原件煤气发生炉和天然气的经济性分析.docx
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原件煤气发生炉和天然气的经济性分析
煤气发生炉和天然气的经济性分析
淄博城市燃气（沂源）有限公司
2011年9月17日
目录
1、总论…………………………………………………………...3
2、天然气和发生炉煤气的宏观比较…………………………...5
3、天然气和发生炉煤气的具体经济性比较…………………...8
4、总结…………………………………………………………….12
一、总论
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对环境质量的要求也进一步提高。
党中央国务院，也从科学发展的角度出发，对我国的工业发展提出了更高的要求。
两会期间国务院提出了加大了对节能减排的力度，鼓励使用清洁能源。
另外，《产业结构调整目录》中明确要求禁止使用一段式（含一段半式）冷煤气发生炉，禁止使用二段式水冷（洗）式煤气发生炉。
根据国家发改委《节能减排综合性工作方案》要求：
“加快淘汰落后生产能力。
在国家产业政策指导下，使用清洁的天然气作为燃料是大势所趋和势在必行的。
取缔“高耗能、高污染”的一个重要原因就是以煤为直接燃料而造成的成本的浪费和治理的困难。
煤的热能利用率低和燃烧产物的复杂性是造成这种现象的根本之所在。
煤气中硫的含量相当的高，硫对产品和人体的危害很大。
煤气成分的不确定也造成了其热值的波动，从而给温度控制和产品质量造成了一定的影响。
天然气以其组成稳定、热值高、其产物对环境没有危害，而被称为最洁净的能源之一。
而其来源广泛，储藏量大、运输加工成本低使其成为越来越受人们青睐的燃料产品。
天然气素有绿色能源之称，是清洁高效的优质燃料。
城市居民和工业使用天然气作为燃料，可以减少对城市的环境污染，提高城市的整体水平。
为了减少环境污染，国家相关部位颁布了许多鼓励使用天然气的政策，制定了发展天然气事业的规划。
国外的发展经验表明天然气的广泛应用将带来社会和经济效益的显着提高，同时对环境的改善将带来不可估量的作用。
二、天然气和气化炉煤气的宏观比较
天然气和发生炉煤气都可作为锅炉供热的燃料，但两者在性能上是有一定差别的，仅从以下几点予以比较：
1、物化性质比较
1）热值
天然气的热值为9000kcal/m3；
一段式发生炉煤气热值约为1258kcal/m3。
即1m3t天然气相当于7.15m3一段式发生炉煤气。
两段式发生炉煤气的平均热值约为1400kcal/m3。
即1m3天然气相当于6.43m3两段式发生炉煤气。
2）毒性
天然气的主要成分为CH4（98%以上），CH4无毒，对人体没有危害，而且密度比空气小得多，极易向上扩散。
即使发生泄漏也不易聚集，发生危险。
而发生炉煤气的主要成分发是CO、H2、N2,其中CO的毒性很大，而且无色无味，不易扩散。
达到一定浓度后，人一旦吸入，轻者发生头痛、反应迟钝、昏厥，重者有发生窒息的危险。
并且其平均密度和空气很相近，极易发生聚集达到爆炸极限而发生爆炸。
由于煤中硫的含量相当的高，其生成的煤气中必然含有一定量的含硫化合物如H2S、SO２等，对长期从事发生炉操作的工人的健康有相当大的危害。
另外煤中大分子有机化合物含量较高，在制气的同时会挥发出如笨、甲苯、萘、蒽等一系列致癌物质，对长期在其环境下的工人的健康有很大危害。
两种燃气成分组成如下表
CH4
C2H6
C4H10
CO
H2
CO2
O2
N2
总计
天然气
99.14
0.03
－
－
－
0.2
－
0.63
1
发生炉煤气
1.8
－
0.4
30.4
8.4
2.4
0.2
56.4
1
３）安全
可燃气体与空气混合后遇明火能发生爆炸的浓度范围，称为燃气的爆炸极限。
