生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

高瑞華(江蘇中順節(jié)能科技有限公司，南京 211110)

生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

高瑞華
(江蘇中順節(jié)能科技有限公司，南京 211110)

分析了生物質(zhì)鍋爐煙氣的特點(diǎn)，提出兩種適用的脫硫技術(shù)方案，并對(duì)兩種技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)果表明：生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硫采用爐內(nèi)干法脫硫方案具有投資省、運(yùn)行期內(nèi)的總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。

生物質(zhì)鍋爐；脫硫；技術(shù)；經(jīng)濟(jì)

隨著國(guó)家對(duì)大氣污染物排放要求的提高[1-2]，生物質(zhì)鍋爐的排煙已經(jīng)不適應(yīng)新的環(huán)保要求，需對(duì)煙氣進(jìn)行處理。經(jīng)對(duì)生物質(zhì)鍋爐煙氣調(diào)研[3]，生物質(zhì)鍋爐煙氣有如下特點(diǎn)：(1)爐膛溫度差別大，生物質(zhì)鍋爐主要有爐排爐和循環(huán)流化床爐，每種爐型又分為中溫中壓爐、次高溫次高壓爐、高溫高壓爐， 爐膛溫度分別為700℃～760℃、880℃～950℃、850℃～1100℃；(2)煙氣含濕量高，生物質(zhì)中氫元素含量較高，煙氣中含水量也高，可達(dá)到15%～30%左右；而燃煤鍋爐煙氣含水量不會(huì)超過(guò)10%；(3)煙塵堿金屬含量高，可達(dá)8%以上；(4)二氧化硫、氮氧化物濃度低、波動(dòng)大，燃燒純生物質(zhì)時(shí)二氧化硫、氮氧化物平均濃度在100～250 mg/Nm3之間波動(dòng)，如燃料中摻雜模板、木材、樹(shù)皮，煙氣中二氧化硫、氮氧化物平均濃度在250～600 mg/Nm3之間波動(dòng)，瞬時(shí)可達(dá)1000 mg/Nm3以上[4]。

1 脫硫技術(shù)方案[5-6]

生物質(zhì)鍋爐煙氣屬于低SO2濃度煙氣，常用的爐內(nèi)噴鈣、爐外循環(huán)流化床噴鈣(CFB半干法脫硫)、爐外濕法等脫硫技術(shù)，各種方案都能實(shí)現(xiàn)排放指標(biāo)要求，但運(yùn)行周期內(nèi)總的投資成本控制是關(guān)鍵。對(duì)爐內(nèi)噴鈣技術(shù)，設(shè)備投資較低，且根據(jù)我們?cè)诨搓幧镔|(zhì)電廠爐內(nèi)噴鈣脫硫試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在高鈣硫條件下，尾氣二氧化硫排放指標(biāo)可以滿(mǎn)足環(huán)保要求，可以作為適合低SO2濃度煙氣的處理方案。對(duì)CFB半干法脫硫，設(shè)備投資較高，且已經(jīng)有很多成功的業(yè)績(jī)，在較高的鈣硫條件下，尾氣二氧化硫排放指標(biāo)可以滿(mǎn)足環(huán)保要求，也可以作為適合低SO2濃度煙氣的處理方案。濕法脫硫中的鈣法、氨法、雙堿法、鎂法等技術(shù)處理低SO2濃度煙氣沒(méi)問(wèn)題，且氨法、雙堿法、鎂法處理運(yùn)行成本都比較低，其中氨法直接產(chǎn)生硫銨化肥。但濕法脫硫的投資更高，且需對(duì)煙囪進(jìn)行重防腐處理，因此并不適合生物質(zhì)鍋爐低SO2濃度煙氣的處理。

2 兩種適用技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)比較

2.1 兩種技術(shù)方案的主要工藝設(shè)備

根據(jù)以上技術(shù)分析，現(xiàn)對(duì)江蘇國(guó)信如東生物質(zhì)發(fā)電有限公司鍋爐煙氣進(jìn)行爐內(nèi)噴鈣脫硫(方案1)和爐外CFB半干法脫硫(方案2)技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。煙氣條件如下表1。

