，而地源热泵使用电能作为能源供热，两者的供热成本必然不同。
环保型蒸汽锅炉运行成本
蒸汽锅炉是工业生产过程中必不可少的提供热源的设备，按照燃料可划分为：燃油燃气蒸汽锅炉、生物质蒸汽锅炉、燃煤蒸汽锅炉。
选择哪个燃料的锅炉更经济环保呢，下面为大家对比这几种燃料的运行成本。
从以上表格数据中，我们可以总结以下几点：
1、燃煤锅炉成本是最低的,但是现在国家环保力度很大，10吨及其以下的燃煤锅炉是禁止上的。
2、除燃煤锅炉外,生物质锅炉的成本费用次之。
生物质锅炉以生物质成型颗粒为燃料，是一种可再生能源，是比较清洁环保燃料,而且国家政策也倾向于它,企业可以结合当地的环保要求进行选购。
3、天然气锅炉是目前国家大力推广的锅炉炉型，是环保清洁燃料锅炉的代表,而且天然气管道的覆盖面广,使用越来越广泛。
WNS系列燃气锅炉，采用卧式三回程湿背式结构设计，大波纹炉胆及专利螺纹烟管技术，配置国际一线品牌燃烧机及阀组，自主研发高匹配度PLC控制系统，多重联锁保护功能，全方位保护设备运行安全可靠。
WNS系列燃气锅炉技术特点：
1、氮氧化物排放＜30mg/m³；
2、10英寸彩色触摸屏匹配智能可编程PLC控制器，安全便捷；
3、高、低水位及超压报警功能；增设第五水位保护；锅炉水位自动控制；缺水/超压联锁保护功能；熄火保护/断电自锁保护功能；
4、工业化包装设计，美观耐用；
远大锅炉，60余年历史老厂，供应1-40吨燃油燃气锅炉、生物质锅炉、燃煤锅炉、导热油锅炉、真空锅炉等，锅炉生产经验丰富，超20000个案例现场。
在此建议用户在采购锅炉时，要考虑到燃料是否方便、运行成本及锅炉生产厂家的实力等情况，综合考虑选择适合的锅炉产品。
2吨燃气蒸汽锅炉运行成本
随着环保力度的加大，燃煤锅炉逐渐被取缔，燃气锅炉作为一种高效、节能、环保的产品被广泛使用。
燃气锅炉的热效率和运行成本是很多客户会优先考虑的。
作为一种工业设备，锅炉热效率越高，就可以有效降低锅炉的运行成本。
一般来说，燃气蒸汽锅炉的运行成本主要包含燃料费用、电费、水费、人工费、日常维护费用。
下面，以2吨燃气蒸汽锅炉为例，为大家介绍锅炉运行成本。
1、燃料费用2吨燃气蒸汽锅炉额定蒸发量为2t/h，耗气量一小时为140-150立方，取145立方来计算，天然气价格各地区不一样，取3元/m³。
燃气费用为:145*3=435元/小时香料厂2吨燃气蒸汽锅炉运行现场2、电费2吨燃气蒸汽锅炉的主要用电部分为燃烧器和水泵，其他的都是弱电，电机总功率约为33Kw。
在锅炉正常使用过程中，用电功率是满负荷功率的0.65倍，计算用电功率为:33KwX0.65=21.45Kw,按照电费1元/度来计算。
用电费用为:21.45Kw*1=21.45元/小时3、水费2吨燃气蒸汽锅炉，正常使用过程中，一小时出2吨蒸气大概需要2.2吨的水，按照水价3元/吨来计算用水费用为: 2.2*3=6.6元/小时4、人工费用燃气蒸汽锅炉为全自动锅护，只需要工人来回巡查就可以。
一个巡查员一个月工作30天，一天工作8个小时，一个月工资3000元来计算的话一小时的人工成本为: 3000÷30÷8=12.5元/小时5、维护费用燃气蒸汽锅炉运行稳定，故障率非常低，维护成本也相对较低。
一台2吨的燃气蒸汽锅炉一年维护成本费用约为12000元，按照一年365天，一天24小时来计算一个小时的维护成本为: 12000÷365÷24=1.37元/小时据以上数据，可估算出一台2吨燃气蒸汽锅炉一小时的运行成本约为:435+21.45+6.6+12.5+1.37=496.92元/小时在此，远大锅炉建议客户，在选择燃气锅炉时，要做综合考量，分析锅炉的热效率、运行成本、前期及后期投资成本等，选择节能高效的锅炉产品。
