在環(huán)保政策趨嚴(yán)的當(dāng)下,以秸稈、木屑、生物質(zhì)顆粒為燃料的生物質(zhì)鍋爐,因污染小、原料可再生,成了不少企業(yè)和園區(qū)的供暖、生產(chǎn)用熱選擇。但很多人好奇:用它產(chǎn)生一噸蒸汽,到底要花多少燃料錢(qián)?要算清這個(gè)賬,得從 “燃料怎么用”“蒸汽需要多少熱” 這兩個(gè)核心問(wèn)題一步步拆解。
一、先明確:產(chǎn)一噸蒸汽需要多少熱量?
要算燃料成本,首先得知道 “把水變成一噸蒸汽,到底要多少熱量”。我們?nèi)粘S玫乃蠖嗍浅兀s 20℃),要把它變成能供生產(chǎn)、供暖的飽和蒸汽(工業(yè)常用壓力下,溫度約 100-190℃,這里按常見(jiàn)的低壓蒸汽算),需要經(jīng)歷 “加熱到沸騰”“沸騰后變成蒸汽” 兩個(gè)階段,這兩個(gè)階段都要吸收熱量。
經(jīng)過(guò)行業(yè)常用測(cè)算,1 噸 20℃的常溫水,加熱成 1 噸標(biāo)準(zhǔn)飽和蒸汽,大約需要吸收 60 萬(wàn)大卡的熱量(專(zhuān)業(yè)上叫 “熱量需求基準(zhǔn)值”)—— 簡(jiǎn)單理解就是,無(wú)論用什么鍋爐,要造一噸蒸汽,至少得 “湊夠” 這么多熱量,差別只在這些熱量從哪里來(lái)、有多少會(huì)浪費(fèi)。
二、需要燒多少生物質(zhì)燃料?
生物質(zhì)鍋爐的熱量來(lái)自燃料燃燒,可燃料燒出的熱量不會(huì) 100% 都用來(lái)造蒸汽 —— 一部分會(huì)從煙囪隨煙氣跑掉,一部分會(huì)通過(guò)鍋爐外殼散熱,真正能用到 “加熱水變蒸汽” 的熱量占比,就是 “鍋爐熱效率”。目前主流生物質(zhì)鍋爐的熱效率在 80%-85% 之間,比如一臺(tái)效率 82% 的鍋爐,意味著燃料燒出的 100 大卡熱量里,有 82 大卡能真正用來(lái)產(chǎn)蒸汽,剩下 18 大卡會(huì)損耗。
接下來(lái)要結(jié)合燃料本身的 “熱量密度”(也就是 “熱值”,指 1 公斤燃料完全燃燒能釋放多少熱量)。生物質(zhì)燃料的熱值差異較大:松散的秸稈(比如玉米稈、麥稈)含水量較高,熱值約 3000-3500 大卡 / 公斤;干燥的木屑熱值稍高,約 3800-4200 大卡 / 公斤;壓制成型的生物質(zhì)顆粒(含水量低、密度大)是目前最常用的,熱值穩(wěn)定在 4000-4500 大卡 / 公斤。
有了 “蒸汽熱量需求”“鍋爐熱效率”“燃料熱值”,就能算出燃料消耗量。舉個(gè)最常見(jiàn)的例子:用熱值 4200 大卡 / 公斤的生物質(zhì)顆粒,鍋爐熱效率 82%,那么產(chǎn)一噸蒸汽需要的燃料量就是:60 萬(wàn)大卡(蒸汽熱量)÷(4200 大卡 / 公斤(燃料熱值)×82%(熱效率))≈174 公斤。
如果換用熱值較低的秸稈(比如 3300 大卡 / 公斤),鍋爐效率按 80% 算,燃料量就會(huì)增加到:60 萬(wàn)大卡 ÷(3300 大卡 / 公斤 ×80%)≈227 公斤 —— 很明顯,燃料熱值越低、鍋爐效率越低,需要燒的燃料就越多。
三、一噸蒸汽要花多少錢(qián)?
燃料成本 = 燃料消耗量 × 燃料單價(jià),而生物質(zhì)燃料的單價(jià)受原料、地區(qū)、運(yùn)輸距離影響很大。目前市場(chǎng)上,生物質(zhì)顆粒的價(jià)格普遍在 800-1200 元 / 噸(優(yōu)質(zhì)木屑顆粒貴,秸稈顆粒便宜);松散秸稈的價(jià)格約 300-500 元 / 噸(但體積大、運(yùn)輸成本高,且鍋爐需配套粉碎設(shè)備,實(shí)際用得少)。
還是以最常用的生物質(zhì)顆粒為例:如果顆粒單價(jià) 1000 元 / 噸,前面算出的消耗量是 174 公斤(也就是 0.174 噸),那么一噸蒸汽的燃料成本就是 0.174 噸 ×1000 元 / 噸 = 174 元;如果顆粒單價(jià)漲到 1200 元 / 噸,成本就會(huì)變成 0.174 噸 ×1200 元 / 噸≈209 元;若用單價(jià) 800 元 / 噸的普通顆粒,成本則低至 0.174 噸 ×800 元 / 噸≈139 元。
要是用松散秸稈(單價(jià) 400 元 / 噸),消耗量 227 公斤(0.227 噸),成本就是 0.227 噸 ×400 元 / 噸≈91 元,但要注意:秸稈含水量高時(shí),實(shí)際熱值會(huì)更低,可能需要燒更多燃料,而且秸稈處理、儲(chǔ)存麻煩,適合有本地原料優(yōu)勢(shì)的企業(yè)(比如農(nóng)村周邊的酒廠、養(yǎng)殖場(chǎng))。
四、這些因素會(huì)讓成本 “上下浮動(dòng)”
實(shí)際使用中,你算的成本可能和別人不一樣,關(guān)鍵在于三個(gè)變量:
一是燃料含水量。比如同樣是木屑,含水量 20% 的木屑熱值比含水量 10% 的低約 300 大卡 / 公斤,燒起來(lái)要多耗 10% 左右的燃料,成本自然上升;
二是鍋爐負(fù)荷。如果鍋爐長(zhǎng)期 “吃不飽”(比如只開(kāi) 50% 負(fù)荷),熱效率會(huì)下降 5%-10%,原本燒 174 公斤顆粒能產(chǎn)一噸蒸汽,現(xiàn)在可能要燒 190 公斤;
三是蒸汽參數(shù)。如果需要高壓蒸汽(比如溫度 200℃以上),水變成蒸汽需要的熱量會(huì)增加 10%-15%,燃料消耗量也會(huì)對(duì)應(yīng)增加,成本隨之上漲。
總結(jié):生物質(zhì)鍋爐的成本優(yōu)勢(shì)在哪?
對(duì)比傳統(tǒng)化石燃料,生物質(zhì)顆粒產(chǎn)一噸蒸汽的成本(139-200元)大成生物質(zhì)鍋爐由于出色的熱效率,其成本可以低至100元每噸蒸汽,比天然氣(約 250-300 元)節(jié)省大量成本,且更加環(huán)保 —— 生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)碳排放接近 “零”,不用交環(huán)保稅,也不會(huì)因霧霾天被限產(chǎn),適合對(duì)環(huán)保要求高的地區(qū)和行業(yè)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),只要你能拿到穩(wěn)定、性?xún)r(jià)比高的生物質(zhì)燃料(比如周邊有木材加工廠、秸稈回收點(diǎn)),生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)蒸汽的燃料成本大多能控制在 140-210 元 / 噸,是兼顧環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的選擇。
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