華能集團(tuán)全面推廣應(yīng)用脫硫添加劑的經(jīng)濟(jì)效益分析lm1

1、華能集團(tuán)全面推廣應(yīng)用脫硫添加劑的經(jīng)濟(jì)效益分析一、 脫硫添加劑簡(jiǎn)介西安熱工研究院有限公司鍋爐環(huán)保部于2008年開始從事脫硫添加劑的研發(fā)工作， 2009年6月成功研制出TJJ-I和TJJ-II型復(fù)合添加劑，并開始進(jìn)行為期8個(gè)月的脫硫添加劑對(duì)脫硫設(shè)備的安全性評(píng)價(jià)工作。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)安全試驗(yàn)評(píng)價(jià)合格后，從2010年5月開始在石灰石-石膏濕法脫硫裝置上應(yīng)用，到2011年1月，共30余電廠、60余套脫硫裝置使用我院研制的脫硫添加劑?，F(xiàn)根據(jù)我院脫硫添加劑研發(fā)及60余套脫硫裝置使用脫硫添加劑的實(shí)際應(yīng)用效果對(duì)我院自主研發(fā)的脫硫添加劑的技術(shù)優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：1、基于石灰石活性試驗(yàn)，大幅提高石灰石活性熱工院自主研發(fā)的脫

2、硫添加劑是在石灰石活性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的。熱工院石灰石活性試驗(yàn)臺(tái)于2004年初開始搭建，迄今為止共完成數(shù)百個(gè)電廠石灰石活性試驗(yàn)，為電廠脫硫用石灰石選礦提供了技術(shù)支持。2008年開始在石灰石活性試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行復(fù)合添加劑對(duì)石灰石活性的影響試驗(yàn)，通過大量的石灰石活性試驗(yàn)，篩選可以縮短石灰石半消溶時(shí)間超過50%的添加劑，并研究助溶劑和活化劑濃度對(duì)石灰石活性的影響。最終成功研制了品質(zhì)穩(wěn)定、高效的脫硫復(fù)合添加劑。圖1 數(shù)百?gòu)S石灰石活性試驗(yàn)樣品照片60余套脫硫裝置使用脫硫添加劑后的主要運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)表明，使用脫硫添加劑后，脫硫效率普遍提高5%15%，廠用電率降低0.120.2%，石膏品質(zhì)有所提高，鈣硫比有明

3、顯的下降。脫硫裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性得以顯著的提高。2、氧化試驗(yàn)基礎(chǔ)上研制催化劑，提高氧化空氣利用率隨著煤炭市場(chǎng)的不確定性，很多電廠的燃煤硫份無(wú)法確保控制在設(shè)計(jì)硫份以內(nèi)，在硫份超出脫硫系統(tǒng)處理能力時(shí)，脫硫系統(tǒng)難以維持正常運(yùn)行。導(dǎo)致脫硫裝置無(wú)法正常運(yùn)行的最主要的原因之一就是因?yàn)檠趸到y(tǒng)難以滿足超出設(shè)計(jì)硫份的氧化作用，使得吸收塔漿液中亞硫酸根含量持續(xù)升高，最終導(dǎo)致漿液品質(zhì)惡化，系統(tǒng)無(wú)法連續(xù)運(yùn)行。20092010年在熱工院承擔(dān)的華能集團(tuán)公司科技項(xiàng)目脫硫裝置對(duì)燃煤硫份的適應(yīng)性研究課題中，重點(diǎn)進(jìn)行了提高石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置氧化空氣利用率的試驗(yàn)研究，并搭建了氧化試驗(yàn)臺(tái)。并最終成功研制了可以提高氧化空氣利

