火電廠(chǎng)煙氣脫硫裝置成本費(fèi)用的研究

1、火電廠(chǎng)煙氣脫硫裝置成本費(fèi)用的研究1  前言隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的日益重視，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)提高，對(duì)于火電廠(chǎng)鍋爐的煙氣脫硫（FGD）工作提出了更高的要求。截至2005年底，全國(guó)已投運(yùn)脫硫裝置的機(jī)組容量達(dá)到5300萬(wàn)千瓦，正在建設(shè)的煙氣脫硫機(jī)組容量超過(guò)1億千瓦?；痣姀S(chǎng)煙氣脫硫裝置的建設(shè)，不僅需要大量的投資費(fèi)用，裝置建成投入運(yùn)行后還需要大量的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。但對(duì)于脫硫裝置的成本，我國(guó)還缺少全面的統(tǒng)計(jì)和研究。廣東省是我國(guó)開(kāi)展火電廠(chǎng)煙氣脫硫工作較早和較廣泛的省份之一，目前脫硫裝置投運(yùn)的機(jī)組容量已超過(guò)1070萬(wàn)千瓦。本文選取了廣東省已投運(yùn)及在建的16個(gè)脫硫工程進(jìn)行了成本研究。16個(gè)脫硫工程中，11

2、個(gè)已投運(yùn)，3個(gè)已部分投運(yùn)。各工程包括了多種不同的情況，既有各種具代表性的脫硫技術(shù)（石灰石石膏濕法，簡(jiǎn)易石灰石濕法，海水法，煙氣循環(huán)流化床法）；機(jī)組容量也從125MW直到700MW；脫硫機(jī)組從1臺(tái)到4臺(tái)；既有1臺(tái)鍋爐配1個(gè)吸收塔，也有2臺(tái)鍋爐配1個(gè)吸收塔；燃料中既有低硫煤（含硫0.52%），也有高硫燃料（含硫2.85%）；同時(shí)脫硫裝置的配置也有所不同。本文希望通過(guò)對(duì)各脫硫工程脫硫成本的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析，得到影響脫硫成本的各項(xiàng)主要因素，為脫硫技術(shù)政策的制定和火電廠(chǎng)開(kāi)展脫硫工程提供參考。 2  脫硫裝置成本費(fèi)用的構(gòu)成和計(jì)算參數(shù)的確定脫硫裝置的總成本費(fèi)用由生產(chǎn)成本和財(cái)務(wù)費(fèi)用構(gòu)成。生

3、產(chǎn)成本主要包括生產(chǎn)期間的物耗（如脫硫劑消耗、水耗、電耗、蒸汽消耗等）、人工費(fèi)、修理費(fèi)、運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)等。財(cái)務(wù)費(fèi)用主要包括長(zhǎng)期貸款利息、短期貸款利息和流動(dòng)資金貸款利息等。其中固定資產(chǎn)折舊費(fèi)取決于脫硫工程的動(dòng)態(tài)投資。脫硫工程的動(dòng)態(tài)投資由靜態(tài)投資（包括設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、安裝工程費(fèi)、建筑工程費(fèi)及其它費(fèi)用）和建設(shè)期貸款利息構(gòu)成。對(duì)脫硫裝置的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)主要分為兩個(gè)方面，一是單位供電量的脫硫成本，一般以元/MW.h表示；二是脫除單位質(zhì)量二氧化硫的成本費(fèi)用，一般以元/kg表示。要得到脫硫裝置的各項(xiàng)成本，需確定以下各項(xiàng)數(shù)據(jù)：脫硫裝置的投資費(fèi)用、機(jī)組容量、脫硫裝置的建設(shè)周期、脫硫設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)、機(jī)