燃气锅炉运行费用成本如何计算
用户在购买燃气锅炉时，不仅要考虑前期的采购费用，还要考虑到锅炉长期的运营成本。
毕竟运行费用的多少将直接决定着企业的利益因此，因此，如何计算锅炉的运行费用成本也成了很多企业比较关心的话题，现以一吨燃气锅炉为例，一起来了解一下吧。
1、燃气成本1吨燃气锅炉额定出蒸汽量1t/h，综合各地区天然气品质不同因素，消耗天然气为70至80立方，天然气价格按照3.5元/立方计算(价格有浮动)取大用气量75立方计算，燃气成本为：1x75x3.5=262.5元/小时2、用水成本1吨燃气锅炉一个小时能使1吨的水变成1吨的蒸汽，中间由于排污和软化水等原因，正常使用过程中出1吨蒸气需要1.1吨的水，水按照3.6元/吨计算，用水费用为：1.1x3.6=3.96元/小时3、用电成本1吨燃气锅护主要用电部分为燃烧器和水泵，其他的都是弱电、燃烧器功率为1.5Kw，水泵功率：1.37Kw，其他弱电1Kw。
锅炉正常使用过程中，用电功率是满负荷功率的0.65倍，计算用电功率为(1.5Kw+1.37Kw+1Kw)×0.65=2.52Kw，电费：1元/度。
用电费用为：2.52Kw*1 元/度=2.52元/小时4、人工成本燃气锅炉为全自动锅护，只需要工人来回巡查就行。
两班倒，一个巡查员一个月按照3000元的工资计算。
一天工作12个小时，一个小时成本为：3000x2人次/30天/24小时=8.33元/小时5、维修费用锅炉运行稳定，故障率则低，维护费用少，按照一年维护费用为2000元计算：每小时维修费用=2000元÷12月÷30天÷24h=0.23元。
综合上述，一小时1吨燃气蒸汽锅炉的运行费用如下：262.5+3.96+2.52+8.33+0.23=277.54元/小时。
该运行成本不是准确的数据，需要根据每个地区的消费差异，及锅炉运行的客观因素，进行计算。
同时，从以上数据，可以发现燃气锅炉运行成本主要的是燃料成本，大约占总成本的90%多，因此购买锅炉时，设备节能效果很重要，能有效降低锅炉运行成本。
不同燃料的锅炉运行成本比较油、液化石油气、天然气和电能及二甲醚
一、燃料种类对比当前锅炉使用的燃料主要有煤、轻（重）油、液化石油气、天然气和电能及二甲醚。
1、煤作为固体燃料，平均热值在6000Kal/kg以下，煤作为锅炉燃料，运输量大、储存环境条件恶劣，沸腾燃烧后造成粉尘飞扬，排放氮氧化物（以下简称NO X）、硫化物（以下简称SO X）等气体，污染环境，此外燃煤锅炉占地大，安装复杂，锅炉升温、升压速度慢，燃料供应、除尘、除灰、除硫的辅助设施多，还需大面积的储煤、储灰场地。
运行维护费用较高。
虽然目前煤碳与其他燃料相比具有绝对的价格优势，但是，随着煤炭价格的不断攀升，其实际价格逐渐向其他燃料价格逼近；燃料、人工和粉尘、脱硫等后续治理费用叠加，总费用逐渐接近其他燃料的消耗费用，且其运行成本过高，环境效益差。
2、轻（重）油是液体燃料，平均热值为10000Kal/kg以上。
作为锅炉燃料，轻（重）油在进入炉膛时必须要先行雾化，才能与空气有效均匀混合而燃烧，燃烧后含不完全燃烧的油粒，聚集于尾部受热面和尾部烟道内，可能造成尾部受热面、尾部烟道的二次燃烧或爆燃而损坏尾部受热面或烟道；油燃烧后排放的烟气含大量的NO X、SO X 气体，除去烟气中这些气体，要投入相应的脱硫设施，运行费用较高。
此外使用燃油作为锅炉燃料，企业需要配置一定量的储油设施。
3、电热作为获取热水和蒸汽的热源，是通过电热元件通电后直接对水加热，一般称为（大型、中型）电热水器或电蒸汽发生器。
电热炉没有燃料燃烧后的物质排放，不产生污染物危害，也没有噪声污染，劳动卫生条件优越。