4、用率的催化劑，使得現(xiàn)有的脫硫裝置能適應(yīng)超出設(shè)計(jì)硫份30%乃至更高硫份的燃煤。大大提高了脫硫裝置對(duì)燃煤硫份的適應(yīng)能力。國(guó)外同類產(chǎn)品均不含氧化催化劑。3、國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行脫硫添加劑對(duì)脫硫設(shè)備安全性評(píng)價(jià)因脫硫添加劑屬于化工產(chǎn)品，需要充分考慮使用脫硫添加劑對(duì)脫硫設(shè)備的安全性影響，西安熱工院在成功研制脫硫添加劑后，進(jìn)行了為期8個(gè)月的安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了襯膠和鱗片等材質(zhì)的掛片進(jìn)行了高濃度脫硫添加劑溶液環(huán)境中的浸泡試驗(yàn)（浸泡溶液環(huán)境是脫硫添加劑濃度約1000、10000和50000ppm，水浴溫度約為50），浸泡8個(gè)月未發(fā)現(xiàn)上述掛片有任何腐蝕、老化或脫落現(xiàn)象。因脫硫添加劑在吸收塔中的本底濃度不高于10

5、00ppm，其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于浸泡試驗(yàn)的添加劑濃度，因此在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)脫硫后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行無(wú)任何不利影響。從華能陽(yáng)邏電廠使用脫硫添加劑3月后的停機(jī)檢查可以看出，GGH和除霧器的堵塞現(xiàn)象得到很大的改善，吸收塔內(nèi)壁、凈煙道內(nèi)壁以及煙囪內(nèi)壁沒有點(diǎn)蝕的情況出現(xiàn)。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)情況良好。4、根據(jù)脫硫裝置運(yùn)行特性適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品配比以達(dá)到最佳的使用效果根據(jù)熱工院提供的使用脫硫添加劑調(diào)研表，掌握準(zhǔn)備使用脫硫添加劑脫硫裝置的運(yùn)行特性，根據(jù)脫硫裝置的運(yùn)行現(xiàn)狀及燃煤硫份的特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品的配比。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況調(diào)整脫硫添加劑的使用規(guī)范，并給電廠提供脫硫添加劑的使用指導(dǎo)意見以滿足使用脫硫添加劑的長(zhǎng)期效果。5、研發(fā)脫

6、硫添加劑的分析方法因脫硫添加劑會(huì)因石膏外帶水、脫硫廢水以及煙氣攜帶等環(huán)節(jié)而有一定量的損耗，需要根據(jù)脫硫裝置的運(yùn)行情況定期補(bǔ)充一定量的脫硫添加劑。若脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)以下情況： （1） 在建立起脫硫添加劑的本底濃度后未按照要求每天連續(xù)按量補(bǔ)充脫硫添加劑； （2） 有拋漿情況發(fā)生，無(wú)法確定拋漿量的多少時(shí)；（3） 脫硫廢水大量外排時(shí)；（4） 脫硫系統(tǒng)濾液水公用且無(wú)法區(qū)分時(shí)；在脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行中出現(xiàn)上述情況，則建議采用西安熱工院提供的分析方法對(duì)吸收塔漿液中的添加劑濃度進(jìn)行分析測(cè)試，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)核算應(yīng)補(bǔ)充的脫硫添加劑數(shù)量。因脫硫吸收塔漿液成分復(fù)雜且含有眾多的重金屬，這對(duì)測(cè)試脫硫添加劑均有不同程度的影響。課

7、題組在脫硫添加劑的測(cè)試方面進(jìn)行了廣泛的研究。在脫硫添加劑中加入定量的示蹤劑，通過分析示蹤劑的濃度可以折算出吸收塔漿液中的脫硫添加劑濃度，并提供計(jì)算程序，可以根據(jù)測(cè)試濃度方便的計(jì)算出脫硫添加劑的日補(bǔ)充量。該方法在國(guó)際上尚屬首次。6、提高脫硫裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益設(shè)計(jì)工況下，在不影響脫硫效率和凈煙氣SO2排放濃度的前提下可以停一臺(tái)或兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，節(jié)省可觀的發(fā)電成本。除了節(jié)電效益之外，使用脫硫添加劑對(duì)脫硫系統(tǒng)還存在以下的經(jīng)濟(jì)效益：1)降低脫硫系統(tǒng)Ca/S，提高石灰石利用率從而節(jié)省的石灰石費(fèi)用；2)停運(yùn)吸收塔漿液循環(huán)泵從而節(jié)省檢修費(fèi)、維護(hù)費(fèi)以及設(shè)備折舊費(fèi)；3)在燃用超出設(shè)計(jì)硫份約30