燃气在空气中的含量低到不能发生爆炸的限度，称为爆炸下限，燃气在空气中的含量高到不能发生爆炸的限度则称为爆炸上限。
各种燃气的爆炸极限如下：
燃气类别
爆炸下限（%）
爆炸上限（%）
天然气
5
15
人工煤气
5—20.7
31—73
液化石油气
1.5
9.5
有上表可知天然气和煤气相比爆炸极限要小的多，故不易发生危险。
4）对工艺的影响
煤由煤气发生炉制成煤气，其含有的各种杂质也发生变化进入煤气。
主要有害成分有H2S、SO２、C６H６、甲苯、二甲苯、萘、蒽、菎等。
其中含硫化合物对产品的质量（尤其是冶金、铸造、机械加工、陶瓷等行业的产品）造成恶劣影响。
其中主要可燃成分CO和H2会因操作条件的变化，其相对含量发生变化。
从而造成火炉温度的改变。
天然气主要成分为CH4（大于９８％），杂质已在进气站前完全过滤。
燃烧放出的热量稳定，不会造成火炉温度的波动。
燃烧生成的产物为CO2和H2O，对产品没有任何危害。
5）污染
煤中的硫份经气化、燃烧生成SO2，如果不经处理排入大气，会造成一系列的污染，而且很难消除。
从气化炉出来的煤气如果不经过滤直接燃烧，将带来大量的粉尘污染空气。
煤在进入气化炉前，需要进行筛分和洗煤，也将造成大量粉尘和污水，如果不经处理也会将造成大量污染。
气化生成的炉渣如果处理不当不仅很占用土地，更将造成进一步的污染。
天然气在这方面有很大优势，其燃烧只生成的CO2和H2O，对环境没有任何污染。
因此也被誉为最清洁的能源。
这一点也是国家近年来大力推行天然气的主要原因。
2，运营
1）操作与管理
发生炉煤气需要专业操作工操作煤气发生炉。
煤气发生炉属于二类设备，国家对这类设备有相当高的安全要求。
所以企业对这类设备和相关人员的管理难度要大得多。
不连续供气的煤气发生炉在使用前需要预先点燃，使用完毕后炉膛的温度需要自然冷却，所产生煤气的需要放空处理或者点燃。
这就造成了能源的浪费和环境的污染。
对于天然气并不存在这样的问题。
其一，天然气有天燃气公司直接供气，经公司的调压站调压后可直接通入火炉燃烧，不需要二次加工，而且随用随开，随关随停。
其二，企业只需对火炉工进行简单的培训即可完成操作。
其三，企业减少了很大的安全隐患（煤气发生炉），对这一方面的投入也相对减少。
2）投资
若使用煤气，用气量小的企业也需要建煤气发生炉一座，火炉一座，储煤仓库一座、分煤装置一台、洗煤装置一套、煤气过滤装置一套、废气处理装置一套。
而用气量大的的企业一般需要煤气发生炉1-4台，另设1台备用，火炉若干座，储煤仓库一座、分煤装置一台、洗煤装置一套、煤气过滤装置若干套、废气处理装置一套。
而天然气仅仅只需建调压站一座。
二、天然气和发生炉煤气的具体经济比较
下面以直径为2.4m的一段式煤气发生炉和直径为2.6m的两段式煤气发生炉为例与天然气进行比较：
1.发生炉煤气的工作条件
一年工作300天；
每天工作10个小时；
使用煤料以无烟煤计，价格按1300元/t;
煤气发生炉工作状况
种类
项目
一段式煤气发生炉（炉膛直径2.4m）
两段式煤气发生炉（炉膛直径2.6m）
年工作日数
300d
300d
日工作小时数
10小时
10小时
无烟煤价格
1300元
1300元
燃料消耗量kg/h
1280
1250
产气率m3/t
2700
3040
煤气产量m3=/h
3450
3800
设备价格/万元
30
80
安全使用年限/年
8
8
年耗煤量/吨
3840
3750
年产气量/m3
10368000
11400000
原煤所需资金/万元
499.2
487.5
煤气热值kcal/m3
1258
1400
2．气化炉和天然气相关设备的费用的比较
1）员工配置
每台气化炉配操作工4名，月薪1500元
每年共支付资金7.2万元；
天然气的运行需要操作工2名，巡线员2名，月薪1500元。
每年共付工资7.2万元。
2）设备运营维护费用
气化炉的维修保养费用以每年2万元计算；
