鍋爐“煤改氣”LNG點(diǎn)供解決方案探析

楊曉方

【摘 要】隨著“霧霾”天氣日益嚴(yán)重，環(huán)保執(zhí)法力度不斷加大；為減少污染，清潔能源的替代勢(shì)在必行，清潔能源LNG（液化天然氣）的推廣使用成為解決環(huán)保問(wèn)題的最佳方案之一。

【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.

【關(guān)鍵詞】環(huán)境污染；鍋爐煤改氣；經(jīng)濟(jì)分析

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

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU996 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）11-0189-03

1 引言

本文針對(duì)鍋爐煤改氣，設(shè)計(jì)了有針對(duì)性的解決方案，通過(guò)儲(chǔ)罐供氣、杜瓦罐供氣、快易冷一體撬供氣等不同方式，以LNG為氣源，適用不同形式的鍋爐煤改氣；并對(duì)點(diǎn)供鍋爐煤改氣的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性進(jìn)行了分析，充分說(shuō)明煤改氣的必要性。通過(guò)數(shù)據(jù)說(shuō)明，得出煤改氣的可行性，從而展現(xiàn)了LNG點(diǎn)供在煤改氣上的廣闊前景。

2 問(wèn)題的提出

近年來(lái)，我國(guó)霧霾天氣日益嚴(yán)重，環(huán)境污染矛盾愈發(fā)突出，2016年中國(guó)的空氣質(zhì)量排名倒數(shù)第二，屬空氣污染的重災(zāi)區(qū)[1]，清潔能源與新能源的應(yīng)用推廣成為治理污染的必然選擇。

我國(guó)大氣污染的主要來(lái)源是工業(yè)上煤或石油燃燒排放的大量有害物質(zhì)，2016年數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)工業(yè)鍋爐中以散煤為燃料的工業(yè)鍋爐約有50萬(wàn)臺(tái)左右，年燃用散煤7億多噸。年排放煙塵約410萬(wàn)噸、二氧化硫約570萬(wàn)噸、氮氧化物約200萬(wàn)噸，分別占全國(guó)污染物排放總量的40%、27%、9%左右，這是我國(guó)大氣霧霾治理的重點(diǎn)領(lǐng)域之一[2]。

在資源環(huán)境約束趨緊的新常態(tài)下，能源綠色轉(zhuǎn)型要求日益迫切，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)入油氣替代煤炭、非化石能源替代化石能源的更替期?！栋屠鑵f(xié)定》的實(shí)施，大大加快世界能源低碳化進(jìn)程，同時(shí)，國(guó)家大力推動(dòng)大氣和水污染防治工作，對(duì)清潔能源的需求進(jìn)一步增加[3]。

天然氣作為一種清潔能源，以其安全、環(huán)保、供量穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為替代燃煤的首選。液化天然氣（Liquefied Natural Gas，簡(jiǎn)稱(chēng)LNG），主要成分是甲烷，被公認(rèn)是地球上最干凈的化石能源，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性。到 2020年，天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比力爭(zhēng)達(dá)到10%左右[4]。

2013年9月國(guó)務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中，提出全面整治燃煤小鍋爐。加快推進(jìn)集中供熱、“煤改氣”、“煤改電”工程建設(shè)，到2017年，地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時(shí)10蒸噸及以下的燃煤鍋爐，禁止新建每小時(shí)20蒸噸以下的燃煤鍋爐。

2014年6月份，國(guó)家能源局與京津冀三省市、三桶油分別簽訂《“煤改氣”用氣保供協(xié)議》。進(jìn)一步落實(shí)大氣防治污染計(jì)劃，“煤改氣”實(shí)施為鍋爐煤改氣提供氣源保證。

3 鍋爐“煤改氣”必要性

3.1 “煤改氣”的環(huán)保性

大氣污染的首要污染物為二氧化硫，其次是可吸入顆粒，工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤，產(chǎn)生的污染物見(jiàn)（表1）

