煤锅炉改电锅炉的可行性分析与研究.docx

1、煤锅炉改电锅炉的可行性分析与研究煤锅炉改电锅炉的可行性分析与研究一、前言环保节能是当今世界各国政府普遍关注的两大问题，我们每个人都有责任节约能源，减少污染，保护好我们子孙后代赖以生存的家园。在历史上，没有任何一个世纪比21世纪人类面临的环境威胁更加严峻，大规模的污染在灭绝某些生物的同时也在危机人类自身的安全。臭氧的破坏，土壤的衰竭，河水的断流，洪水的爆发，这些骇人听闻的消息时常出现。全球有限的自然资源正日趋枯竭，石油、煤炭等不可再生的资源将慢慢耗尽，对这些资源的争夺也已经引发了局部战争并有愈演愈烈之势，人类与环境的关系已处在一个危机四伏的时期，人类若不采取措施依靠目前的速度，无节制的消耗地球资

2、源，那么这地球上仅有的资源势必影响着未来世界经济、政治与安全格局的变化。近年来，各地都在大力支持发展新能源与节能高新技术产业的发展，以取代全球不可再生的自然资源。推行“煤改电”工程是一个崭新的理念，且与现代技术最科学的结合。如果利用廉价的深夜低谷电，配上蓄热水箱，将夜间加热的水储存起来供白天使用，可大大降低运行成本。这对提高电网负荷率和合理利用电力资源意义重大。据悉，云南省根据国家发展改革委关于运用价格杠杆调节电力供求促进合理用电有关问题的通知，在2005年大力推广丰枯电价。即在丰枯电价基础上：高峰时段电价上浮50，低谷时段电价下浮50（如表1）。表1 云南省2005年丰枯、峰谷电价的规定 丰

3、 枯 电 价丰水期电价基准电价90平水期电价基准电价枯水期电价基准电价115峰谷电价丰水期峰谷电价（6、7、8、9、10月份）高峰电价丰水期电价150平段电价丰水期电价低谷电价丰水期电价50平水期峰谷电价（1、2、3、4、12月份）高峰电价平水期电价150平段电价基准电价低谷电价平水期电价50枯水期峰谷电价（5、11月份）高峰电价枯水期电价150平段电价枯水期电价低谷电价枯水期电价50由于国家加强了环境保护措施，以及我国电力供应逐渐充沛，且电价差的空间大（许多城市推广阶梯电价，平均每度电在0.33元），电热锅炉的开发和生产迅速的发展起来。这些举措为发展电替代煤炭、石油等能源提供了有力的保障，同

4、时“煤改电”的应用将为我国电力行业带来新的发展机遇，也解决了燃煤锅炉重污染的难题。二、燃煤锅炉的现状和问题目前我国的燃煤锅炉数量众多，中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占全国原煤产量的1/4；工业燃煤锅炉约48万台，占工业锅炉总容量的85左右，每年消耗原煤约4亿吨。燃煤锅炉平均运行效率仅为60%-65%，每年排放烟尘约200万吨，二氧化硫约700万吨，二氧化碳近10亿吨，是仅次于火电厂的第二大煤烟型污染源。为有效控制城区锅炉造成的烟尘、二氧化硫污染，改善大气环境质量，鉴于中华人民共和国大气污染防治法的修订施行，全国各地多次掀起燃煤锅炉专项整治活动，对于不符合二氧化硫排放标准的燃煤锅炉进行强制拆

5、除。四川省对焦炭行业规定：按照国家发布的产业结构调整指导目录（国家发展改革委第40号令）的要求，2010年底前全部淘汰炭化室高度小于4.3m的小焦炉。到2010年淘汰落后产能200万吨。乌鲁木齐市一年内首批强制拆除采暖锅炉138家单位，强制削减28家单位。然而燃煤锅炉布点分散，数量大，整顿治理工作仍然存在很多瓶颈。前些年，一些城市曾大力推进燃气、燃油锅炉替代燃煤锅炉，但由于天然气供应量有限、燃油锅炉成本高等原因，难以大规模实施而偃旗息鼓。中文(繁体)原文：後產能200 萬噸。更好的翻译建议图1 市环保局查封不符合二氧化硫排放标准的燃煤锅炉而电锅炉以占地面积小，无噪音，无三废排放，热效率高，安装