但是锅炉使用电热必须要建蓄能装置，一次性投资较大。
现有电热锅炉的容量都比较小，多用于以下的热水锅炉。
4、液化石油气液化石油气主要成分为丙烷、丁烷（以下简称LPG），其热值为11000大卡/kg，其性质指标如下：名称：液化石油气主要成分：丙烷、丁烷分子式： C3H8、C4H10热值： 11000Kal/kg自燃点： 446～480℃着火温度: 450℃爆炸极限：～ %液化石油气作为锅炉燃料，洁净、方便，燃烧后的产物主要是二氧化碳和水，是理想的清洁燃料之一。
40T与20T锅炉运行成本对比
规格型号
40T链条锅炉
20T链条锅炉
一、技术参数
额定蒸发量
40t/h
20t/h
给水温度
105℃
95℃
给水温度
85℃
70℃
热 效 率
83%
80%
二、年运行燃料成本
燃料发热值
5500大卡/Kg
5500大卡/Kg
燃料耗量
4280Kg/h
2140Kg/h
燃料价格
500元/T
2040小时
2040小时
年耗盐量
65.28T
32.64T
年盐消耗费用（400元/T）
2.61万元
1.3万元
年耗水量
10000t
10000t
水的价格（自来水）
3.00元/t
3.00元/t
年耗水成本
3万元
3万元
五、人员工资
人员数量
配备至少12人
配备至少8人
平均工资（4000/月人）
19.2万元
12.8万元
2、未计算脱硫系统加药的费用；
3、未计算锅炉及附件检测的费用；
4、未考虑环保问题产生的费用。
500元/T
冬运期耗煤量（120天）
8731.2T
4365.6T
设备每年运行小时（17小时/天）
2040小时
2040小时
年运行燃料成本
Hale Waihona Puke 436.56万元218.28万元
四、锅炉水及盐耗年成本（按冷凝水不回收计算）
系统每小时耗水量
40t/h
20t/h
系统每吨水耗盐量
0.8Kg/t
0.8Kg/t
不同能源供热的适用规模和单位投资成本究竟如何算？
产业聚焦Industry Focus新沪屏蔽泵68制冷能源消费约占全球终端能源消费总量的 50%，是能源需求结构中重要的组成部分。
提高可再生能源在供热中的利用比重，是实现发展绿色清洁能源系统的重要组成部分。
在一些国家和地区，可再生能源已成为供热系统的主要能源来源。
在北欧地区，如瑞典的可再生能源供热已占热力需求量的68%以上，而芬兰、丹麦等国家的可再生能源供热比例也在 30%以上，一些产业化的经验和机制都可以成为中国发展可再生能源供热的重要参考。
清洁化的供热制冷是中国能源转型向绿色低碳能源系统的重要环节。
国家提出的推动能源生产和消费革命的战略，“推进北方地区冬季清洁取暖”、“坚决打好蓝天保卫战”等任务的提出，让清洁化供暖成为中国能源转型走向绿色低碳能源系统的重要环节。
可再生能源供热技术是通过将风、光、生物质、地热能等形式可再生能源转化为热力，以蒸汽、热水、供暖等形式提供供热服务。
表 1 对常见的可再生能源供热技术种类进行了汇总，太阳能、地热能、生物质能和其他类型的热泵技术都可以实现由可再生能源向热源形式的转变，其中热泵依靠电力驱动，通过收集环境当中的热能，实现较高的电和热之间的能源转换效率，可再生能源电力供热则需建立与弃风弃光问题联动的机制。
表 1 根据不同技术的单位投资成本和技术适用的供热规模，对不同可再生能源供热技术进行了比较。
不同能源供热的适用规模和单位投资成本究竟如何算？表1常见的可再生能源供热技术种类产业聚焦Industry Focus 新沪屏蔽泵69热泵技术和电锅炉主要应用的场景为分散式供热，在用户侧实现其他形式的能源向热能的转换；热电联产和中深层地热热电厂提供的热源规模较大，一般应用于集中供热场景，通过供热管道对用户供热；而太阳能供热技术的供热能力和太阳能集热器的面积成正比，理论上在集热器铺设面积满足的情况下可以提供任意容量的热源；电锅炉的规模可大可小，储热式电锅炉能较好地实现灵活性调节作用。
