燃煤鍋爐煙氣超低排放改造經(jīng)濟性評價

楊 波，蒲龍映，羅啟貴

（四川君和環(huán)保股份有限公司，四川 樂山 614000）

發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)煙氣污染物超低排放治理技術受使用燃料、鍋爐不同的影響，在實現(xiàn)低排放經(jīng)濟效益上存在差異性，引起燃料排放煙氣污染物治理成本存在差別。

1 燃煤鍋爐煙氣超低排放技術介紹

目前較為常用的燃煤鍋爐煙氣低排放技術按照脫硫作用位置分類，可以分為燃料燃燒前脫硫技術，燃料燃燒中的脫硫固硫技術，以及燃料燃燒后煙氣脫硫技術。以上技術應用已經(jīng)較為成熟，應用廣泛的燃煤煙氣脫硫基本分為干法脫硫技術、濕法脫硫技術、半干法脫硫技術、半干半濕脫硫技術等等，濕法脫硫技術應用率占比百分之八十以上。

一般發(fā)電站使用一個三百三十兆瓦的燃煤機組，并使用脫硫脫硝裝置對其進行煙氣除塵。使用石灰石脫濕法對其進行脫硫工藝工程，同時將其按照一爐一塔的單元制進行配置。它的設備系統(tǒng)較為復雜，但是主要由吸收塔與漿池兩大主要設備構(gòu)成，該系統(tǒng)一般安裝于除塵系統(tǒng)后，除塵后的煙氣進入反應塔內(nèi)與石灰漿進行反應，除去煙氣中的SO2，達到脫硫的目的。

石灰石粉首先通過帶有稱重計量功能的給料機，由旋轉(zhuǎn)給料機將石灰石粉送入爐前噴吹系統(tǒng)，石灰石粉風機的壓縮風通過風粉混合器將石灰石粉分兩路吹入爐膛。脫硫副產(chǎn)物隨鍋爐灰渣系統(tǒng)一并處理。燃煤鍋爐在廠區(qū)內(nèi)共用一套石灰石粉儲存輸系統(tǒng)，包括兩座石灰石粉儲倉及石灰石粉運至熱電廠后，經(jīng)自加壓裝置卸車至石灰石粉儲倉，石灰石粉經(jīng)正壓氣力輸送系統(tǒng)輸送至每臺燃煤鍋爐的日用倉，以保證鍋爐脫硫使用。爐內(nèi)摻燒石灰石粉系統(tǒng)采用人工就地按鍵控制的方式，自控程度較低。

在發(fā)電站工作過程，普通的煙氣排放裝置初始設計中假設燃煤中硫的成分是1.4%，使在裝置入口處的二氧化硫為每立方米兩千七百八十五毫克，令脫硫效率達到95%，二氧化硫最終排放量為每立方米二百毫克。在此次的煙氣脫硫超低排放技術中，初始設計將硫分的含量提高至1.8%，同時入口處二氧化硫濃度增大到接近四千毫克每立方米，令排放的濃度達到三十五毫克每立方米，這時可以實現(xiàn)提升脫硫效率到99.12%。

想要實現(xiàn)燃煤鍋爐煙氣超低排放，需要先將煙氣換熱器拆除，對煙囪做防腐的升級與改造，并且將引風機與增壓風機進行合一處理，將原本的脫硫塔設為一級脫硫塔，同時增設一座二級脫硫塔與其串聯(lián)工作，對于脫硫機供應系統(tǒng)也需要做出相應的增容處理。

圖1 燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝圖

煙氣脫硝處理是指在燃煤鍋爐低氮燃燒的情況下，利用選擇性催化還原劑對硝進行催化還原，使其生成氮氣與水等。目前的脫硝技術常用液氨作為還原劑，此外，經(jīng)過脫硝處理后，可以出口的的氮氧化物從入口的每立方米七百毫克降低至一百毫克。如果對其進行煙氣超低排放改造，需要加裝一層催化劑備用層，幫助脫硝效率提升至九成以上，并且使最后的排放中氮氧化物的濃度低于每立方米五十毫克。

現(xiàn)今，煙氣除塵方面普遍使用的是干式靜電除塵器，其對于煙塵的處理能力是使出口濃度低至三十毫克每立方米，效率可以達到99.75%。如果對其進行超低排放改造，就需要對其靜電除塵電源進行升級，在該環(huán)節(jié)前增加一個低溫省煤器，并且在脫硫裝置之后增加一個濕式電除塵器。加裝的省煤器可以幫助回收煙氣熱量，同時降低靜電除塵器前煙氣的溫度，可將其接近45℃，除此之外還可以減少煙氣粉塵的比電阻，提升除塵的效率。兩級脫硫塔已經(jīng)輔助了近七成的除塵效果，最終使用除塵器后，可以保障煙氣除塵效率高達99.99%，使最終煙塵排放濃度低于五毫克每立方米。此外，增加的濕式除塵裝置還可以輔助去除煙氣中其他的有害物質(zhì)，比如PM2.5、重金屬、二惡英等。此脫硫技術工藝簡單，幾乎沒有廢水廢渣，對環(huán)境污染很小，運行成本低廉，是工業(yè)生產(chǎn)首選的煙塵排放脫硫技術。