6、、操作、维修简单等众多锅炉无法比拟的优势，受到了国内外一些先进国家的青睐。2008年6月份，英国政府提供的一份提倡家用小型可再生能源系统安装的报告中说道，电锅炉装置的使用，将能很好地消减英国二氧化碳的排放。报告还提出在未来20年内家用小型再生能源的使用，相当于建设五个大型核电厂，相当于把英国公路上一半的运输卡车撵下公路。在提倡“绿色能源”、“零碳”环保中，一些发达国家早就将电能替代煤炭能源的装置，迅速用在军事、航天等尖端科技领域和化工、纺织、食品加工等工业以及宾馆、公寓、医院等场所，且应用领域正在逐步扩大。近两年来，由于我国电力工业的持续发展，产业结构发生了很大变化，而且人民生活质量不断提高，

7、尤其是一些中心城市对环境保护的特殊要求和某些电力供应较为充足的地方，为电锅炉在中国的应用培育了一片沃土。2002年左右，由于某些原因，产生了电供大于求的暂时现象，供电部门便出台了一些优惠政策（如有的地方许诺减免增容费、电价最低低至0.18元/KW），从而使电锅炉在中国的诞生创造了各方面的条件。上海市目前规定内环线将取消使用燃煤锅炉房，取代燃煤锅炉做热源的是燃油锅炉、燃气锅炉和电锅炉。其中蓄热电锅炉运行管理方便，对城市电网有明显的调峰功能，正在得到广泛的应用；无锡在推广清洁能源中，电力能源替代的优势正在逐步获得广大客户的认同。可见，电锅炉替代燃煤锅炉，不但成为国际节能减排的重要手段，也将成为我国

8、替代不可再生能源的必然趋势。三、技术经济比较电锅炉是一种高效、节能、减少环境污染的新型电加热设备。利用它可以将电网夜间低谷电力用于加热水并保温储存，供白天使用或供热。对于充分利用电网低谷电力，增加电力有效供给，提高电网的负荷率是一种非常有效的手段。电锅炉与燃煤锅炉相比具有以下优点：（1） 电锅炉全套设备占地面积小，不需烟囱、燃料渣堆放场所。产品成套组装出厂，大大方便了现场的安装，在现场只需接上电源，水管，即可投入运行，可大大节省基建投资及安装费用。（2） 热效率高，输送方便，损失少。电锅炉运行热效率在95%以上。启停调节方便，比煤锅炉更能节约能源。 a） 工业燃煤锅炉厂房全貌 b) 蓄热电锅炉

9、图2 燃煤锅炉与电锅炉实景对比图（3） 自动化程度高、运行安全可靠。一般电锅炉都采用自动控制，快速平稳的控制电加热管组的循环投切。并且具有漏电保护、短路保护、过电流保护、过电压保护、压力超限保护、水位过低保护等多项保护功能。电锅炉的产品实现了机电一体化，不需专职锅炉运行工、节省费用，避免了人为因素的影响而发生事故。（4） 保护环境，造福大众。电锅炉不会排出如二氧化硫、二氧化碳等有害气体，无黑烟、灰尘，没有废物需要处理，无噪声、无污染，从环境保护角度来看，最为优越。（5） 适用范围广。电锅炉产品规格品种多，可满足各种用途、各种环境和各种条件下的需要。还可根据用户的特殊要求进行加工订货。（6） 无

10、燃料运行费用。我国的煤炭分布非常不均衡，“西多东少”、“北多南少”使煤炭基地远离了煤炭消费市场。北煤南运，西煤东运的格局，加剧了远距离输送煤炭的压力，带来了一系列问题和困难。电锅炉的广泛使用，不但在消除的运费用，而且还很大程度缓解了我国煤炭运输压力。电锅炉结合控制器操作，实现人机对话，通过显示屏上的功能键可以查核、设定和修改各种调节参数。锅炉内电加热管与炉体采用法兰连结，拆装方便，便于维护保养。可以说，电锅炉比传统的燃煤锅炉具有更好的综合性能和性价比。表2 燃煤锅炉与电锅炉的经济效益比较 项目煤锅炉电锅炉直热式蓄热式热 功 率0.7MW (6 千卡/小时)0.7MW0.7MW燃 料 性 质煤电

