燃煤電廠脫硫技術(shù)及超低排放改造費(fèi)效分析

劉湘萍

摘 要：本文分析了燃煤廠二氧化硫排放現(xiàn)狀，針對(duì)其超排放的具體要求計(jì)算了石灰石—石膏法的脫硫費(fèi)用計(jì)算模型，分析了不同二氧硫排放量、運(yùn)行小時(shí)數(shù)以及機(jī)組容量等因素對(duì)成本效益的具體影響，在遵循“費(fèi)用最小化、效益最大化”的原則雙，尋找節(jié)能減排的具體措施。結(jié)果表明，但煤炭含硫量與脫硫效率一定時(shí)，機(jī)組功率越大，二氧化硫的減排量呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，且費(fèi)用比逐漸減小，這表明，大容量的機(jī)組環(huán)境下，脫硫效果更為明顯，且脫硫成本與利用時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，托盤塔技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，費(fèi)用比小于1，可以作為燃煤電廠脫硫設(shè)備的重點(diǎn)改造技術(shù)，為此后燃煤電廠的脫硫工作提供更多的借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硫技術(shù);超低排放;改造費(fèi)用

1 燃煤電廠二氧化硫排放及減排措施

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國(guó)二氧化硫的年排放量已經(jīng)達(dá)到1975萬噸，其中工業(yè)二氧化硫的排放量高達(dá)1740萬噸，占據(jù)88%，具體見下圖1所示。

污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸嚴(yán)格，為了滿足要求，燃煤脫硫機(jī)組的容量呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，當(dāng)年新建硫機(jī)容量已達(dá)到0.53億kW，其中石灰石—石膏濕法占據(jù)93%。除此之外，還包括煙氣循環(huán)流床法、海水法以及氨法等。具體見圖2所示。當(dāng)前燃煤電廠最常用的脫硫方法為石灰石—石膏濕法，對(duì)此展開費(fèi)效分析，構(gòu)建計(jì)算模型，可以有效優(yōu)化電廠的運(yùn)行環(huán)境，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 石灰石—石膏法脫硫費(fèi)效計(jì)算模型

2.1 費(fèi)用計(jì)算模型

固定成本與變動(dòng)成本屬于燃煤的現(xiàn)場(chǎng)脫硫系統(tǒng)的主要運(yùn)行成本，其中固定成本包括維修成本、管理成本、折舊成本以及人工成本等方面，而變動(dòng)成本則包括脫硫技術(shù)成本、物耗量等方面，與機(jī)組容量、污染物入口濃度以及控制技術(shù)等因素存在密切聯(lián)系。

2.2 減排效益模型

隨著機(jī)組脫硫設(shè)施容量的逐漸增大，二氧化硫的減排量也呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)，在改善空氣質(zhì)量的同時(shí)為我國(guó)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)保電價(jià)的補(bǔ)貼以及排污費(fèi)用的減少為電廠脫硫的主要經(jīng)濟(jì)效益來源，因此應(yīng)根據(jù)物料衡算方法，分析石灰石—石膏法的脫硫環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)我國(guó)關(guān)于節(jié)能減排工作的通知，二氧化碳排污費(fèi)用因?yàn)?.26元/kg，據(jù)此計(jì)算燃煤電廠脫硫的經(jīng)濟(jì)效益，并通過計(jì)算費(fèi)效比直觀分析脫硫技術(shù)的可行性與經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)費(fèi)效比小于1時(shí)，則表明此脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，反之則不行。

3 石灰石—石膏法脫硫費(fèi)效分析

調(diào)查相關(guān)數(shù)據(jù)文獻(xiàn)，設(shè)定煤質(zhì)發(fā)熱量為20934kJ/kg，且根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格調(diào)研發(fā)現(xiàn)，石灰石價(jià)格為130元/t，工藝水價(jià)格為5元/t，上網(wǎng)電價(jià)為0.336元/（kW·h）。機(jī)組容量、不同SO2排放限值以及年運(yùn)行時(shí)間等均屬于影響脫硫設(shè)施運(yùn)行的影響因素，計(jì)算各因素對(duì)脫硫成本及效益的具體影響規(guī)律，尋求石灰石—石膏法脫硫設(shè)施運(yùn)行的最佳狀態(tài)。

3.1 模型機(jī)組容量對(duì)成本效益的影響

煤炭含硫量設(shè)定為1%，脫硫效率為95%，機(jī)組容量為100MW、200MW、300MW、600MW以及1000MW，年運(yùn)行時(shí)間為5000小時(shí)，之后分別計(jì)算二氧化硫的脫除成本、年減排量以及發(fā)電量運(yùn)行成本等因素。大容量機(jī)組可以降低二氧化硫的脫硫成本，減少單位發(fā)電量。這主要因?yàn)槊摿蜻\(yùn)輸設(shè)備總運(yùn)輸成本與二氧化硫的減排量均呈現(xiàn)出年增長(zhǎng)趨勢(shì)，以致降低了二氧化硫的減排成本。當(dāng)含硫量與脫硫效率一定時(shí)，機(jī)組容量的增加會(huì)減少單位電量的運(yùn)行成本，且脫硫效率的降低也會(huì)降低耗電成本。而鍋爐熱效率的提高會(huì)降低發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤的使用量?？傊?，機(jī)組規(guī)模越大，脫硫設(shè)備單位發(fā)電量的運(yùn)行成本越低，這表明大容量機(jī)組具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益，可以在環(huán)保的基礎(chǔ)上為企業(yè)贏得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 年運(yùn)行小時(shí)數(shù)對(duì)成本的影響