表1 煙氣條件參數(shù)表

根據(jù)煙氣條件，兩種技術(shù)方案對(duì)應(yīng)的主要工藝設(shè)備配置見(jiàn)表2。

表2 兩種脫硫技術(shù)方案主要工藝設(shè)備表

由表2看出，方案2的主要工藝設(shè)備比方案1要多。

2.2 兩種技術(shù)方案的投資比較

根據(jù)設(shè)備配置，兩種脫硫方案投資成本估算方案1為300萬(wàn)元，方案2為1000萬(wàn)元。

方案1的投資成本較低，是方案2投資的的30%，因此爐內(nèi)噴鈣脫硫有十分明顯的初次投資優(yōu)勢(shì)。

2.3 不同運(yùn)行年限總費(fèi)用比較

現(xiàn)分別按裝置運(yùn)行10、15、20年的運(yùn)行壽命，在不同SO2濃度下總投資之差的經(jīng)濟(jì)比較。方案1，根據(jù)某生物質(zhì)發(fā)電有限公司#1爐環(huán)保改造試驗(yàn)報(bào)告，在鈣硫比按6:1設(shè)計(jì)時(shí)，能滿(mǎn)足尾氣排放要求。且脫硫改造時(shí)不影響機(jī)組發(fā)電量。方案2，在鈣硫比按2:1設(shè)計(jì)，效率90%時(shí)，滿(mǎn)足尾氣排放要求，CFB半干法脫硫改造內(nèi)容多，占地大，按影響企業(yè)發(fā)電量2個(gè)月時(shí)間考慮(配套12MW機(jī)組)。企業(yè)人員工資按6000元/月、總員工人數(shù)按100人考慮。脫硫劑用含量85%的氫氧化鈣粉，按700元/噸計(jì)算。

三種設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命下兩種方案總投資費(fèi)用之差與二氧化硫濃度關(guān)系見(jiàn)下圖1。

圖1 三種設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命內(nèi)兩種方案總投資費(fèi)用之差比較圖

由圖1看出，10年運(yùn)行壽命下，在二氧化硫濃度610 mg/Nm3以下時(shí)，方案1的10年運(yùn)行總費(fèi)用比方案2低，采用方案1脫硫有總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)；在二氧化硫濃度610 mg/Nm3以上時(shí)，采用方案2脫硫有總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。

15年運(yùn)行壽命下，二氧化硫濃度540 mg/Nm3以下時(shí)，方案1的15年運(yùn)行總費(fèi)用比方案2低，采用方案1脫硫有總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)；在二氧化硫濃度540 mg/Nm3以上時(shí)，采用方案2脫硫有總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。

20年運(yùn)行壽命下，二氧化硫濃度490 mg/Nm3以下時(shí)，方案1的20年運(yùn)行總費(fèi)用比方案2低，采用方案1脫硫有總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)；在二氧化硫濃度490 mg/Nm3以上時(shí)，采用方案2脫硫有總費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。

2.4 不同運(yùn)行壽命兩種方案總費(fèi)用齊平點(diǎn)分析

不同設(shè)計(jì)壽命與兩種方案總費(fèi)用相等時(shí)二氧化硫濃度關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 不同運(yùn)行壽命兩種方案總費(fèi)用齊平點(diǎn)SO2濃度圖

由圖2看出，隨著裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命期的延長(zhǎng)，兩種方案總費(fèi)用齊平點(diǎn)SO2濃度下降，即：裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命期越長(zhǎng)，越適用方案2；二氧化硫濃度越高越適用方案2，這也是為什么燃煤機(jī)組選擇方案2的原因。

本項(xiàng)目的SO2平均值為250 mg/Nm3，最大值為400 mg/Nm3，都小于490 mg/Nm3，因此爐內(nèi)噴鈣脫硫(方案1)更適合本項(xiàng)目。

3 結(jié)論

(1)生物質(zhì)鍋爐煙氣特點(diǎn)為：煙氣含濕量高、煙塵中堿金屬含量高、二氧化硫、氮氧化物濃度低、波動(dòng)大,對(duì)脫硫技術(shù)方案的選擇有較大影響。

(2)更適合處理生物質(zhì)鍋爐低濃度SO2煙氣的技術(shù)有：爐內(nèi)噴鈣和爐外循環(huán)流化床噴鈣(CFB半干法脫硫)方案。

(3)通過(guò)兩種方案的經(jīng)濟(jì)比較，爐內(nèi)噴鈣比爐外循環(huán)流化床噴鈣更適合生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硫。

[1] 國(guó)家發(fā)展改革委,環(huán)境保護(hù)部,國(guó)家能源局.煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年) (發(fā)改能源([2014]2093號(hào)) [EB/OL].(2014-09-12)[2017-05-12] http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201409/t20140919_626242.html

[2] 環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].2011.

[3] 蔣正武.生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程及其焚燒灰特性研究[J].材料導(dǎo)報(bào)，2010,24(2):66-68.

[4] 高勁豪,高原.生物質(zhì)鍋爐煙氣半干法脫硫脫硝的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[J].環(huán)?？萍?2017,23(01):8-11.

[5] 楊松.生物質(zhì)顆粒工業(yè)鍋爐低氮燃燒技術(shù)改造及NOx排放監(jiān)測(cè)[J].化學(xué)工程與裝備,2015(07):258-260.

[6] 蔣文舉,趙君科,尹華強(qiáng),等.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

A technical and economic analysis of flue gas desulfurization of biomass boiler

Gao Ruihua
(Jiangsu Zhongshun Energy Technology Co. Ltd.,Nanjing 211110)

This paper presents the results of a technical and economic comparison of two desulfurization technologies for flue gas of biomass boiler, put forwards based on an analysis on characteristics of flue gas of biomass boiler. The results show that the dry combustion desulfurization for biomass boiler flue gas has the advantage of low investment and low total cost for operation period.

biomass boiler; desulfurization technology; economy

2017-06-15； 2017-08-07修回

高瑞華(1965-)，男，從事環(huán)境污染工程設(shè)計(jì)。E-mail:com2200@126.com

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