陈飞飞，俞 聪，王宏石

（华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

1 概述

某沿海地级市经济发达、产业众多，2019年人均GDP已超过18000 美元，当地有诸如纺织、印染、制酒、医药、建材等多种类型的高耗能行业，这些行业聚集着大量的中小企业，受制于经济规模与环保意识，这些企业仍普遍使用分散小锅炉。近年来，当地政府对节能环保方面要求逐渐变高，出台了一些列的节能减排政策，对煤炭提出了限制性使用的要求，要实现煤炭总量负增长、煤炭存量有效整合，这就使得当地的高耗能行业面临燃煤锅炉改造的问题[1]。因此合理选择燃煤锅炉的改造方式关系到这些企业能否良好地发展，也关系到当地的经济发展和社会稳定。分散小锅炉改造的方法很多，既有采用小型天然气锅炉或生物质锅炉进行原地改建的方法，也有新建或利用附近已有的大型热源提供蒸汽的方法。本文以当地某工业园区为案例，分析园区进行分散小锅炉改造所需解决的问题，以期为相关从业者提供可行的参考。

2 园区企业现状

某工业园区内有大小用热气企业66 家，根据对各企业进行的热负荷摸排情况来看，大部分热用户参数在0.7～0.85MPa、170～200℃范围内，压力最高为 0.9MPa，温度最高为220℃，总的热负荷可达150t/h，各企业平均热负荷约为2.28t/h，其中平均负荷小于4t/h 的企业数量占企业总数的85%，相应的容量占总容量35%，具体情况如图1 所示。

园区内的企业生产状况良好，大部分企业为两班制或三班制24 小时作业，对蒸汽的需求较为稳定，图2 为部分企业典型日的热负荷曲线图。

经调查，园区内的分散小锅炉主要有蒸汽锅炉和导热油锅炉，蒸汽锅炉用户种类繁多，而导热油炉用户主要分布在纺织印染企业中，用于干燥定型装置、热熔染色装置、染色印花装置、干燥器、烘干器、轧光机、压平机、洗涤机、轧布机、熨平机、热风拉幅等的加热。蒸汽锅炉用户生产工艺所需的参数为一般为0.5～0.7MPa、160～180℃，导热油炉用户的生产工艺参数一般为0.7～1.0MPa、180～230℃。可以看出，园区内的用户用汽参数在正常范围以内，小型锅炉或热电联产机组均能满足要求。

3 改造方式的选择

影响分散小锅炉改造方式选择的因素有很多，比如热源类型、燃料类型、占地面积、安全可靠性、环保指标、建设周期、当地企业意愿、改造费用和收益等等。下文便结合工业园区相关情况，逐一对各影响因素进行分析。

3.1 热源类型的选择

园区内企业现在使用的均是分散小锅炉，对原有锅炉进行煤炭清洁化燃烧改造或者改用其它清洁能源进行燃料替代，从原理上是可行的。但是按照当地的相关政策，如果继续使用这些分散小锅炉，则只能使用成本较高的生物质或天然气等清洁能源，增加了燃料成本；分散小锅炉比集中式热源的热效率要低，既浪费了能源又增加了燃料成本；改造分散小锅炉需要花费一笔不小的固定投资费用，锅炉运行期间还会产生一系列的运行费用。这些都会使得企业的用能成本变高，增加了企业的负担，降低了产品的竞争力，不利于企业的长久发展。而使用集中式热源，由于集中式热源的燃料种类来源丰富、热效率高、单位运行维护费用低，可以避免分散小锅炉存在的不利之处[2]。因此园区热源改造首先考虑使用集中式热源。

图1 园区内各企业热负荷分布情况

图2 部分企业典型日24 小时热负荷曲线图

3.2 燃料类型的选择

根据当地的政策，煤炭属于限制性能源，政府对当地的煤炭消耗总量有控制目标，因此虽然当地交通发达，能够方便的获取煤炭，但是依然不建议优先用煤炭作为燃料。

当地处于沿海地区，属于港口城市，有可供使用的LNG船码头，同时还位于西气东输工程的沿线，因此天然气的供应相对而言比较充足；当地气候不算寒冷，居民未实行集中供暖，因此在冬季时不会出现与居民争抢天然气气源的情况，能够保证全年天然气供应的稳定；使用天然气不受当地限煤政策的影响，因此建议将天然气作为园区小锅炉改造的首选燃料。

当地处于平原地区，附近有大量的耕地，主要种植水稻、麦等农作物，生物质燃料数量较为丰富，可以考虑使用生物质燃料。但是生物质燃料具有容易结渣、储存成本高、需要进行预处理等缺点[3]，因此建议将生物质燃料作为次优选燃料。

当地工商业发达、居民生活水平高，区域内用电量较大，经常需要通过电网向外省购置电能，电能比较紧缺；电能是高品质清洁能源，直接制取蒸汽不符合当地的能源政策；而且当地可以获得其它类型的清洁燃料，不属于必须使用电锅炉的情况，因此不推荐使用电能作为园区小锅炉改造的能源。