2 燃煤鍋爐煙氣超低排放改造總體評估

燃煤鍋爐煙氣超低排放的改造在2015年低終于完善成功，改造后其具體的煙氣處理流程為：低氮燃燒后進行選擇性催化劑還原，進行煙氣脫硝，低溫省煤器處理回收熱量并將剩余煙氣傳至干式電除塵器，此后經(jīng)過濕法雙塔串聯(lián)脫硫進行脫硫并實現(xiàn)大部分除塵，最后經(jīng)過濕式電除塵器，至此脫硫脫硝除塵全部步驟完成，煙氣排出。在這些設備都進入使用狀態(tài)后，煙氣的二氧化硫、氮氧化物及煙塵的排放濃度可以低至每立方米三十五、五十以及五毫克。滿足了超低排放的標準與要求。

經(jīng)過對這一的一組燃煤裝置改造與觀察研究，同時對比多種技術路線后可以發(fā)現(xiàn)，這種方案從工藝、建設條件到節(jié)能與安全等方面都良好的達到了相關要求，符合“科學、客觀、系統(tǒng)、時效和資金價值體現(xiàn)”原則。這一技術路線既滿足可持續(xù)發(fā)展原則，又可以符合社會發(fā)展變化，在控制投資的情況下有效且充分的更新了現(xiàn)有設備。

在超低排放的初期，基礎建筑施工時，可以使用合理科學的制度與管理體系，保障項目的安全與有效進行，進而控制投資成本，在建筑過程中，應該有統(tǒng)籌管理的意識，同時實時監(jiān)控建筑過程，輔助建筑施工進度不斷推進，并且對于排放施工流程應該從源頭把關，應該檢測原材料質(zhì)量是否合格。在這樣科學合理的緊密施工下，可以將總工期控制在二百天左右，其中包括二個月的停產(chǎn)檢修，在其余是一百四十余天改造中并未影響正常的發(fā)電工作。經(jīng)過計算，此次工程投資在1.7億元左右，其中煙氣脫硫與除塵裝置改造費用較高，每一項都接近8000萬元，其余費用主要用于煙囪防腐工作，最后60萬元左右為監(jiān)理費用。如果按照發(fā)電機組容量為660MW進行計算，那么每兆瓦即投入了27萬元左右，在進行投資后，根據(jù)相關政策會獲得政府的環(huán)保補貼1850萬元，在進行核算后其凈投資為1.58億元，那么實際每兆瓦的投資不到24萬元。

在這些設施投入使用后，經(jīng)過省煤器的煙氣熱量回收可以幫助耗煤量降低至1.9g/kW時，并且在硫分高達1.9%時進行滿負荷工作，仍可以實現(xiàn)超低排放。在這些超低排放措施進行過程中，為了發(fā)揮設備的先進優(yōu)勢并控制燃料成本，原材料鍋爐燃煤的硫分可以從以往的1.25%提升至1.64%。

此外，由于燃煤鍋爐煙氣超低排放設施在初始設計與發(fā)電負荷大范圍的長期使用，其脫硫設備很容易被腐蝕磨損，導致排放量上升，或者濕式電除塵器失去穩(wěn)定性，使出力下降，同時省煤器長期積灰降低了除塵的效率，選擇性催化劑也容易失活，這些實際長期使用后出現(xiàn)的情況都容易使超低排放運行時的經(jīng)濟指標降低，但是可以保障排放達標。

3 燃煤鍋爐煙氣超低排放的經(jīng)濟行分析

在其設施投入使用后，在工況相同的條件下，平均每萬千瓦時脫硫成本會增加13元，脫硝成本增加3元而除塵成本增加六分，總共計算可得每萬千瓦時的成本增加了15.3元。但是運行過程中也會獲得收益，根據(jù)國家發(fā)改委價格[2015]2835號文件，電量每千瓦時可以加價一分，并且可以少繳納相應的排污費用，由于設備能力的提升，燃煤質(zhì)量不必嚴格控制，其采購成本也會下降。在16年～19年間，兩臺發(fā)電機可以總共發(fā)電112億千瓦時，使運行成本增加了近1710萬元，而又獲得1.12億元的補貼，減少了排污費350余萬，并且減少燃煤成本近1100萬元，在多方核算下，發(fā)電凈收益為98元/千瓦時。按照這個收益計算，投資回收需要27000小時，依據(jù)當前電力市場情況，每年發(fā)電的小時數(shù)可以記為四千小時，只需要十四個月即可回收全部投資，并且，從第63個月開始，發(fā)電廠每個月會收獲215萬元。

在煙氣超低排放的四年中，發(fā)電機組煙氣排放濃度均低于排放量的五成至七成，對此，企業(yè)的主動減少排放行動不僅會收獲經(jīng)濟效益，還會有良好的社會效益。企業(yè)自主減排獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。通常情況下，如果燃煤硫分升高0.2%，其采購價每噸會降低五至十元，綜合考慮脫硫劑較高的純度，脫硫工作費用的漲幅大于燃煤硫分的漲幅。所以，在不考慮硫分高的燃煤使鍋爐受熱面容易被高溫腐蝕且三氧化硫的排放也會增加的情況下，發(fā)電廠應該綜合超低排放設施運行成本選擇合適硫分的燃煤。

此外，由于國家產(chǎn)業(yè)機構(gòu)有所調(diào)整，清潔能源政治政治發(fā)展與完善之中，火電的需求越發(fā)低下，使得企業(yè)除了需要注意環(huán)保節(jié)能標準以外，還應該向其他行業(yè)逐步轉(zhuǎn)型，如供熱供汽等。如果機組對外進行供熱或者供汽，還會獲得一定的加價補貼。

4 結(jié)語

以上就是對燃煤鍋爐煙氣超低排放的綜合評價與經(jīng)濟性分析評論，希望可以幫助相關企業(yè)意識到實現(xiàn)超低排放的益處與重要性，推動環(huán)保節(jié)能并保障自身的經(jīng)濟效應。