一吨燃气蒸汽锅炉运行成本如何计算
用户在购买燃气锅炉时，不仅要考虑前期的采购费用，更主要的还是锅炉长期运营成本。
一台燃气锅炉的节能效果，决定着锅炉的长期运行成本，企业要引起重视。
燃气锅炉的运行成本包括：燃料费、水电费、人工费、维修费。
以一吨燃气蒸汽锅炉为例计算锅炉的运行成本。
1、燃气成本1吨燃气蒸汽锅炉额定出蒸汽量1t/h，综合各地区天然气品质不同因素，消耗天然气为70至80立方，天然气价格按照3.5元/立方计算(价格有浮动)取大用气量75立方计算，燃气成本为：1x75x3.5=262.5元/小时2、用水成本1吨蒸汽锅炉一个小时能使1吨的水变成1吨的蒸汽，中间由于排污和软化水等原因，正常使用过程中出1吨蒸气需要1.1吨的水，水按照3.6元/吨计算，用水费用为：1.1x3.6=3.96元/小时3、用电成本1吨燃气蒸汽锅护主要用电部分为燃烧器和水泵，其他的都是弱电、燃烧器功率为1.5Kw，水泵功率：1.37Kw，其他弱电1Kw。
锅炉正常使用过程中，用电功率是满负荷功率的0.65倍，计算用电功率为(1.5Kw+1.37Kw+1Kw)×0.65=2.52Kw，电费：1元/度。
用电费用为：2.52Kw*1 元/度=2.52元/小时4、人工成本燃气锅炉为全自动锅护，只需要工人来回巡查就行。
两班倒，一个巡查员一个月按照3000元的工资计算。
一天工作12个小时，一个小时成本为：3000x2人次/30天/24小时=8.33元/小时5、维修费用锅炉运行稳定，故障率则低，维护费用少，按照一年维护费用为2000元计算：每小时维修费用=2000元÷12月÷30天÷24h=0.23元。
综合上述，一小时1吨燃气蒸汽锅炉的运行费用如下：262.5+3.96+2.52+8.33+0.23=277.54元/小时。
该运行成本不是准确的数据，需要根据每个地区的消费差异，及锅炉运行的客观因素，进行计算。
从以上数据，我们可以发现燃气锅炉运行成本最主要的是燃料成本，大约占总成本的90%多，按蒸汽锅炉按每天需要蒸汽量，热水锅炉按天运行时间，以上都折合成满负荷运行时间，与单位吨位锅炉耗气量及天然气单价即可，因此购买锅炉时节能很重要，有效控制锅炉运行成本。
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不同燃料的锅炉运行成本比较
一、燃料种类对比
当前锅炉使用的燃料主要有煤、轻（重）油、液化石油气、天然气和电能及二甲醚。
1、煤作为固体燃料，平均热值在6000Kal/kg以下，煤作为锅炉燃料，运输量大、储存环境条件恶劣，沸腾燃烧后造成粉尘飞扬，排放氮氧化物（以下简称NO X）、硫化物（以下简称SO X）等气体，污染环境，此外燃煤锅炉占地大，安装复杂，锅炉升温、升压速度慢，燃料供应、除尘、除灰、除硫的辅助设施多，还需大面积的储煤、储灰场地。
运行维护费用较高。
虽然目前煤碳与其他燃料相比具有绝对的价格优势，但是，随着煤炭价格的不断攀升，其实际价格逐渐向其他燃料价格逼近；燃料、人工和粉尘、脱硫等后续治理费用叠加，总费用逐渐接近其他燃料的消耗费用，且其运行成本过高，环境效益差。
2、轻（重）油是液体燃料，平均热值为10000Kal/kg以上。
作为锅炉燃料，轻（重）油在进入炉膛时必须要先行雾化，才能与空气有效均匀混合而燃烧，燃烧后含不完全燃烧的油粒，聚集于尾部受热面和尾部烟道内，可能造成尾部受热面、尾部烟道的二次燃烧或爆燃而损坏尾部受热面或烟道；油燃烧后排放的烟气含大量的NO X、SO X 气体，除去烟气中这些气体，要投入相应的脱硫设施，运行费用较高。