11、电燃料发热值5 千卡/千克860千卡/千瓦小时860千卡/千瓦小时锅炉热效率35%95%98%燃 料 能 量240千克/小时734千瓦/小时734千瓦/小时燃 料 价 格0.25元/千克0.3元/千瓦小时0.18元/千瓦小时采暖季每平方米能耗费用7.2元28.19元15.85元锅炉使用年限5年15年15年燃料及炉渣运费8000元0元0元年工资费7200元（4人*450元*4月）0元0元占地面积锅炉80 m210 m210 m2堆煤、渣场50 m20 m20 m2配 电 室0 m230 m230 m2烟囱及除尘15 m20 m20 m2注：表中0.7MW即为1吨锅炉标准热功率，煤锅炉和电锅炉以供

12、暧面积以10000 m2，采暧以每天10小时计算，采暧季为4个月。因各地区电价参数不同，此表数据仅供参考。从表2中可以看到燃煤锅炉的热效率还没有电锅炉的一半，使用寿命只有电锅炉的1/3。燃煤锅炉因为用的是煤炭，不但污染环境，而且还需要投入燃料及煤渣的运输费、工资费、排烟除尘费、维修费、排污费，且使用面积上也占很大劣势。可见电锅炉比煤炭锅炉在投资和运行中占很大优势，最重要的是非常的环保。四、市场前景1、我国电力工业的长足发展为电锅炉的应用创造了条件我国电力工业经过持续发展，不仅解决了制约国民经济高速发展的瓶颈问题，部分地区甚至出现电力过剩的情况。同时由于用电不均衡，电网的峰谷差进一步拉大，而我国

13、电网调峰能力严重不足，降低了发电机组运行效率，造成能源浪费，同时也影响供电安全和质量。为了解决这些问题，国家电力部门制定分时电价政策，鼓励使用低谷电，以有效缓解电网调峰压力，达到“削峰填谷”、节约并合理使用能源的目的。据悉，北京早在2002年11月份出台电采暖低谷用电优惠办法：电采暖用户在每年11月1日至次年3月31日间享受低谷用电优惠，低谷时段为晚23：00至次日早7：00，电采暖用电一律按0.2元/千瓦时计费。这个价格只有居民生活电价的45.5%。国家电力部门制定分时电价政策，鼓励使用低谷电采暖，以有效缓解电网调峰压力，也为电锅炉的应用创造了条件。 表3 北京市电网季节性峰谷分时销售电价表

14、（2006年）用电分类电压等级高峰平段低谷大工业非优待1-10千伏0.74650.60250.318535千伏0.72850.58550.3095110千伏0.71750.57450.3015220千伏及以上0.70950.56850.2995优待1-10千伏0.72550.59150.318535千伏0.70750.57450.3095110千伏0.69650.56350.3015220千伏及以上0.68850.55750.2995普通工业不满1千伏1.02950.72150.31651-10千伏1.01950.71150.307535千伏及以上1.00850.70050.2995非工业不满

15、1千伏1.01250.70450.29951-10千伏1.00250.69450.290535千伏及以上0.99150.68350.2825商业用电不满1千伏1.15150.79750.34151-10千伏1.13950.78750.334535千伏及以上1.13850.78750.3345非居民用电不满1千伏1.14350.79250.33951-10千伏1.13150.78150.332535千伏及以上1.13050.78150.3325农业用电不满1千伏0.74300.51600.30501-10千伏0.73300.50600.294035千伏及以上0.72200.49600.2860由