设备损耗费用6万元（两段式煤气发生炉为10万元/年）；
每台风机每年耗电以8400元/年计（P=4kw·h）；
每年消耗水所需费用1.35万元；
煤的预处理费用（包括筛分，洗煤和储存）10万/年，相关设备费用4万；
灰渣处理费用2万元/年；
总计，一段式为33.4万元；两段式为37.4万元；
天然气的设备运营仅需流量计维护费用3000元/年。
总计，年运行费用7.5万元。
如下表所示
一段式煤气发生炉（炉膛直径2.4m）
两段式煤气发生炉（炉膛直径2.6m）
天然气
维修保养费万元/年
2
2
0.3
设备损耗费万元/年
6
10
0
电费元万/年
0.85
0.85
0
水费万元/年
1.35
1.35
0
预处理费万元/年
10
10
0
预处理设备维护费万元/年
4
4
0
灰渣处理费万元/年
2
2
0
工人工资万元/年
7.2
7.2
7.2
总计万元/年
33.4
37.4
7.5
3）运营成本分析
一段式煤气发生炉每年耗煤3840t；
两段式煤气发生炉每年耗煤3750t；
每吨煤以1300元计（无烟煤）。
一段炉运营维护所需费用为33.4万；
两段炉运营维护所需费用为37.4万；
一段式煤气发生炉每年运营所需资金532.6万元；
两段式煤气发生炉每年运营所需费用524.9万元；
炉型
项目
一段式煤气发生炉（炉膛直径2.4m）
两段式煤气发生炉（炉膛直径2.6m）
年耗煤吨/年
3840
3750
煤价元/吨
1300
1300
用煤费用万元/年
499.2
487.5
设备运营费用万元/年
33.4
37.4
总计万元/年
532.6
524.9
由于没有相关储气设施和调峰设备所以不能连续供气，需要预先点炉，煤气使用完毕需要放空处理，这就大大降低了煤气的利用效率。
一段式发生炉煤气的热值利用效率为0.72；
两段式发生炉煤气的热值利用效率为0.75；
而天然气可以做到随用随开，随关随停。
热值利用效率为0.95；
综上分析，有如下表格：
天然气和发生炉煤气热值利用情况分析表
一段式煤气发生炉（炉膛直径2.4m）
两段式煤气发生炉（炉膛直径2.6m）
天然气
热值kcal/m3
1258
1400
9000
天然气/煤气
7.15
6.43
1
利用率
0.72
0.75
0.95
原价格/元
0.514
0.46
3.6
年产气量/m3
10368000
11400000
——
实际用气量/m3
7464960
8550000
——
实际价格/元
0.713
0.614
3.6
消耗天燃气量/m3
1099000
1399689
——
节省费用/元
1369600
210120
——
3）配套设备费用
一段式煤气发生炉的市场价约为30万，相关辅助设施的费用约13万；
两段式煤气发生炉的市场价约为80万，相关辅助设施的费用约13万
若使用天然气，建调压站所需费用仅为16万元，配套费用需约55万元，共计71万。
煤气发生炉和天然气初期所需投资对比如下
天然气和煤气发生炉项目投资对照项目表
种类
项目
一段式煤气发生炉（炉膛直径2.4m）
两段式煤气发生炉（炉膛直径2.0m）
天然气
煤气发生炉/万元
30
80
0
储煤仓库/万元
2
2
0
分煤装置/万元
5
5
0
洗煤装置/万元
3.5
3.5
0
煤气过滤装置/万元
1
1
0
废气处理装置/万元
1.5
1.5
0
燃气配套费/万元
0
0
71
总计/万元
43
93
71
若改用天然气，一段式煤气发生炉需1年时间即可收回所有成本。
若改用天然气两段式煤气发生炉一般需8年才能回收成本。
两段式煤气煤气发生炉初期投资过大，一般不适用于中小企业，使用煤气短期内成本难以回收。
若使用天然气减少了初期投资，可以大大节省投资成本。
减少了企业资金的回拢的难度。
综上分析，天然气相对于气化炉煤气煤气的优越性已经明显。
具体费用见下表：
一段式发生炉煤气