8、%的高硫煤時(shí)，脫硫系統(tǒng)能夠達(dá)標(biāo)運(yùn)行，提高了脫硫裝置對(duì)燃煤硫份的適應(yīng)能力，并提高了脫硫裝置的可利用率，從而提高了脫硫裝置的綜合脫硫效率，最終節(jié)省了排污費(fèi)；4)超出設(shè)計(jì)硫份約30%的燃煤與設(shè)計(jì)硫份以內(nèi)燃煤的價(jià)格差；5)使用脫硫添加劑可降低吸收塔漿液和脫硫石膏中碳酸鈣和亞硫酸鈣含量，從而減緩脫硫塔后續(xù)設(shè)備（除霧器以及GGH）的結(jié)垢和堵塞，在一定程度上提高了脫硫裝置的運(yùn)行可靠性。二、 脫硫添加劑節(jié)能效益分析華能南京金陵電廠二期2×1030MW燃煤機(jī)組采用中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司總承包建設(shè)的石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，采用一爐一塔的布置方式。設(shè)計(jì)入口煙氣量為3232440m3/h（標(biāo)態(tài)、濕基

9、、實(shí)際O2），設(shè)計(jì)入口SO2濃度為2142mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%O2），#1機(jī)組脫硫裝置于2010年5月完成脫硫裝置的性能考核和保證值驗(yàn)收試驗(yàn)。在設(shè)計(jì)工況下脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的主要指標(biāo)基本滿足設(shè)計(jì)要求。為了分析脫硫裝置在使用脫硫添加劑后的節(jié)能運(yùn)行效果，以及超出設(shè)計(jì)硫份后脫硫系統(tǒng)性能的提升作用，西安熱工研究院于2010年8月對(duì)#1脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了脫硫添加劑試驗(yàn)。在保證排放指標(biāo)的前提下可以停一臺(tái)或兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，大大降低了脫硫裝置的運(yùn)行能耗。通過脫硫添加劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定脫硫添加劑的使用規(guī)范，并根據(jù)試驗(yàn)情況建立使用脫硫添加劑后脫硫裝置的最佳運(yùn)行卡片用于指導(dǎo)脫硫運(yùn)行。運(yùn)行卡片見表1。表1 使用脫硫添

10、加劑后脫硫裝置運(yùn)行卡片機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)設(shè)定值FGD進(jìn)口SO2濃度（mg/m3）25002000150010001000MW循環(huán)泵運(yùn)行方式ABDABCABCAD氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式ACACA/CA/CpH值5.65.85.65.85.45.65.25.4吸收塔液位（m）9.510.59.510.59.510.59.510.5800MW循環(huán)泵運(yùn)行方式ABCABCBCAC氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式ACACA/CA/CpH值5.65.85.45.65.45.65.25.4吸收塔液位（m）9.510.59.510.59.510.59.510.5600MW循環(huán)泵運(yùn)行方式CDBDBCAB氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式ACA/CA/CA

11、/CpH值5.45.65.45.65.25.45.05.2吸收塔液位（m）9.510.59.510.59.510.59.510.5根據(jù)表1中的運(yùn)行卡片進(jìn)行的節(jié)電效果分析見下表：表2 使用脫硫添加劑后脫硫裝置節(jié)電及節(jié)省發(fā)電成本數(shù)據(jù)表機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)設(shè)定值FGD進(jìn)口SO2濃度（mg/m3）25002000150010001000MW循環(huán)泵運(yùn)行方式ABCBCACAB氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式ACACA/CA/C節(jié)省電量/kW(循環(huán)泵+增壓風(fēng)機(jī)+氧化風(fēng)機(jī))1250209023902440節(jié)省廠用電率/%0.130.210.240.24節(jié)省發(fā)電成本/萬(wàn)元300 502 574 586 800MW循環(huán)泵運(yùn)行方式BC