3.3 占地面积的影响

园区受制于耕地红线政策的影响，不能随意扩增园区面积，而园区经济蓬勃发展，每年都会有新的企业入驻，原有企业也会不定期扩建生产线，使得园区可使用面积非常紧张，土地价格持续上涨。改造时如果能够选择单位占地面积小的设备，则用户可以将节约的土地用于生产车间扩建，极大降低企业扩大再生产的成本，因此本条推荐采用集中式热源向园区企业供汽。

3.4 安全可靠性

无论是集中式热源还是分散式小锅炉，设备的安全隐患主要在于所使用燃料的安全特性，煤炭和生物质需要注意防火，电能需要注意防触电，而天然气因具有易燃易爆的特点，需要特别重视其安全问题[4]。根据《建筑设计防火规范》，建设燃气设备需要满足一系列防火防爆要求，还需要经过消防部门验收合格后才能投入使用。大量分散的燃气锅炉及储气罐也给当地带来极大的安全隐患，需要用热企业投入足够的安全措施费用。因此对于安全性要求较高的场所，不建议使用天然气设备作为热源制备蒸汽。

3.5 环保指标要求

当地政府要求改造后的热源能够达标排放，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的指标分别为10、35、50 毫克/立方米。使用煤炭的话，必须进行预处理，且燃烧后的烟气还需要除尘脱硫脱硝，工艺繁琐且成本较高；生物质燃料燃烧产生的烟尘和二氧化硫的含量相对较低，但需解决氮氧化物含量较高的问题；使用天然气则基本无粉尘和二氧化硫排放，只需处理氮氧化物；电能是清洁能源，不会产生上述污染物[5]。因此从环保要求来看，电能>天然气>生物质>煤炭。

3.6 建设周期

分散小锅炉建设周期普遍较短，无论是原有燃煤锅炉改造还是新建燃气锅炉、生物质锅炉、电锅炉，从建设到投产仅需数月；而新建集中式热源则需要数年的时间，但是如果利用附近的集中式热源，则只需要铺设蒸汽管道即可，建设周期大大缩短，只需数月即可。因此从建设周期来看，利用原有集中式热源＜各类分散式小锅炉＜新建集中式热源。

3.7 当地企业意愿

由于改造会影响企业的生产，因此不停产就能实现改造的方式更受欢迎；如果使用外部汽源，则企业担心无法控制汽源的工作情况，自身生产用汽会受到影响，因此对使用外部汽源有一定的抵触情绪；企业使用自备小锅炉，生产成本随燃料价格变动，而使用外部汽源，有可能出现蒸汽价格随燃料价格上涨但却不随燃料价格下降的现象，企业对此也有疑虑；对于计划入驻园区的企业，如果有价格合适、供应稳定的汽源，则会大大提升企业的入驻意愿。因此综合考虑，使用国有资本经营的大型集中式热源最能满足当地企业的意愿。

3.8 改造费用和收益

对一个平均热负荷为5t/h，原本使用燃煤锅炉的企业来说，清洁燃烧改造后每年需花费的投资均摊+燃料成本+运行维护费约400 万元，而改建天然气锅炉相应的年成本为1200 万元，改建生物质锅炉相应的年成本为450 万元；改建电锅炉相应的年成本约为2900 万元。而集中式热源则是由第三方建设，相应的蒸汽管道铺设费用也由第三方承担，用户只需支付购买蒸汽的费用+极少量的运行维护费，成本优势巨大，每年总的费用可维持在500 万元以内。而且当地政府要求必须限期拆除35t/h 容量以下的燃煤小锅炉，因此对于园区内数量众多的中小企业来说，使用集中式热源符合其需求。

4 改造方式的确定

通过第三章相关内容的比较和分析，从热源类型、占地面积、当地企业意愿、改造费用和收益来看，采用集中式热源优势较大；从燃料类型、环保指标来看，采用天然气作为能源较有优势；从建设周期来看，利用既有的集中式热源较为有利；从安全可靠性来看，采用天然气具有一定的危险性，需要采取可靠措施应对。通过对园区周边的调研可知，园区附近10km 存在一个天然气热电联产电厂，传统的蒸汽供应半径在5km 以内，无法实现向园区供汽，但是若采用新型长输供热技术则可以实现15km 至20km 距离的蒸汽输送[6]。因此利用既有的天然气热电联产电厂供应蒸汽是最为合理的方式，而且热电联产电厂从业人员技术水平高、工作细致、管理规范，可以最大程度上避免发生燃气安全事故。因此本案例推荐利用附近的天然气热电联产电厂向园区供应蒸汽，只需要敷设管道，即可完成改造。

5 结论

在分散小锅炉项目具体实施过程中，合理选择改造的技术路线十分重要。本文以具体案例为基础，列举了热源类型、燃料类型、占地面积、安全可靠性、环保指标、建设周期、当地企业意愿、改造费用和收益等8 个需要考虑的影响因素，通过对某工业园区相关情况的详细分析和比对，推荐采用既有天然气热电联产电厂+长输供汽技术实现园区的小锅炉改造，可以充分照顾各方的关切，有利于推动项目的实施。在分散小锅炉的改造过程中，如果能够进行各影响因素的比对分析，根据项目实际情况选择最合理的改造方式，便可以实现项目参与各方的效益最大化。