两段式发生炉煤气
天然气
设备投资/万元
30
80
16
辅助设备/万元
13
13
55
总计/万元
43
93
71
年节省费用/万元
129.46
13.512
0
资金回收年限/年
1
8
0
4）环保投资
煤炭中含有的硫经气化炉气化转化为H2S、SO2等含硫化合物，如果直接燃烧不但对生产工艺造成恶劣影响损害产品质量，而且生成的尾气如果直接放入大气将进一步造成环境污染。
所以在工艺对燃气含硫量要求较高或环境对尾气含硫量有要求时就必须加装脱硫装置。
脱硫装置一般采用10A型脱硫箱或脱硫塔。
进脱硫箱前一般需要先除萘。
煤气净化标准进干箱的萘含量，冬季应＜50mg／m3，夏季应＜100mg／m3。
所以进脱硫箱的煤气中灰尘、焦油、萘等杂质含量应符合城市煤气规范要求。
干法脱硫后的煤气净化度较高，一般可使煤气中硫化氢含量小于20mg／Nm²，达到工艺要求。
当煤气中硫化氢含量较高时，可先经湿法脱硫进行初脱，然后配置干法脱硫，当硫化氢含量小于3g／Nm3时，通过在脱硫箱内填装高效脱硫剂，也可达到工业煤气质量标准。
成套脱硫设备现行市场价为40万元；
配套除萘装置价格约为10万元；
其它配套费用约10万元；
安装费用10万元；
总计70万元。
天然气的燃烧产物为CO2和H2O，对环境没有任何危害，不需要再加装任何装置，即可达到理想燃烧效果。
3.投资分析
1）初期投资
天然气初期投资
初装费55万
调压站费16万
共计71万；
一段式煤气发生炉的初期投资为43万；
两段式煤气发生炉初期投资93万；
2）运营成本
一段式发生炉煤气（2.4m）532.6万；
两段式发生炉煤气（2.6m）524.9万；
天然气相对于一段式煤气发生炉403.14万；
天然气相对于两段式煤气发生炉511.4万；
从后期运营来看，天气可以为企业节省大批开支，减小生产成本，增大了企业的利润空间，提高了企业的生存能力。
天然气和发生炉煤气投资分析汇总表
种类
项目
一段式煤气发生炉（炉膛直径2.4m）
两段式煤气发生炉（炉膛直径2.6m）
天然气（参照一段发生炉热值）
天然气（参照两段发生炉热值）
年产气量/m3
10368000
11400000
1450000
1772939
实际用气量/m3
7464960
8550000
1099000
1399689
初期投资/万元
43
93
71
71
年运行费用/万元
532.6
524.9
403.14
511.388
节省费用/万元
129.46
13.512
0
0
资金回收年限/年
1
8
0
0
天然气不仅直接经济成本低于发生炉煤气，而且更重要的是在工艺和环保方面天然气的经济效益远远大于发生炉煤气。
从长远来看天然气有着得天独厚的优势。
其取代煤气也是势在必行的。
由此观之，天然气良好的社会和经济效益对企业的发展有着不可估量的作用。
四、总结
从我国现阶段的能源利用水平来看，现在对煤炭的利用还仅仅停留在很原始的水平上。
对煤炭如此粗放的利用和开采不仅污染了环境，而且从长远来看也是对我国能源战略储备的浪费。
如果不能统筹兼顾的发展，能源危机将会是我国未来经济发展经济最大障碍。
“清洁，高效，节能”是天然气所独有的优势，所以天然气可以在相当长的一段时间内成为我国能源结构调整的理想替代能源。
天然气组分单一，燃烧稳定，产物地环境没有危害，而且流程简单，易于控制，是现阶煤炭的理想替代燃料。
我国天然气的储量也相当可观。
随着国家“西气东输”“俄气南输”“川气东输”等一系列大型天然气项目的建成，对维持我国天然气的稳定供应提供了很好的平台。
一个有责任心的企业，一个有长远目光的企业，都会从社会全局出发，响应国家号召，从自身做起，为社会的发展和人们生存环境的改善做出自己的努力。
2011年九月十七日
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