3.2 “煤改氣”的經(jīng)濟(jì)性

以每日制55℃熱水10噸，升溫40℃為例，不同燃料經(jīng)濟(jì)性如下（表2）：

從表2中，我們可以得出結(jié)論：①煤的燃料費(fèi)用雖然最低，但日常維護(hù)操作需要更多的人員和費(fèi)用，環(huán)保性差。②燃煤設(shè)備的日常維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃?xì)庠O(shè)備，如果把日常維護(hù)費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)，燃?xì)庠O(shè)備的年運(yùn)行費(fèi)用接近燃煤設(shè)備，為四種類(lèi)型中運(yùn)行成本較低的。③燃煤設(shè)備的人工費(fèi)用要視生產(chǎn)情況而定，如果晝夜生產(chǎn)，則必須實(shí)行倒班制度，兩個(gè)人是最少選擇，這將會(huì)大大增加燃煤鍋爐的年運(yùn)行費(fèi)用。

因此，在各類(lèi)燃料的年運(yùn)行費(fèi)用上，燃?xì)庖廊皇亲钣袃?yōu)勢(shì)的選擇。

從表3所給數(shù)據(jù)可以看出：①在2T的鍋爐中，燃?xì)忮仩t初始投資是最少的；在4T的鍋爐中，燃煤鍋爐固定投入是最少的；②在鍋爐的使用壽命中，燃?xì)忮仩t一般為20年，是各種類(lèi)型鍋爐中壽命最長(zhǎng)的；③在鍋爐的折舊率中，2T、4T的燃?xì)忮仩t均遠(yuǎn)低于其它類(lèi)型的鍋爐。

因此，在各種類(lèi)型燃料固定資產(chǎn)的投資方面，使用燃?xì)庠O(shè)備無(wú)疑是一種更好的選擇。

4 鍋爐“煤改氣”方案

綜上所述，天然氣在環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益兩方面都具有顯著優(yōu)勢(shì)，但我國(guó)天然氣發(fā)展目前仍處于初級(jí)階段，燃?xì)夤艿赖母采w能力嚴(yán)重不足，大部分工業(yè)用戶(hù)位于郊區(qū)，燃?xì)夤芫W(wǎng)在短時(shí)間內(nèi)難以滿足工業(yè)用戶(hù)需求，尤其是冬季取暖時(shí)供需矛盾更加突出。

“LNG點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式供氣”作為新興的供氣模式，具有投資少、占地小、投產(chǎn)快、安全性高等特點(diǎn)，解決燃?xì)夤艿涝诙虝r(shí)間內(nèi)不能覆蓋區(qū)域工業(yè)用戶(hù)使用天然氣的需求，且使用LNG相較使用管道氣，具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

4.1 “煤改氣”LNG點(diǎn)供方案的設(shè)計(jì)思路

在用戶(hù)廠區(qū)內(nèi)，采用自建LNG儲(chǔ)備站集中供氣的模式，保證用戶(hù)24小時(shí)不間斷用氣。按用戶(hù)實(shí)際需求配備相應(yīng)規(guī)格的儲(chǔ)存設(shè)備（LNG儲(chǔ)罐）。按用戶(hù)每小時(shí)用氣量的峰值，配備對(duì)應(yīng)規(guī)格的氣化器。且要一開(kāi)一備來(lái)提高設(shè)備在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。從氣源的穩(wěn)定性、運(yùn)輸能力、天然氣的儲(chǔ)備、供氣模式和及時(shí)靈活的調(diào)配等方面來(lái)保障用戶(hù)的安全用氣。endprint

4.2 工藝流程

LNG通過(guò)低溫槽車(chē)從LNG液化工廠運(yùn)至用氣LNG氣化站，站內(nèi)卸車(chē)臺(tái)設(shè)置的卸車(chē)增壓氣化器為槽車(chē)儲(chǔ)罐增壓，利用壓差將LNG送至氣化站低溫LNG儲(chǔ)罐內(nèi)。