4、組廠(chǎng)用電率、機(jī)組耗煤量、煤中硫含量、系統(tǒng)脫硫率、脫硫劑的耗量、脫硫劑的價(jià)格、系統(tǒng)電耗、機(jī)組電價(jià)、系統(tǒng)水耗、水價(jià)、系統(tǒng)汽耗、汽價(jià)、裝置定員、年人均工資及福利、保險(xiǎn)費(fèi)率、預(yù)提修理費(fèi)率、運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用、裝置生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期、自有資金比例、建設(shè)期貸款利率、貸款償還年限、流動(dòng)資金貸款利率、固定資產(chǎn)形成率等。在上述參數(shù)中，有些是和脫硫裝置直接相關(guān)的，例如系統(tǒng)脫硫率、機(jī)組容量、燃料特性等會(huì)直接影響脫硫裝置的設(shè)計(jì)。而有些參數(shù)和脫硫裝置是沒(méi)有直接關(guān)系的，例如機(jī)組電價(jià)、汽價(jià)、年人均工資及福利等。為了得到社會(huì)平均水平的合理的脫硫運(yùn)行成本，本統(tǒng)計(jì)計(jì)算中對(duì)于和脫硫裝置不直接相關(guān)的參數(shù)，均采用了廣東省社會(huì)平均水平的數(shù)據(jù)。采用社會(huì)

5、平均水平數(shù)據(jù)的參數(shù)確定如下：脫硫裝置的建設(shè)周期：2年，第一年使用建設(shè)資金的70%；脫硫裝置年利用小時(shí)數(shù)：5500小時(shí)；廠(chǎng)用電價(jià)格：0.39元/kW.h（不含稅，按2004年廣東省某發(fā)電集團(tuán)所屬燃煤機(jī)組電價(jià)平均值選?。?；脫硫劑價(jià)格：石灰石粉250元/t，石灰石150元/t，消石灰350元/t；水價(jià)：3元/t；蒸汽價(jià)格：35元/t；裝置定員：一套脫硫裝置按25人，每增加1套裝置增加5人；年人均工資：6.5萬(wàn)元/人.年，福利系數(shù)：60%；預(yù)提修理費(fèi)率：3.0%；運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用：0.6元/MW.h；保險(xiǎn)費(fèi)率：0.25%；脫硫裝置生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期：20年；脫硫裝置折舊年限：12年；固定資產(chǎn)形成率：95%；脫硫工

6、程投資自有資金比例：25%；建設(shè)期貸款年利率：6.12%；貸款償還年限：12年；流動(dòng)資金貸款年利率：5.58%。 3  脫硫成本統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析31 脫硫成本統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析各脫硫工程的基本情況見(jiàn)表1。其20年運(yùn)營(yíng)期的各項(xiàng)成本費(fèi)用見(jiàn)表2，從中可以看出，總體來(lái)講，火電廠(chǎng)煙氣脫硫的成本巨大，各工程20年運(yùn)營(yíng)期內(nèi)總的成本費(fèi)用平均達(dá)到13.8億元。最高為工程9，達(dá)24.9億元，最低的是工程16，也達(dá)到4.1億元。圖1顯示了各項(xiàng)脫硫成本占總成本費(fèi)用的比例。從圖中可以看出，電費(fèi)和固定資產(chǎn)折舊費(fèi)是脫硫裝置最主要的成本費(fèi)用，分別占總成本費(fèi)用的26.8%和22.7%。其次為脫硫劑費(fèi)用和修理費(fèi)，分

7、別為16.3%和14.4%。其它各項(xiàng)費(fèi)用則占19.8%。現(xiàn)將幾項(xiàng)主要的成本費(fèi)用分析如下：1電費(fèi)由于近年來(lái)火電機(jī)組燃料價(jià)格持續(xù)上升，造成廣東省火電廠(chǎng)發(fā)電成本及電價(jià)居高不下，脫硫裝置的電耗費(fèi)用成為廣東省脫硫裝置最主要的成本。16個(gè)脫硫工程的平均電耗占總成本費(fèi)用的26.8%。最低的是工程1，僅為10.8%。最高的是工程13，高達(dá)36.6%。電耗的高低和脫硫裝置所采用的技術(shù)、配置、性能要求和機(jī)組容量等因素有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)取消煙氣加熱器或取消增壓風(fēng)機(jī)均會(huì)使系統(tǒng)電耗有所降低。工程1的電耗僅為1800kW（包括引風(fēng)機(jī)增加的電耗），主要就是因?yàn)闆](méi)有設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)（否則電耗將增加500kW以上）、要求的脫硫率較低（8

