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大准铁路供暖系统热源性能分析

2019-01-14李蒴

科技资讯 2019年31期
关键词:燃料锅炉

李蒴

摘  要:目前我国经济发展提倡绿色经济,举国上下都特别注重保护环境,我国传统的供暖方式主要以燃烧煤炭为主,这种方式一致沿用至今,虽然供暖的效果很好,但是也给环境带来了巨大的压力,耗费了过多的资源问题。随着我国经济的不断发展,就连供暖方式都有所不同,过去的供暖方式是集中供暖,但是随着时代的变化,逐渐出现了集中供暖方式、燃气供暖方式、电热供暖方式以及空气调节供暖方式等多种方式都存在的情况。

关键词:供暖系统  锅炉  燃料

中图分类号:TU833   文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2019)11(a)-0032-02

自从十八大之后我国步入改革开放的发展进程以来, 整体的经济一直在不断增长,社会发展体现出了前所未有的生机与活力,全国人民的生活水平也大幅提高,同时对更好的生活的需求也在不断提升。对于铁路一线广大职工来说,如何度过一个温暖舒适的严寒冬季是他们最大的幸福追求,而作为后勤服务单位如何进行科学选择一种能保证供暖效果,还能够实现环保零排放,更好地保护现有资源的供暖方式至关重要。

大准铁路东起山西省大同市燕庄站,横跨山西、内蒙古两省区,向西途经山西省大同市、新荣区和内蒙古自治区的丰镇市、凉城县、和林格尔县、清水河县,至准格尔旗薛家湾站,正线全长264km,1997年11月19日电气化全线开通;是全国首条开行万吨重载列车的单线铁路。全线共设25个车站,房屋968栋,总供暖面积约22万m2。目前大准铁路沿线采取的供暖方式主要有煤锅炉、电锅炉、天然气锅炉这3种。

煤锅炉在大准线已使用有20余年,众所周知煤炭是一种不可再生资源,如果这种资源出现过度消耗的情况将很难进行替代。燃烧煤炭进行供暖经常会出现污染环境的情况,在环保工作要求日益严格的今天,这种方式必然被历史所淘汰,取而代之的是更加高效科学、环保、高效的电锅炉、天然气锅炉和甲醇锅炉等新主流。电锅炉在大准线已使用多年,技术相对成熟,运行效果稳定,考虑到大准线各站目前的用电负荷均接近饱和状态,而站区用电增容工作又存在较大困难,所以在今后燃煤锅炉淘汰更新时暂不考虑电锅炉。为此,该文将对天然气锅炉和甲醇锅炉的应用作初步的分析与探讨。

1  热源属性

1.1 天然气

天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料,主要成分烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还有硫化氢、二氧化碳、氮和水气以及少量一氧化碳及微量的稀有气体;比重约0.65g/cm3,比空气轻,具有无色、无味、无毒的特性,甲烷含量高达99.99%,燃烧产物为二氧化碳和水,是较为安全的燃气之一,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易积聚形成爆炸性气体,安全性较其他燃体而言相对较高。

1.2 甲醇

甲醇为是无色有酒精气味易挥发的液体,有刺激性气味,相对密度为0.79g/cm3,燃烧热值为726.51kJ/mol,具有毒性,人口服中毒最低剂量约为100mg/kg体重,经口摄入0.3~1g/kg可致死,短时大量吸入出现轻度眼上呼吸道刺激症状,具有高易燃性、蒸气易爆性,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热、明火或氧化剂易着火或爆炸。

2  经济性分析

2.1 初期投资

以大红城站区为例,供暖面积1万m2,需要2台2t锅炉、2台2t的天然气锅炉,初装费用约为70万元,2台2t的甲醇锅炉,初装费用约为60万元。

2.2 运行维护费用

两类锅炉均为自动化控制系统,因此人员工资(3人轮班,每人每月2000元,一个采暖季6个月需要工资约4万)及维保费用(1万元)基本一致,且不是主要费用组成,在此不做主要分析,下文主要对燃料费进行计算、比较。

2.3 燃料费用

2.3.1 天然气锅炉燃料费

采用历史数据、总热量两种方法计算天然气锅炉燃料费。

(1)历史数据计算。

燕庄站区使用2台4t的天然气锅炉,供暖面积约为30000m2,2016年用气量为836669m3,单价3.4元/m3,总费用284.5万元;2017年1075174m3,单价3.55元/m3,总价381.7万元。2018年用气量为1125942m3,单价4.9元/m3,费用为551.7万元,年均费用为406万元。

大红城站区供暖面积10000m2,天然气锅炉年燃料成本为燕庄站区1/3为135万元。

(2)总热量计算。

大红城货场锅炉房、新运转、站区、变电锅炉房2016—2018年的年平均总用煤量为1310t,热值为5000Cal,燃煤锅炉热效率为50%(锅炉正常热效率70%,考虑使用多年,考虑0.7的折旧系数)。

大红城站区供暖热量总值为:

1310T×5000kCal/kg×0.5=327500万kCal

天然气热值:8500kCal/m3,燃气锅炉热效率为95%,

大红城站区燃气用量为:

327500万kCal÷8500kCal/m3÷0.95=405573m3

天然气2016年招标价单价为3.4元/m3,2017年招標单价为3.55元/m3,2018年招标价单价4.9元/m3,取均价3.95元/m3。

405573m3×3.95元/m3=160万元。

天然气锅炉年燃料费用为160万元。

对历史数据(135万元)、总热量(160万元)求平均值可得到大红城地区天然气锅炉年燃料费用为148万元。

2.3.2 甲醇锅炉燃料费

采用总热量法计算大红城站区甲醇锅炉年燃料费。

(1)总热量计算。

大红城站区总热量为327500万kCal。

甲醇热值:6500kCal/kg,甲醇锅炉热效率为95%。

大红城站区甲醇用量为:

327500万kCal÷6500kCal/kg÷0.95=530364kg

甲醇2016年招标价单价为3.55元/kg,2017年招标单价为4元/kg,2018年招标价单价为4.55元/kg,取均价4元/kg计算:

530364kg×4元/kg=212万元。

甲醇锅炉年燃料费用为212万元。

2.3.3 经济性分析比较

根据以上计算得出,天然气锅炉初装费用约为25万元,燃料费约为148万元/年;甲醇锅炉初装费用约为30万元,燃料费约为212万元/年;人员工资约4万,维保费用约1万元(见表1)。

根据以上分析可得,前期投入方面天然气锅炉较甲醇锅炉贵10万元,每年的燃料费甲醇锅炉比天然气锅炉多60万元,运行维修基本费用一致。综合考虑,天然气锅炉经济性要优于甲醇锅炉。

3  安全性分析

3.1 天然气锅炉

天然气在封闭环境里聚集的情况下,达到爆炸下限5%,会触发威力巨大的爆炸,其爆炸上限为15%。但由于气体挥发的性质,在自发的条件下基本是不具备的,需要使用外力将天然气浓度维持在爆炸区间以触发爆炸,通过对天然气进行“加臭”处理,在天然气中加入“臭味剂”,如发生泄漏可第一时间发现,且天然气锅炉房内均安装防泄漏探头,一旦检测到天然气,第一时间触发声光报警,切断气源,开启强制通风。

液化天然气的运送温度为-162℃,储罐需使用储存液化天然气的专业产品,要求其结构材料在极低温度下具有一定强度和韧性,属于三类压力容器,目前使用较多的是9镍钢(06Ni9DR材料)制作而成,经过探伤,水压气压试验,技术监督局现场检验,出具压力容器检验证书,外部除锈喷漆等工艺制造完成。液化气储罐对受压元件材质、外观尺寸和焊缝质量、运行质量、安装质量、内部装置及安全附件有着严格质量鉴定,制造厂家需具有由国家质量监督总局颁发的《压力容器设计许可证书》《压力容器制造许可证书》资质证书方可设计生产;并且每年均需由县级及以上的质量监督局现场验收并出具验收报告,确保设备安全正常。

《中华人民共和国国家标准城镇燃气设计规范GB-50028》中关于LNG气化能源站与明火、散发火花地点间距35m,与铁路专线间距25m的安全间距要求。

3.2 甲醇锅炉

甲醇在常温常压下,燃料本身为液体,气化过程在敞开的燃烧器内完成,不产生压力爆炸风险较小,但是当甲醇蒸气与空气混合达到甲醇的爆炸浓度范围6.7%~3.6%时,遇火源就会发生爆炸。甲醇具有腐蚀性大、挥发性强的特点,会对铁质储存罐造成不可逆转、不易察觉、无法防范的损害,可能出现渗透、泄露等潜在安全风险,需要用玻璃钢材质灌装拉运较为安全。

由于甲醇的引爆能量小,绝大多数的潜在引爆源,如明火、电器设备点火源、静电火花放电、雷电和金属撞击火花等,具有的能量一般都大于该值。此外,甲醇经呼吸以及皮肤渗透30~50mg,即能引起甲醇急性或亚急性中毒,出现视力模糊、昏迷等中毒症状,严重者甚至会出现失明、死亡,不完全燃烧易形成非常规污染排放物,对人体有害。

库房建设要求具有防爆设施、全天候通风、自动喷淋、实时监控、甲醇浓度监测等功能,20m范围内避免静电的产生,现场管理难度较大。

综上所述,天然气锅炉的安全性要优于甲醇锅炉。

4  结语

随着经济社会的不断发展,环保进程的不断加快,燃煤锅炉时代即将退出历史舞台,新型环保节能的供热系统不仅提高了传统供热的效率,也改善了供热环境。综上所述,天然气锅炉的安全性、经济性要明显优于甲醇锅炉。

参考文献

[1] 朱強.锅炉能效测试的重要性[J].资源节约与环保,2016(12):3.

[2] 卢方平.浅谈供热系统存在的问题及供暖热源的研究分析[J].中国科技投资,2019(8):38.

[3] 李蓓.浅析燃气锅炉供热系统的节能技术[J].现代工业经济和信息化,2015(19):24.

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