12、ACABAB氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式ACACA/CA/C節(jié)省電量/kW(循環(huán)泵+增壓風(fēng)機(jī)+氧化風(fēng)機(jī))2090215024402440節(jié)省廠用電率/%0.26 0.27 0.31 0.31 節(jié)省發(fā)電成本/萬(wàn)元502516586586600MW循環(huán)泵運(yùn)行方式ACABABAB氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式ACA/CA/CA/C節(jié)省電量/kW(循環(huán)泵+增壓風(fēng)機(jī)+氧化風(fēng)機(jī))2150244024402440節(jié)省廠用電率/%0.36 0.41 0.41 0.41 節(jié)省發(fā)電成本/萬(wàn)元516586586586注：停運(yùn)漿液循環(huán)泵，系統(tǒng)阻力下降約300Pa，A、B增壓風(fēng)機(jī)電流各下降約20A，增壓風(fēng)機(jī)電耗可下降約300350kW。節(jié)省的發(fā)

13、電成本按照發(fā)電成本電價(jià)0.40元/kW和年運(yùn)行6000小時(shí)計(jì)算。針對(duì)表2以設(shè)計(jì)工況為例進(jìn)行節(jié)能效益分析如下：在設(shè)計(jì)工況下，停D漿液循環(huán)泵可以節(jié)省運(yùn)行電流約100A，電量約950kW；停一層噴淋，系統(tǒng)阻力下降約300Pa，A、B增壓風(fēng)機(jī)電流分別下降約16A和22A，節(jié)省增壓風(fēng)機(jī)電量約300kW；一共節(jié)省約1250kW；共計(jì)可節(jié)省廠用電率約0.13%，脫硫廠用電率降至0.95%以下。按照年運(yùn)行6000h和發(fā)電成本0.40元/ kW計(jì)算，發(fā)電成本上可以節(jié)省約300萬(wàn)元/年，而使用脫硫添加劑的成本約為110萬(wàn)元/年，每年單套脫硫裝置可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約190萬(wàn)元。此估算僅對(duì)使用添加劑后節(jié)省的發(fā)電成本及添加

14、劑的使用費(fèi)用進(jìn)行了估算，石灰石利用率提高而節(jié)省的費(fèi)用、停運(yùn)的循環(huán)泵節(jié)省的檢修費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用以及在脫硫系統(tǒng)在超出設(shè)計(jì)硫份情況下脫硫系統(tǒng)達(dá)標(biāo)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行而節(jié)省的排污費(fèi)未計(jì)算在內(nèi)。三、 脫硫添加劑節(jié)省改造費(fèi)用分析西安熱工院脫硫添加劑在眾多電廠脫硫裝置的應(yīng)用情況表明，在入口SO2濃度超出設(shè)計(jì)濃度約30%時(shí)，使用脫硫添加劑可以滿足脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)達(dá)標(biāo)運(yùn)行，因此對(duì)于集團(tuán)公司所有計(jì)劃進(jìn)行脫硫增容改造的電廠，在入口SO2濃度超出設(shè)計(jì)濃度不高于30%的脫硫系統(tǒng)可考慮不進(jìn)行改造?，F(xiàn)以華能汕頭電廠一期脫硫改造進(jìn)行節(jié)省改造費(fèi)用分析如下：華能汕頭電廠一期2×300MW亞臨界機(jī)組，每臺(tái)鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1

15、000 t/h；華能汕頭電廠一期脫硫工藝采用奧地利能源公司（AEE）的濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)，一爐一塔配置。工程承包方為清華同方環(huán)境有限責(zé)任公司。于2006年6月陸續(xù)完成性能考核試驗(yàn)工作。脫硫工程原設(shè)計(jì)燃煤含硫量為0.63%，脫硫裝置入口SO2濃度1322mg/m3，設(shè)計(jì)脫硫效率90%。脫硫系統(tǒng)增容改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)含硫量為0.7%，脫硫裝置入口SO2濃度1610mg/m3，脫硫效率為95%。改造設(shè)計(jì)SO2濃度較改造前提高了21.8%。改造首選方案如下：增加一層噴淋層：在最上層噴淋層與除霧器之間增加一層噴淋層，吸收塔上部整體抬高；原吸收塔漿池容積不變。新建一座供一、二期公用的塔外氧化漿罐，新