8、1%）以及采用的煙氣加熱器阻力較低（蒸汽加熱）。當(dāng)燃料含硫量增加或要求更高的脫硫效率以及采用濕磨制漿則均會(huì)使系統(tǒng)電耗有所增加。工程8的單機(jī)電耗高達(dá)9500kW就是因?yàn)槿绱?。而海水法脫硫工藝的電耗要略低于石灰石石膏濕法和煙氣流化床法工藝。石灰石石膏濕法中，鼓泡塔工藝的電耗要略高于噴淋塔工藝?脫硫劑費(fèi)用脫硫劑費(fèi)用也是脫硫裝置的主要成本之一。16個(gè)脫硫工程的平均脫硫劑費(fèi)用占總成本費(fèi)用的16.3%。最低的是工程14、15，無(wú)需脫硫劑。最高的是工程1，達(dá)29.9%。脫硫劑費(fèi)用主要取決于脫硫工藝、燃料特性、脫硫率的要求、脫硫劑的價(jià)格以及漿液制備系統(tǒng)的配置。海水法無(wú)需脫硫劑或只需少量的脫硫劑。而煙氣流化床

9、法由于Ca/S達(dá)到1.3左右，且我國(guó)生石灰（CaO）的品質(zhì)不穩(wěn)定，活性普遍不理想，目前基本是直接采用消石灰。因此煙氣流化床法的脫硫劑費(fèi)用要高于石灰石石膏法。工程16的脫硫裝置燃料中含硫僅為0.8%，但脫硫劑費(fèi)用高達(dá)28%。同樣含硫量的工程7脫硫裝置的脫硫劑費(fèi)用僅占總成本費(fèi)用的17.9%。而燃料熱值越低、含硫量越高，要求的脫硫效率越高，脫硫劑的費(fèi)用也越高。工程3脫硫裝置脫硫劑的費(fèi)用高達(dá)28.2%，就是因?yàn)槠淙剂蠠嶂灯?，單臺(tái)機(jī)組（300MW）的燃煤量高達(dá)170t/h。同時(shí)燃料含硫達(dá)1.2%，在16個(gè)脫硫工程中也是較高的。此外由于石灰石塊的價(jià)格肯定低于石灰石粉，脫硫裝置采用濕磨制漿系統(tǒng)，脫硫劑的費(fèi)

10、用自然低于直接購(gòu)買(mǎi)石灰石粉。3水費(fèi)一般來(lái)講，脫硫裝置的水耗量不大。即使是水耗量最大的石灰石石膏濕法工藝，1臺(tái)300MW機(jī)組的水耗一般也不會(huì)超過(guò)50t/h（主要取決于煙氣溫度和成分）。同時(shí)脫硫工藝對(duì)水質(zhì)沒(méi)有特殊要求，一般的工業(yè)水完全能滿(mǎn)足要求，因此水費(fèi)在總成本費(fèi)用中所占比例很小，僅為2.2%。4蒸汽費(fèi)只有當(dāng)煙氣加熱器采用蒸汽加熱或GGH采用蒸汽吹掃時(shí)，才有此項(xiàng)費(fèi)用。工程1脫硫裝置為蒸汽加熱器，每小時(shí)蒸汽耗量為20噸，按每噸蒸汽35元計(jì)算，每年的蒸汽費(fèi)用高達(dá)385萬(wàn)元。蒸汽費(fèi)約占其總成本費(fèi)用的10.7%。因此盡管蒸汽型煙氣加熱器的設(shè)備和安裝費(fèi)用低于GGH，但運(yùn)行成本太高。而GGH的蒸汽吹掃量要明顯