16、表3可见，如果采用蓄热式电锅炉，利用谷值电（即在用电低谷时段启动电锅炉加热，平段保温，高峰不用电），可大大地降低了运行费用，而且还对电网的供电起到了移峰填谷的作用，有效的解决了污染、锅炉效率低和运行费用高的问题。2、我国的现行能源、环保政策为电锅炉的发展提供了机遇受能源结构的限制，我国长期以来执行以煤为主的能源政策。但过多的使用煤炭，特别是作为燃煤大户的工业锅炉普遍存在单台容量小、热效率低(60%70%)的缺点，不仅浪费了宝贵的能源，而且造成严重的煤烟型环境污染。国家有关部门为了解决环境污染问题，在加大环保力度的同时，适时调整能源政策，大力推广清洁燃烧技术，推广使用燃气及电热锅炉。北京市政府就

17、把推广使用电锅炉作为解决首都环境污染的措施之一。目前，北京市有2.5万台在役锅炉，其中2t/h(1.4MW)以下锅炉占60%70%，且绝大部分处于北京重要建设的无燃煤区内。用燃气改造这些锅炉，主要的困难是燃气资源不足，而用电作为清洁二次能源，技术上是完全可行的，经济上用户也可以承受。我国大中、沿海开放城市也存在类似的情况，在当地政府以及供电部门的大力推动下，电锅炉的市场需求呈增长态势。3、存在的市场需求随着社会对环保意识的增强，政府和居民也在环境治理方面给予高度关注，各项环保政策及法规也已相继出台，改变能源结构，推广清洁能源已刻不容缓。而电锅炉具有优越的环保性能和高效率、全自动、运行安全、调节

18、灵活等特性，将在二次能源使用中成为不可替代的主力军之一。锅炉的使用，对发电厂而言，低谷时段的电可以取得经济效益降低发电成本；对供电企业而言，可以提高售电量，增加售电收入；对于客户而言，使用低谷电可以节约支出；社会受益最大，达到了清洁、环保的目的。电锅炉的大规模推广和使用，实现了发，供、用的“三赢”，可以说，这是需求侧管理的最优表现。目前世界电锅炉市场上出现了一些新产品，例如：日本的热泵型锅炉，市场占有份额正在迅速增；韩国的低温热水地板供暖用的电锅炉，其产量在2001年居世界第一（俄罗斯的电加热锅炉产量占世界第二位）。这些电锅炉的使用，在用电便利的小型办公、生活小区以及环保要求严格的风景区、旅游

19、胜地、沿海开放城市的宾馆、娱乐等场所存在潜在的市场机遇。随着设计的小型化、精细化和自控程度的提高，将来一些绿色小区和别墅都会对电锅炉有一定程度的市场需求。目前，我国沿海发达城市已无一台燃煤锅炉，北京“煤改电”工程中，二环以内25万平米居民将改为电采暖。更多城市已经在逐步实施控制使用高污染染料，限期使用清洁能源，可以说建设“资源节约型、环境友好型”的机遇再一次为电热供暖带来了希望，因此，电锅炉有着极大的社会推广价值及效益。五、技术方案燃煤锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。例如水冷壁、过热器、省煤器等吸热的部分可以看成是锅；而炉膛、燃烧器、燃油泵，送、

20、引风机可以看成是炉。煤锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。而电锅炉是靠电器元件通电后达到加热目的，它没有燃烧，不排出黑烟、灰尘，不排出二氧化硫、二氧化碳等有害气体，没有废弃物。从两种锅炉的系统、工艺原理和结构来看（如图3、图4），把原燃煤锅炉通过技术改造成电锅炉过程中，有改造技术复杂，过程繁琐，改造费用高，且国内外无成熟的改造技术支持等缺点，所以不建议采用。可根据原燃煤锅炉出力等技术参数彻底淘汰燃煤锅炉，买一台同样效果的电锅炉。图3 燃煤锅炉工艺流程图和炉内燃煤的工艺原理1、电锅炉的结构电锅炉的结构与原理

