生物質鍋爐技術經濟評價與分析

劉圣勇 青春耀 黃黎 陶紅歌 張舒晴

摘 要：采用技術經濟的動態(tài)分析法，對1 t/h生物質打捆燃料鍋爐與生物質成型燃料鍋爐進行評價。生物質打捆燃料鍋爐投資回收期TP為2.8 a，凈現值NPV為23 401元，效益-費用比B/C為1.22，內部收益率IRR為40.13%，在技術經濟上是可行的，產業(yè)化前景較好。

關鍵詞：生物質燃料鍋爐;技術與經濟;動態(tài)評價

文章編號：1004-7026（2019）24-0019-03 ? ? ? ? 中國圖書分類號：TK229.92? ? ? ?文獻標志碼：A

農村能源資源的生產和利用過程，實質上是一個將生產目的、手段和投入的人力、物力、財力恰當結合與合理運用的過程。這一過程不是一個簡單的經濟過程，而是一個技術與經濟相結合，技術因素與經濟因素相互協(xié)調、相互綜合的過程。技術經濟是從經濟的角度研究某技術或設備實現的可行性，或尋找相同條件下，不同技術方案的優(yōu)化，是技術與經濟的接口[1-3]。分析一種技術或設備，不僅要分析它的技術可行性還要研究它的經濟性。一般來說，技術越先進，經濟效益也越高，但也不是絕對的。要作全面、具體分析，還要考慮社會效益、環(huán)境效益，把經濟、社會、生態(tài)效益結合起來。采用技術經濟的動態(tài)分析法，對研制的生物質打捆燃料鍋爐進行技術經濟評價，以預測該技術產業(yè)化的可行性前景。

1 ?評價方法

1.1 ?技術評價方法

研究對象為生物質打捆燃料鍋爐，評價方法主要采用與燃煤鍋爐、生物質成型燃料鍋爐的各種性能指標相比較，對比分析各自的優(yōu)劣。評價指標有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物排放量，并與國家有關鍋爐性能及大氣污染物排放標準相比較。

1.2 ?經濟性評價方法

1.2.1 ?投資回收期

投資回收期Tp（Pay Back Period）是用投資方案所產生的凈現金收入回收全部投資所需的時間。投資回收期指標較直觀，尤其是靜態(tài)投資回收期，表明投資需要多少年才能回收，便于投資者衡量風險。投資回收期越小越好，說明能收回成本的時間越短。

1.2.2 ?凈現值

凈現值NPV（Net Present Value）是方案在壽命期內各年凈現金流量按照一定的折現率折現到期初的現值之和。NPV說明最后的收益折合成現值的大小，其值越大越好。

1.2.3 ?效益-費用比

效益-費用比為B/C（Benefit-Cost Ratio），如果方案凈效益大于費用，即B/C比大于1，則這個方案在經濟上是可以接受的，反之則是不可取的。

1.2.4 ?內部收益率

內部收益率IRR（Internal Rate of Return）是凈現值為零時的折現率。設基準收益率為i0，用內部收益率進行技術經濟的評價基本準則是：若IRR≥i0時，則項目在經濟效果上可以接受;若IRR

2 ?技術經濟評價

2.1 ?技術評價

生物質打捆燃料鍋爐設計熱負荷為87 kW，進水溫度為20 ℃，熱水溫度為95 ℃，熱效率為70%，排煙溫度為150 ℃，燃料品種為玉米秸稈打捆燃料。在同等條件下，與原有同容量的生物質成型燃料鍋爐、燃煤鍋爐，依據國家標準進行熱性能及環(huán)保指標對比試驗[4-9]，試驗結果見表1。

從表1可以看出，生物質打捆燃料鍋爐在技術性能上有一定優(yōu)勢，不僅熱效率和燃燒效率大大增加，排煙中NOx、SO2和煙塵含量符合國家有關鍋爐大氣物排放環(huán)保標準，實現了環(huán)境的清潔化。

2.2 ?經濟評價

2.2.1 ?效益和費用

本鍋爐設計為洗浴用途，每天供200人洗浴，每人1次用水50 kg[10]，共需熱水為10 000 kg，但有部分會因蒸發(fā)或浪費等造成事實損失，有80%被利用，則共需熱水為12 500 kg。每人每次一般為2元，因其中成本與效益較復雜，收益中有員工服務、其他設施因素。經綜合分析，從鍋爐中收益，每人收益保守估算為0.35元，故每天收益為70元，年收益為21 000元。用水為45 ℃左右時，適合洗澡。燃料產生的熱量把水從20 ℃加熱到45 ℃，即需把12 500 kg的20 ℃水加熱到45 ℃，所需熱量為1 312 500 kJ。