此外使用燃油作为锅炉燃料，企业需要配置一定量的储油设施。
3、电热作为获取热水和蒸汽的热源，是通过电热元件通电后直
接对水加热，一般称为（大型、中型）电热水器或电蒸汽发生器。
电热炉没有燃料燃烧后的物质排放，不产生污染物危害，也没有噪声污染，劳动卫生条件优越。
但是锅炉使用电热必须要建蓄能装置，一次性投资较大。
现有电热锅炉的容量都比较小，多用于0.7MW以下的热水锅炉。
4、液化石油气
液化石油气主要成分为丙烷、丁烷（以下简称LPG），其热值为11000大卡/kg，其性质指标如下：
名称：液化石油气
主要成分：丙烷、丁烷
分子式： C3H8、C4H10
热值： 11000Kal/kg
自燃点： 446～480℃
着火温度: 450℃
爆炸极限： 1.5～ 9.5%
液化石油气作为锅炉燃料，洁净、方便，燃烧后的产物主要是二氧化碳和水，是理想的清洁燃料之一。
但是液化石油气燃点低，爆炸极限下限低，范围宽，溢出后迅速气化，气体扩散后比空气重1.5-2.8倍,常聚集于地表，不易逸散，极易着火燃烧爆炸，造成严重的危害。
同时由于本地和邻近省份均无液化石油气资源，均需到国内炼油厂或沿海进口港口购买，价格昂贵，运输成本高；若作为锅炉燃料,需要备一定量的气化设备，合适的存放区域，必备的消防条件等,一次性
投资较大。
5、天然气
天然气主要成分是甲烷（CH4），无色、无毒、无腐蚀性，热值高，燃烧效益高，燃烧后所排放的废气和污染物少。
天然气主要成分甲烷，燃烧产物主要是二氧化碳和水，被人们称为“绿色燃料”。
天然气作为锅炉燃料，洁净、方便。
燃烧后的产物主要是CO2和水，产生的污染危害极小，是理想的清洁燃料之一，由于其密度较轻，溢出后会迅速扩散，气体扩散后因比空气轻,不会聚集于地表，很容易逸散。
同时由于管道天然气由燃气公司管输到企业，企业本身无需投入大的运输和储存设备，可节约较大的建设和运行费用，天然气锅炉起停方便、迅速，升温升压速度快，负荷调节容易，自动化程度高，劳动强度低，没有飞灰和烟尘的污染，运行辅助费用低。
6、二甲醚
二甲醚在常温常压下是呈气态，DME的沸点为-24.9°C，通过压缩可成为液体。
二甲醚的低热值64686KJ/m3，爆炸下限为3.4%，作为锅炉燃料,需要配备一定的储存气化设备、合适的存放区域，满足相应的消防条件等，一次性投资较大。
二、燃料的单位价格比较
1）基础数据
2）热能利用价格比（以一台一吨锅炉满负荷运行一小时进行比较）
三、燃料运行量对比
表1 10吨锅炉燃料运行费及辅助设施、人工费用对照表
（在锅炉运行参数达到锅炉设计的参数值的同等条件下）
注1、其他辅助费用(以24小时,360天计算)，储存、运输、除S、人工(1吨/h蒸汽，其他辅助费用每增加1元，＞8.64万元/年)实际核算1吨/h蒸汽其他辅助费用＞130元,年耗资＞1123.2万元/年。
注2、辅助工人数，煤炉：每班煤场粉碎3人，出灰、渣1人；油及液化石油气、二甲醚炉：每班储油、液化石油气辅助工2人；煤炉、油及液化石油气、二甲醚炉其它费用：燃料运费,灰、渣运费，除尘、除硫水电费。
注3、按最低工资标准650元/人.月计算, 小时工资为2.7元/人.小时。
由上表比较可以看出，燃煤锅炉、燃油锅炉在运行增加了清灰除油的人工费用及烟道的维护费用，同时还需增加除NO X和SO X等有害其他的环保设备，燃气锅炉则可节约此类运行费用。
而在三类燃气锅炉中天然气锅炉在运行费用、日工时总数及小时人工成本比其它两种燃料锅炉运行成本都要低，是最经济合理的。