21、。电锅炉实际上只有锅而没有炉，没有燃烧时发生化学反应的炉膛。电锅炉本体主要由钢制壳体、电加热管、进出水管及检测仪表等组成。电锅炉的加热方式有电磁感应加热方式和电阻式管状电热元件加热方式两种。由于电磁感应加热方式为间接加热，因而热效率较低，约为96。而电阻加热方式热效率高，可达98。采用电阻式管状电热元件加热方式，其电气特点是锅炉中的水不带电，在结构上易于叠加组合，控制灵活，更换方便。所以目前电锅炉基本上都采用电阻加热方式加热电加热管。电加热管是电锅炉的心脏，其性能好坏直接关系到电锅炉性能的好坏。电加热管一般选用管状形式，由金属管、电热丝、引出棒、连接座和填料等组成。一般情况下,电加热管使用寿命

22、在10000-30000小时。电加热管的使用寿命主要取决于电加热管的材料,表面热负荷和用户的运行治理水平。2、电锅炉的控制技术电锅炉控制柜与电锅炉配套供给，作为电锅炉的控制装置。控制柜主要由柜体、低压断路器、交流接触器、电脑控制器、测量仪表等组成，与电锅炉配套的蓄热水泵、循环水泵、补水泵等的控制装置一般单设电控柜（箱），根据用户要求也可装在电锅炉控制柜中。小型电锅炉可与控制柜作成一体，以减小电锅炉房建筑面积。图4 电锅炉工艺流程图专用电锅炉电脑控制器为一体化机箱，触摸屏操作。触摸屏可显示电加热管的运行状态和锅炉系统运行模拟图。还可用数码方式显示温度、压力等参数值,并设有全方位的在线帮助,多级中

23、文弹出式菜单和故障维修指南,适合任何层次的操作人员使用。电加热管采用了现代先进的模糊控制技术，能够快速平稳地控制加热组循环投切，提高加热管使用寿命。电加热管组投切动作采取间隔控制，降低对电网的干扰。国内电锅炉的控制方式有四种：（1）手动。温度显示控制仪表控制，并有温度显示；（2）顺序控制器或PLC控制。温度显示控制仪表控制，并有温度显示；（3）完全用PLC控制，包括温度输入模块和显示单元（液晶显示或触摸屏显示）；（4）专用电锅炉电脑控制器控制，并有温度显示。由于其控制性能好，功能全，性价比高，得到了普遍应用。3、电锅炉房的电气设计电锅炉房设计，在我国还是一个新课题。电锅炉房的主要设备有:电锅炉

24、本体，电锅炉电控柜，蓄热水箱、蓄热水泵、循环水泵、补水泵及其控制箱，软水器等（如图4）。一般电锅炉房的电气设计包括电源设计、配电系统线路设计、热工检测系统设计及照明设计等。照明设计与一般锅炉房设计相同，这里不作介绍。主要对电源设计、电锅炉房的线路设计作一介绍。（1）电源设计 变压器台数及容量的选择。对于较大容量电锅炉房，应专设变配电所。为减少电能损耗、便于接线和节省投资，变配电所应邻近电锅炉房。容量较小的电锅炉房可由原有的公用变电所供电。专用变压器容量或由公用变电所提供的容量应满足电锅炉、蓄热水泵、循环水泵、补水泵等设备的总用电量要求，并应考虑10-20的富裕量。多台电锅炉可共用一台变压器,但

25、不能将多台变压器供一台电锅炉。如电锅炉房设置两台700KW电锅炉，则应配置两台800KW变压器。 变配电所低压配电柜配电开关及线路要求。变配电所低压配电柜配电开关及线路应与电锅炉房的用电负荷容量相匹配。如有两台700KW电锅炉，变配电所低压配电柜应设置两个1500A的低压断路器和两条配电线路引至电锅炉房。配电线路可采用带N线和PE线的五芯电缆，如变配电所邻近电锅炉房，可采用封闭式母线槽。如蓄热水泵、循环水泵、补水泵等附属设备单设控制箱，但用电量与电锅炉相比很小，供电电源线路可由电锅炉控制柜引接。（2）电锅炉房的线路设计 电力线路设计。电锅炉控制柜至电锅炉电加热管的电力线路一般采用四芯YJV交联