11、小于蒸汽加熱的用量，且是間斷運(yùn)行，因此其蒸汽費(fèi)用占總成本費(fèi)用的比例很小。工程5僅為0.4%。  5固定資產(chǎn)折舊費(fèi) 固定資產(chǎn)折舊費(fèi)是脫硫裝置的又一主要成本，16個(gè)脫硫工程平均占總成本費(fèi)用的22.7%。固定資產(chǎn)折舊費(fèi)取決于工程的投資規(guī)模。工程的動(dòng)態(tài)投資越高，則總的折舊費(fèi)就越高。6修理費(fèi)由于火電廠(chǎng)的煙氣脫硫在我國(guó)還處于起步階段，本文研究的脫硫工程的投運(yùn)時(shí)間還十分有限，缺少足夠的修理費(fèi)用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。因此本文的修理費(fèi)套用石化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，取修理費(fèi)率為3.0%。修理費(fèi)約占總成本費(fèi)用的14.4%。表2  各脫硫裝置20年運(yùn)營(yíng)期內(nèi)總成本匯總（萬(wàn)元）32 單位供電量的脫硫成

12、本分析單位供電量的脫硫成本是脫硫裝置最主要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，反映了脫硫裝置對(duì)電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的影響。表3為計(jì)算結(jié)果，各工程每MW.h供電脫硫成本平均為17.20元/MW.h，最高的工程1達(dá)28.18元/MW.h，最低的工程9為12.03元/MW.h，相差達(dá)2.3倍。 影響單位供電量脫硫成本的主要因素有：1脫硫裝置的單機(jī)容量和總裝機(jī)容量  脫硫裝置的單機(jī)容量和總裝機(jī)容量越大，裝置的單位造價(jià)就越低。單位造價(jià)的降低意味著和投資有關(guān)的成本費(fèi)用會(huì)降低。而裝機(jī)容量越大，供電量成正比增加。因此單位供電量的脫硫成本隨著脫硫裝置的單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的增加而降低。從圖2和圖3中可以看出這種

13、規(guī)律。16個(gè)脫硫工程中，6個(gè)600MW等級(jí)機(jī)組的單位供電量脫硫成本平均為13.89元/MW.h，最低的工程9僅有12.03元/MW.h，而10個(gè)300MW等級(jí)及以下機(jī)組的單位供電量脫硫成本平均達(dá)到了19.19元/MW.h。2脫硫工程的建設(shè)時(shí)期在脫硫工程的不同建設(shè)時(shí)期，脫硫裝置的造價(jià)相差很大。因此也會(huì)相應(yīng)影響脫硫成本。從圖4中可以看出，總體來(lái)講2002年之前的脫硫工程單位供電量的脫硫成本較高，平均達(dá)20.51元/MW.h。而2003年以后的成本則較低，平均為15.22元/MW.h。 3燃料特性燃料中的含硫量越高，脫硫劑的費(fèi)用成正比增加。同時(shí)電耗和投資費(fèi)用均有所增加。因此燃料含硫量越高，

14、單位供電量的脫硫成本也越高。圖5顯示了這一趨勢(shì)。含硫量大于1.0%的各脫硫工程單位供電量的脫硫成本為22.16元/MW.h，而含硫量小于1.0%的脫硫成本平均僅為16.06元/MW.h。4脫硫裝置年利用小時(shí)數(shù) 脫硫裝置年利用小時(shí)數(shù)越多，機(jī)組供電量呈正比增加。但脫硫成本中僅電耗、脫硫劑費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)呈正比增加，其它成本基本不變。因此年利用小時(shí)數(shù)越多，單位供電量的脫硫成本就越低。圖6為工程5不同年利用小時(shí)數(shù)的單位供電量脫硫成本。當(dāng)每年的利用小時(shí)數(shù)為4500小時(shí)，單位供電量的脫硫成本達(dá)26.36元/MW.h，而當(dāng)利用小時(shí)數(shù)增加到6500小時(shí)，脫硫成本減少至20.96元/MW.h。5不同脫