工作條件下，儲(chǔ)罐增壓器將儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG增壓到0.6MPa。增壓后的LNG進(jìn)入空溫式氣化器，與空氣換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣并升高溫度，出口溫度約比環(huán)境溫度低10℃，壓力為0.45～0.60MPa，最后經(jīng)調(diào)壓（調(diào)壓器出口壓力調(diào)制為客戶(hù)所需要的使用壓力）、計(jì)量、加臭后送給工業(yè)用戶(hù)。

5 主要設(shè)備

本項(xiàng)目主要投入有：LNG氣化站、調(diào)壓站、卸車(chē)區(qū)、場(chǎng)地基建費(fèi)用等。點(diǎn)供設(shè)備明細(xì)如下表所示：

6 LNG點(diǎn)供效益評(píng)估

6.1 價(jià)格優(yōu)勢(shì)

我國(guó)液化天然氣（LNG）替代工業(yè)用管道天然氣已具有經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)管道天然氣的價(jià)格形成機(jī)制是政府指導(dǎo)定價(jià)。在“壓非保民”的基本政策導(dǎo)向下，近幾年來(lái)，政府加快了管道天然氣特別是非民生用管道天然氣的價(jià)格上漲速度。目前，工業(yè)用管道天然氣終端用戶(hù)實(shí)際價(jià)格已普遍突破3元/m3，而使用LNG進(jìn)行氣化后，價(jià)格可以控制在2.8元以下。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

LNG點(diǎn)供利用氣源保障、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)、量身定做等眾多優(yōu)勢(shì)達(dá)到為客戶(hù)爭(zhēng)取最大效益的目的。

目前液化天然氣供氣價(jià)格2.80元/m3，管道氣價(jià)格3.0元/m3，管道氣得熱值是8600大卡，LNG的熱值9300大卡，所以1m3管道氣折合成LNG系數(shù)是0.925。

每年節(jié)省費(fèi)用（天然氣日用量按7000方計(jì)）：

管道天然氣年使用費(fèi)用：3.0×7000×365=7665000元

液化天然氣7000方一天年使用費(fèi)用：2.80×（7000×0.925）×365=6717450元

年節(jié)省費(fèi)用：7765000元-6717450元=947550元

通過(guò)計(jì)算看出，使用液化天然氣使用戶(hù)成本更低。

7 結(jié)論

天然氣終端的消費(fèi)和供給對(duì)價(jià)格敏感，在點(diǎn)供模式下，一方面，用戶(hù)可自由選擇供氣商，可以在原料選擇上節(jié)約成本。另一方面，點(diǎn)供模式較低的投資額和LNG的較強(qiáng)流動(dòng)性也減少用戶(hù)對(duì)管道的依賴(lài)。天然氣點(diǎn)供模式擴(kuò)大了國(guó)內(nèi)天然氣用戶(hù)的需求規(guī)模，豐富了需求的內(nèi)容和形式，為客戶(hù)帶來(lái)了更優(yōu)惠的價(jià)格，提供了新的供氣方式。

【參考文獻(xiàn)】

【1】美國(guó)耶魯大學(xué).《2016年環(huán)境績(jī)效指數(shù)報(bào)告》（EnvironmentalPerformanceIndex：2016report.

【2】山東環(huán)保廳.關(guān)于加快推進(jìn)燃煤機(jī)組（鍋爐）超低排放的指導(dǎo)意見(jiàn)》（魯環(huán)發(fā)〔2015〕98號(hào)）[Z].

【3】國(guó)家發(fā)展改革委.石油天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃[Z].

【4】國(guó)家發(fā)改委，等.《加快推進(jìn)天然氣利用的意見(jiàn)》發(fā)改能源〔2017〕1217號(hào)[Z].endprint