26、聚氯乙烯铜芯电缆或四根BV铜芯塑料电线，其中一根为PE线。电缆或电线敷设方式一般采用穿钢管埋地敷设，也可采用电缆桥架敷设或地沟敷设。 控制线路主要是蓄热水泵、循环水泵、补水泵等附属设备单设控制箱时，电锅炉控制柜与附属设备控制箱之间的控制及联锁线路，一般采用1.5平方毫米的BV铜芯塑料电线。敷设方式可采用在地坪下穿钢管暗埋。一般锅炉房设有软化水装置，其用电量不大，在软化水装置四周墙上设置一个三孔电源插座即可。图5 自储能电锅炉机组设备和电锅炉实图 电锅炉控制柜布置设计。电锅炉容量较大、台数较多的电锅炉房，电锅炉控制柜、水泵控制柜及自动化控制台等应设在控制室内。如改造工程由于条件限制，单独设置控制

27、室有困难，或电锅炉容量较小、台数又很少时，电锅炉控制柜和水泵控制箱也可设在电锅炉房内，但应远离水泵和水处理设备，并设置50-100mm的基础。容量大的电锅炉控制柜一般为离墙安装，单面（正面）操作，双面开门维修。根据10kV及以下变电所设计规范GB5005394规定，背面离墙距离应不小于1000mm，正面操作距离应不小于1500mm。容量较小的电锅炉控制柜可靠墙安装，正面操作距离不应小于1500mm。 接地系统设计。接地系统型式应采用TN-S系统。电源进线N线应作重复接地。电锅炉控制柜、水泵控制箱、电锅炉、水泵及其它电气设备的金属外壳、电缆电线穿线管等均应靠接地。接地电阻要求小于1。4、电锅炉的

28、其他注意事项（1） 电锅炉的水处理。从一些电锅炉更换下来坏的电热管进行分析，这些电热管都是套管被击穿了，而套管有明显的氧化现象。用户在使用中为了节省开支，几乎都没有采取除氧措施。因此，不管是大锅炉，还是小锅炉，尤其是热水炉，都应该进行除氧。（2） 电锅炉房的蓄热。其运行模式是：当低谷供电时，开启所有的锅炉，满负荷运行将蓄热池内的水加热至最高温度，同时也直供部分这期间需要运行的用热设备，低谷电过后，停炉。然后将蓄热水池的水通过热交换器送到各用热点。通过计算，在非寒冷时间，蓄热热量可以基本满足所有非谷电期用热，在寒冷季节，则蓄热量主要供高峰电期间的用热，不够部分，在平谷电期间直供。但目前市场上电锅

29、炉与蓄热水泵、循环水泵、补水泵等附属设备等不是由同一厂家，而是由几个厂家配套供货，造成水泵控制箱与电锅炉控制柜不匹配。根据控制要求，电锅炉与蓄热水泵之间应互相联锁，但由于蓄热水泵控制箱没有考虑，这给施工安装带来很大的麻烦。建议订货时，电锅炉和蓄热水泵、循环水泵、补水泵等附属设备及其控制箱应尽量由电锅炉供货商配套供货，水泵的控制装置最好集成到电锅炉控制柜中，由电脑控制器集中控制，即方便了安装接线，操作维护，又减少了故障，提高了安全可靠性。六、结论通过以上分析可以看出燃煤锅炉改为电锅炉的是完全可行的，并且电锅炉在应用上采用智能控制，操作安全稳定，热效率远远高于燃煤锅炉，根据使用年限的不同，电锅炉的综合投资要比燃煤锅炉低，虽然运行费用高于燃煤锅炉，但燃煤锅炉的日常污染处理费，环保费却不可低估。因此，电锅炉的综合效益要明显优于燃煤锅炉，从目前全国各地锅炉实际发展趋势来看，在政策支持下，利用低谷电的价格适中，电锅炉正以其占地少，自动化程度高，无污染，综合效益好等优点逐步取代燃煤锅炉。锅炉的广泛使用，对发电厂而言，低谷时段的电可以取得经济效益，降低发电成本；对供电企业而言，可以提高售电量，增加售电收入；对于客户而言，使用低谷电可以节约支出；社会受益最大，达到了清洁、环保的目的。电锅炉的大规模推广和使用，实现了发、供、用的“三赢”。