15、硫技術(shù)不同的脫硫技術(shù)不僅會(huì)影響工程的造價(jià)，對(duì)于電費(fèi)、脫硫劑費(fèi)用、水費(fèi)和人工費(fèi)等也會(huì)產(chǎn)生影響。海水法無(wú)需脫硫劑費(fèi)用和水費(fèi)，電耗也低于石灰石石膏法，加之系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需增加專(zhuān)門(mén)的運(yùn)行人員，因此脫硫成本明顯比石灰石石膏法要低。工程15的脫硫裝置盡管投資費(fèi)用較高，達(dá)到420元/kW，但單位供電量的脫硫成本僅為12.80元/MW.h。而其它300MW等級(jí)石灰石石膏法脫硫裝置成本最低的也達(dá)到15.58元/MW.h。煙氣流化床法的電耗、水耗和石灰石石膏法基本相當(dāng)，投資費(fèi)用要少于石灰石石膏法，但脫硫劑的費(fèi)用要高于石灰石石膏法，最終的脫硫成本略高于石灰石石膏法。6其它因素受場(chǎng)地條件等因素的影響，在役機(jī)組FGD

16、裝置的投資費(fèi)用要高于新建機(jī)組。因此，在役機(jī)組單位供電量的脫硫成本要高于新建機(jī)組。脫硫裝置的不同配置也會(huì)對(duì)單位供電量的脫硫成本產(chǎn)生一定的影響。例如采用蒸汽煙氣加熱器，會(huì)增加大量的蒸汽費(fèi)用。工程1的單位供電量脫硫成本高達(dá)28.18元/MW.h，一個(gè)重要的原因就是其蒸汽費(fèi)用高達(dá)其總成本費(fèi)用的10.7%，和其電費(fèi)相當(dāng)（10.8%）。當(dāng)脫硫系統(tǒng)取消增壓風(fēng)機(jī)或GGH，會(huì)使系統(tǒng)的電耗明顯降低，相應(yīng)減少脫硫成本。工程1電廠(chǎng)的電耗僅占其總成本的10.8%，是所有脫硫工程中最低的，主要是因?yàn)闆](méi)有增壓風(fēng)機(jī)。另外，系統(tǒng)的脫硫率越高，相應(yīng)的投資、電耗和脫硫劑耗量均會(huì)有所增加，也會(huì)增加脫硫成本。33 脫單位質(zhì)量SO2 的

17、成本分析脫單位質(zhì)量SO2的成本是脫硫裝置又一主要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，反映了脫硫裝置脫除一定量SO2所付的代價(jià)。表4為計(jì)算結(jié)果，各工程脫每公斤SO2的費(fèi)用平均為2.99元/kg。最高的是工程14達(dá)4.50元/kg；費(fèi)用最低的工程8僅為1.10元/kg。兩者相差達(dá)4.1倍之多。任何影響單位供電量脫硫成本的因素也自然會(huì)對(duì)脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本產(chǎn)生影響，但其中燃料特性是影響脫單位質(zhì)量SO2成本費(fèi)用的決定性因素。隨著硫含量的增加，在脫硫效率不變的情況下，SO2脫除量呈正比增加。但成本費(fèi)用增加有限，僅脫硫劑費(fèi)用成正比增加，電耗和投資費(fèi)用略有增加，其它費(fèi)用基本不變。因此硫含量越高，脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本就越

18、低。圖7顯示了這一趨勢(shì)。其中含硫量大于1.0%的3個(gè)脫硫工程脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本為1.49元/kg，最低的工程8僅為1.10元/kg（其燃料含硫量高達(dá)2.85%）。而含硫量小于1.0%的13個(gè)脫硫工程脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本為3.34元/kg，最高的工程14達(dá)到4.50元/kg（其燃料含硫量?jī)H為0.63%）。因此應(yīng)優(yōu)先對(duì)燃料含硫量高的機(jī)組進(jìn)行煙氣脫硫，以降低環(huán)境治理的成本。4       結(jié)論4.1火電廠(chǎng)煙氣脫硫的成本巨大，各工程20年運(yùn)營(yíng)期內(nèi)總的成本費(fèi)用平均達(dá)到13.8億元。最高達(dá)24.9億元，最低的也達(dá)到4.1億元。各工程每MW.h供電脫硫成本平均為17.20元/MW.h，最高的達(dá)28.18元/MW.h，最低的為12.03元/MW.h，相差達(dá)2.3倍。各工程脫每公斤SO2的費(fèi)用平均為2.99元/kg。最高的達(dá)4.50元/kg；費(fèi)用最低的僅為1.10元/