小微企业燃煤锅炉的电能替代改造

刘海峰，谢知寒

（1.国网湖州供电公司，浙江 湖州 313000；2.国网浙江省电力公司，杭州 310000）

我国目前面临着资源相对不足、环境容量有限的考验，实施“以电代煤、以电代油、电从远方来”或将成为我国治理城市雾霾的有力措施。电是优质、高效、清洁的二次能源，其可以在终端能源消费中广泛替代化石能源。据有关资料显示，中国电能占终端能源消费的比重每提升1个百分点，单位GDP能耗可下降4%左右。实施电能替代不但成为节能减排的重要手段，同时也将为电力行业带来新的发展机遇。

浙江湖州市织里镇是全国闻名的童装生产加工基地，有童装生产加工企业12 200家，以家庭作坊式企业为主，由于规模小，这些企业的供热供气设备较乱，仍然有大部分企业使用非标锅炉供热供气，存在着一定的安全隐患，同时燃煤锅炉产生的烟尘、二氧化硫严重污染当地空气。2013年湖州市政府出于安全和环保的考虑，决定对织里镇童装企业在用燃煤锅炉进行重点整治，初步的整治方案是将燃煤蒸汽锅炉改造为电锅炉。湖州供电公司作为技术指导部门和电源提供部门，全面参与了织里小锅炉“煤改电”工程，该项目共治理童装企业小型燃煤锅炉7 600余台，取得了节能减排、空气治理、安全生产等多方面“共赢”的社会效益。

1 改造可行性

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），电锅炉以占地面积小，无噪音，无三废排放，热效率高，安装、操作、维修简单等众多燃煤锅炉无法比拟的优势迅速发展起来。同时“煤改电”的应用将为我国电力行业带来新的发展机遇，电锅炉替代燃煤锅炉，不但成为国际节能减排的重要手段，也将成为我国替代不可再生能源的必然趋势。湖州织里镇小型企业“煤改电”项目由政府主导，供电公司配合，由企业主投资改造资金，项目投资1350万元，年节约标准煤10955t，新增售电量3500万kWh，新增电费收入3311万元，减少烟尘424t、二氧化碳4.42万t、二氧化硫263t。

在进行电能替代改造前，为了让企业主接受改造方向的选择，对可选的4类锅炉替代用能方式进行初投资、运行成本和全生命周期费用的对比分析，具体如表1所示。

表1 4类锅炉各类因素比较

从以上比较中，可作以下分析：①燃气锅炉是4种类型锅炉中运行成本最低的；②从环保的角度来看，燃气锅炉、用电锅炉对环境是无污染的，优于其他2种锅炉；③从配套设施的要求来看，燃气锅炉、用电锅炉节省了大量人力、物力和场地，优于其他2种锅炉；④从使用年限上看，燃气锅炉、用电锅炉使用年限都在15年以上，优于其他2种锅炉；⑤从政府政策方面来看，近些年来由于节能减排、雾霾治理、粉尘污染、矿渣处理等问题，限制燃煤锅炉的应用；⑥在配套设施的需求上，燃煤需要复杂的炉排或煤粉，还有燃煤制备等，而燃气只需要燃烧器和相应管道等，燃油锅炉需要配置储油罐、运输车辆，而用电锅炉需要配置电线电缆等配电设施。

基于对环境、投资、运行费用等多种因素的综合考虑，在本次湖州小微企业燃煤锅炉的改造中使用电能替代的方案。

2 改造技术方案

2.1 电锅炉的基本原理

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，采用电阻式管状电热元件加热方式，加热方式热效率可高达98%。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。电锅炉采用自动控制，快速平稳地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，其电气控制回路如图1所示，改造使用的电锅炉的技术参数：产品型号LDR0.013-0.7；额定功率3～6～9 kW；工作压力0.7 MPa；蒸发量13 kg/h；蒸汽温度171℃；水容积16 L。图1为改造电气原理图。

图1 220 V半自动蒸汽发生器电气原理图（1.5～3 kW）

2.2 改造的技术方案

把原燃煤锅炉通过技术改造成电锅炉过程中，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，所以不宜采用。可根据原燃煤锅炉出力等技术参数彻底淘汰燃煤锅炉，直接更换为相应容量的电锅炉。为了实现电锅炉的正常使用，需要做好以下基础配套的技术方案。

（1）电力设计。为减少电能损耗、便于接线和节省投资，电锅炉应临近配电盘。配电开关及线路应与电锅炉的用电负荷容量相匹配。配变容量应满足电锅炉、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，但不允许多台变压器供一台电锅炉。

（2）土建设计。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《10 kV及以下变电所设计规范》（GB 50053—94）规定，背面离墙距离应不小于1 000 mm，正面操作距离应不小于1 500 mm。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1 500 mm。

（3）接地系统设计。接地系统型式应采用TNS系统。电源进线N线应作重复接地。接地电阻要求小于4 Ω。

2.3 改造方案的优点

（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，方便了现场的安装。

（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。

（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。

（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。

2.4 项目实施流程中应注意的问题

（1）织里镇童装企业在用锅炉全部改为电锅炉后，将给织里镇范围内现有的供电线路和配电设备运行造成很大的压力。

（2）织里镇中小童装企业大多为个体作坊，无专门的电器操作人员，用户普遍缺乏常规的电气知识，大量的电锅炉投入使用所带来的安全隐患较大。

3 效益分析及存在问题

3.1 效益分析

燃煤锅炉平均运行效率仅为60%～65%，织里全镇中小童装企业每年排放烟尘约400 t，二氧化硫约260 t，二氧化碳近4.5万t，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，实施节能减排，织里镇开展了燃煤锅炉专项整治活动，对于不符合标准的燃煤锅炉进行改造。

（1）项目年节约标准煤10 955 t，新增售电量3 500万kWh，新增电费收入3 311万元，节约运行成本。

（2）项目环境效益：减少烟尘424 t，二氧化碳4.42万t，二氧化硫263 t。

3.2 存在问题

（1）电锅炉水处理的问题。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）用电容量的问题。原来燃煤锅炉更换成电锅炉势必造成原有用电设施无法满足用电负荷需求，可能导致超容、设备烧坏等情况，所以在更换前需要重新计算用电设备所需容量，提前做好用电增容。

4 结束语

通过以上分析可以看出，燃煤锅炉改为电锅炉是完全可行的，并且电锅炉采用智能控制，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，在电价政策支持下，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”。

[1]李明.以客户和市场为导向推进电能替代[J].中国电力企业管理.2011（4）：28-30.

[2]练林，曹荣，冯磊.南京市供热区域外锅炉电能替代潜力调查[J].电力需求侧管理，2010（6）：47-49.