脫硫運(yùn)行設(shè)施的成本也受到年運(yùn)行時(shí)間數(shù)的銀行各項(xiàng)，機(jī)組容量分別為600MW、1000MW，技術(shù)4000/4500、5000/5500/6000小時(shí)下的單位發(fā)電量可知，隨著年運(yùn)行小時(shí)數(shù)的增加，單位發(fā)電量的運(yùn)行成本及脫硫成本逐漸減少。在相關(guān)電力部門的監(jiān)督影響下，電網(wǎng)公司擁有著輸配電網(wǎng)絡(luò)，且具備明確的發(fā)電小時(shí)數(shù)，為了有效提升脫硫效率，減少污染電廠的運(yùn)行時(shí)間，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)每個(gè)發(fā)電廠的二氧化硫排放情況調(diào)度運(yùn)行時(shí)間小時(shí)數(shù)，以更好的支持已經(jīng)安裝脫硫設(shè)備，且脫硫效率較高的電場(chǎng)，在保證標(biāo)準(zhǔn)減排效果的基礎(chǔ)上降低運(yùn)行成本，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 不同二氧化硫排放限值對(duì)成本的影響

近年來，我國(guó)正在實(shí)行燃煤電廠超低排放改造工作，提升設(shè)備的脫硫率，以有效解決當(dāng)前的大氣污染問題。對(duì)此，本文針對(duì)2000MW、600MW、1000MW的機(jī)組，燃燒含硫量為1%的煤，計(jì)算二氧化硫的排放量，并與一般地區(qū)排放限值、重點(diǎn)地區(qū)排放限值以及超低排放限值等三種情境進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算排硫成本。計(jì)算可知，達(dá)到重點(diǎn)地區(qū)二氧化硫排放限值比達(dá)到一般地區(qū)排放限值的成本高出20%，二氧化硫的脫硫成本也高出15%;達(dá)到超低排放限值的單位發(fā)電量運(yùn)行成本比達(dá)到重點(diǎn)地區(qū)排放限值的成本高出10%，脫硫成本高出8%。

4 托盤塔技術(shù)改造

托盤塔技術(shù)主要指的是在二氧化硫吸收塔內(nèi)增加一層多孔的合金托盤，確保煙氣的分布均勻性，使得煙氣在托盤由下至上流動(dòng)中吸收二氧化硫。當(dāng)前托盤塔技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛使用，我國(guó)在引進(jìn)的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的脫硫塔進(jìn)行了基礎(chǔ)改造，在提升二氧化硫吸收率的基礎(chǔ)上有效降低了脫硫能耗，根據(jù)玉環(huán)電廠以及長(zhǎng)興電廠的應(yīng)用實(shí)踐可以看出，煙氣中二氧化硫的含量達(dá)到了超低排放限值，此項(xiàng)技術(shù)在二氧化硫減排工作中實(shí)現(xiàn)了有效突破，達(dá)到了燃煤機(jī)組的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

本文分析費(fèi)效計(jì)算模型，結(jié)合石灰石—石膏法脫硫設(shè)施，應(yīng)用了改造后的托盤塔技術(shù)，計(jì)算最終的成本效益，通過費(fèi)效比分析此項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與可行性。假設(shè)燃煤的含硫量為1%，脫硫效率可以達(dá)到95%，機(jī)組容量為600MW、1000MW，年運(yùn)行時(shí)間為5000小時(shí)，計(jì)算二氧化硫的脫硫成本以及單位發(fā)單量運(yùn)行成本。

計(jì)算可知，單位采用改造后的托盤塔技術(shù)可以有效降低發(fā)電量運(yùn)行成本，且降低了二氧化硫的脫硫成本，費(fèi)效比為0.04，小于1，這表明托盤塔技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)性與可行性，減排效果良好。使用托盤塔技術(shù)后需要在設(shè)備中增設(shè)托盤，降低了漿液循環(huán)泵的流量，但系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)規(guī)模增加，增大了總體的耗電量。同時(shí)，使用托盤后可以明顯萬元，年運(yùn)行成本也隨之增加，但其會(huì)明顯降低排污費(fèi)用，并帶來電價(jià)補(bǔ)貼，收益明顯高于成本費(fèi)用。對(duì)此，托盤塔技術(shù)具備明顯的環(huán)境改造與經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)，具備良好的節(jié)能效果，值得推廣使用。

5 結(jié)束語

在含硫量與脫硫效率一定時(shí)，隨著機(jī)組容量的增加，脫硫成本也逐漸增大，年減排逐漸增加，費(fèi)用比減小，大容量機(jī)組具備明顯的減排效益，可以有效節(jié)省減排費(fèi)用。當(dāng)脫硫效率與含硫量一定時(shí)，隨著年運(yùn)行時(shí)間的增加，二氧化硫的脫硫成本也呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)，電網(wǎng)應(yīng)根據(jù)每個(gè)發(fā)電廠的污染物排放情況，確定具體的年運(yùn)行時(shí)間，以達(dá)到更好的節(jié)能減排效果。當(dāng)含硫量一定時(shí)，達(dá)到重點(diǎn)地區(qū)SO2排放限值的發(fā)電量運(yùn)行成本比一般地區(qū)SO2排放限值的成本高出20%，成本高出15%。托盤塔技術(shù)可以有效降低煙氣中的二氧化硫，提升了吸收效率。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用托盤塔技術(shù)后，二氧化硫的年減排量逐漸增大，且二氧化硫的吸收率也逐漸增加，改造效果明顯，屬于燃煤電廠首選的改造方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒捷.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫效率影響因素分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（02）.