（1）燃燒生物質打捆燃料鍋爐時，其熱效率最高為74.4%，秸稈打捆燃料的熱值為15 658 kJ·kg-1，市場價格為200元·t-1，每天需要生物質打捆燃料為113 kg，每天原料費（燃料費）為22.6元，每年費用為6 780元。

（2）燃燒生物質成型燃料鍋爐，其熱效率為62.78%，每天需要生物質成型燃料的量為134 kg，每天原料費（燃料費）為26.8元，每年費用為8 040元。

（3）燃煤鍋爐，其熱效率為60%，煤為鶴壁無煙煤，熱值為25 200 kJ·kg-1，市場價格為250元·t-1，每天需煤87 kg，每天需要原料費（燃料費）為21.75元，每年所需費用為6 525元。

2.2.2 ?經濟評價

經濟評價的成本主要包括固定資產投入和運行費。固定資產投入費用主要包括設備及建設費用。該鍋爐成本為10 000元，安裝與土建費為5 000元。運行費用包括原料費、電費、工人工資和設備維修費。該設備結構簡單，一人就可以操作，年工資為6 000元，年維修費為200元。電機功率為1 500 W，每天工作8 h，電價為0.5元·（kW·h）-1，每年按300 d工作，每年電費為1 800元，其費用見表2，企業(yè)年現金流量見表3。

運用技術經濟的動態(tài)分析法可得以上3種鍋爐的經濟分析結果如下。

（1）生物質打捆燃料鍋爐B/C=1.22>1，凈現值NPV=23 401元，投資回收期T=2.8 a，內部收益率IRR為40.13%。綜合以上4個指標分析，在經濟上是可行的。

（2）生物質成型燃料鍋爐B/C=1.14，凈現值NPV=15 632元，回收期T=3.6 a，IRR=31.08%。雖在經濟上是可行的，但劣于生物質打捆燃料鍋爐。

（3）燃煤鍋爐B/C=1.24，凈現值NPV=26 762元，回收期T=2.63 a，IRR=44.27%。雖在經濟上是可行的，但污染環(huán)境嚴重。

2.2.3 ?敏感性分析

分析該鍋爐的費用效益可以發(fā)現，鍋爐價格、燃料費、電費、勞動力費用、安裝與土建費是主要的變動因素。因此，在敏感性分析中，把這幾個主要因素作為不確定因素，以內部收益率為分析指標進行敏感性分析。對以上5個變量分別按±20%的變動幅度，計算出成本效益和內部收益率的相應變化，從中找出敏感性因素。

以生物質打捆燃料鍋爐為主要研究對象，生物質成型燃料鍋爐、燃煤鍋爐的分析方法與生物質打捆燃料鍋爐一樣。由生物質打捆燃料鍋爐敏感性分析結果可見，影響敏感性主要因素依次為打捆燃料的價格、勞動力價格、鍋爐價格、電費、安裝與土建費。生物質打捆燃料價格是主要影響因素。要降低成本，必須對生物質打捆技術和設備開展進一步研究。

3 ?結論

（1）這種生物質打捆鍋爐在技術上取得一定的進展。從表1可以看出，熱效率最高為74.4%，燃燒效率為98.16%，各種污染排放物符合國家環(huán)保標準要求，工質參數達到了設計要求。隨著化石燃料能源價格上漲和科研人員對生物質打捆燃料鍋爐技術的進一步研究，這種鍋爐將會占有一定的市場。

（2）運用技術經濟學對鍋爐分析得出：這種生物質打捆鍋爐總投資為15 000元，投資回收期為2.8 a;凈現值為23 401元，符合投資要求;效益-費用比為1.22，大于1，內部收益率為40.13%，遠大于當前社會貼現率，該設備在經濟上是可行的。與燃煤鍋爐相比，燃煤在價格上具有一定優(yōu)勢。隨著化石能源價格上漲和國家環(huán)保要求提高，生物質打捆燃料鍋爐的優(yōu)勢將越來越明顯。

（3）從表1可知，生物質打捆鍋爐煙塵含量低于生物質成型燃料鍋爐，排煙中煙塵含量、SO2和NOx符合鍋爐大氣污染物排放標準。生物質打捆鍋爐可實現煙塵、SO2和NOx減排，減少環(huán)境污染，符合使用清潔能源的要求。

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