16、增氧化風(fēng)機(jī)布置在塔外氧化漿罐附近，原吸收塔氧化系統(tǒng)不做改動(dòng)。塔外氧化漿罐設(shè)置四臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器，兩臺(tái)石膏排出泵，并在原石膏旋流器旁新增一套石膏旋流器；塔外氧化漿罐另外設(shè)置兩臺(tái)石膏漿液返回泵，可以將罐內(nèi)漿液返回至任意一座吸收塔。原吸收塔各增設(shè)一臺(tái)石膏排出泵，可將塔內(nèi)石膏漿液排放至塔外氧化漿罐中。改造費(fèi)用分析：1）由于脫硫裝置入口含硫量的增加，不論對(duì)裝置進(jìn)行增容改造還是使用脫硫添加劑，對(duì)公用系統(tǒng)的改造均需進(jìn)行，所以差別在于對(duì)吸收塔系統(tǒng)的改造上。汕頭電廠一期脫硫增容改造靜態(tài)投資約為2900萬(wàn)元。如果按照投資額80%來(lái)源于銀行貸款，還款期10年，貸款利率6.6%（現(xiàn)行5年期貸款利率），則每年約償還銀行本

17、金240萬(wàn)元，每年需償還利息80萬(wàn)元，則每年本息合計(jì)320萬(wàn)元。2）增容改造后，年裝置運(yùn)行費(fèi)用（廠用電、設(shè)備維護(hù)、設(shè)備折舊三項(xiàng)費(fèi)用增量）增加約為600萬(wàn)元（如果只考慮前兩項(xiàng)增量運(yùn)行費(fèi)用增加約為400萬(wàn)元）。3）如果采用脫硫添加劑，并相應(yīng)改造部分公用系統(tǒng)的改造方式，每年使用脫硫添加劑約60噸，每噸單價(jià)約2.8萬(wàn)元，則年脫硫添加劑使用費(fèi)用約為：168萬(wàn)元。通過以上分析，采用脫硫增容改造年財(cái)務(wù)費(fèi)用+運(yùn)行費(fèi)用增加約為：920萬(wàn)元，不考慮設(shè)備折舊費(fèi)用是720萬(wàn)元；如果采用脫硫添加劑改造，年材料費(fèi)用增加約為168萬(wàn)元。所以對(duì)于入口含硫量增加30%以內(nèi)的在運(yùn)脫硫系統(tǒng)，采用脫硫添加劑在經(jīng)濟(jì)性上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)

18、初步調(diào)研，華能集團(tuán)內(nèi)約三分之一電廠計(jì)劃進(jìn)行脫硫裝置增容改造情況類似于華能汕頭電廠。四、 華能集團(tuán)全面應(yīng)用脫硫添加劑經(jīng)濟(jì)效益分析據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2010年底華能集團(tuán)共安裝約180套石灰石-石膏濕法煙氣裝置，合計(jì)裝機(jī)容量約7000萬(wàn)千瓦。1）節(jié)能效益分析集團(tuán)內(nèi)部大約有二分之一（90套）脫硫裝置的可以完全滿足機(jī)組燃煤要求，使用脫硫添加劑后，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上脫硫裝置可以停一臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，降低廠用電率和運(yùn)行成本。按平均降低廠用電率0.15%（不同脫硫裝置上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.120.20%）計(jì)算，可以節(jié)省電功率約52500kW，按年運(yùn)行6000h計(jì)，全年可節(jié)省電量約3.41億kWh，按發(fā)電成本0.38元/kWh計(jì)，每年可節(jié)省發(fā)電成本約1.2億元。根據(jù)不同脫硫裝置的設(shè)計(jì)條件和運(yùn)行參數(shù)，單套脫硫裝置使用添加劑的成本約為6090萬(wàn)元/年，按平均75萬(wàn)元/年計(jì)算，此類90套脫硫裝置的添加劑使用成