電廠煙氣脫硫技術(shù)改造經(jīng)濟效益測評

電廠煙氣脫硫技術(shù)改造經(jīng)濟效益測評李鵬(新疆華電紅雁池發(fā)電有限責任公司)【摘要】：隨著溫室效益對全球氣候影響日益凸現(xiàn)， 清潔高效和具有污染處理能力的技術(shù)對火電廠減少煙氣污染物排放是一個重大的技術(shù)課題。 脫硫技改項目能有效減少電廠二氧化硫排放量，對改善電廠周圍和所在地大氣環(huán)境質(zhì)量具有積極意義，實施脫硫項目改造工程，既改善了機組經(jīng)濟運行狀況，達到了預期的技術(shù)目標又實現(xiàn)了環(huán)境、社會和電廠經(jīng)濟效益整體受益目標，并實現(xiàn)了污染物達標排放，做到依法排污、依法生產(chǎn)，為保護環(huán)境承擔了企業(yè)應盡的職責與義務?！娟P(guān)鍵詞】煙氣脫硫減排量支出收益測評一、 概述電廠鍋爐燃燒過程中生成的煙塵、二氧化硫、氮氧化物對大氣環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。二氧化硫是大氣污染的主要污染物之一 ，根據(jù)環(huán)境統(tǒng)計公報可知：工業(yè)廢氣排放總量為 2512.17億標立方米。廢氣中二氧化硫排放總量占29.61萬噸，并且在廢氣污染物排放總量中， 來源于工業(yè)的污染物所占比重有所上升。近年來，由于煤煙、揚塵、粉塵型污染嚴重，控制大氣污染物排放的呼聲越來越高，目前國內(nèi)已經(jīng)開始嚴格控制 SQ的排放,并且采取強有力的措施加以控制。二、 電廠鍋爐燃燒煙氣排放對大氣環(huán)境產(chǎn)生的影響大氣環(huán)境污染狀況嚴重之程度， 尤其是二氧化硫污染， 己經(jīng)成為大氣污染中最主要污染物，近幾年二氧化硫污染仍在繼續(xù)加重， 目前火電燃煤SQ排放量占全國SQ排放總量的90%以上，燃煤是大氣SQ污染的主要來源，2005年火電行業(yè)消耗煤炭量為11.1億噸，占全國煤炭消費總量的50.7%，火電廠SQ排放量已經(jīng)達到1400萬噸。為加強火電廠污染物排放控制，政府先后制定頒布和修訂調(diào)整了一系列相關(guān)的環(huán)保政策和法規(guī)，對火電廠污染物控制提出了愈加嚴格的要求。進一步強化了對二氧化硫、煙塵、氮氧化物的濃度控制，而且規(guī)定了現(xiàn)有火電廠鍋爐達到更加嚴格的排放限值的要求：火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2003):煙塵排放濃度小于300mg/m；二氧化硫排放濃度小于2100mg/m3;氮氧化物排放濃度小于1100mg/m3。但各個火電廠煙塵排放濃度、二氧化硫排放濃度、氮氧化物排放濃度都接近超標，二氧化硫排放總量控制限制指標平衡難度更大，控制大氣污染物排放濃度超標問題仍是火電廠環(huán)境保護工作的難點。石灰石一石膏濕法脫硫工藝實現(xiàn)了脫去煙氣中的二氧化硫。國內(nèi)火電廠引進的脫硫裝置大多屬濕法脫硫工藝，如華能珞璜電廠早在 80年代就首次引進了日本三菱公司石灰石-石膏濕法脫硫工藝，脫硫裝置與兩臺360MW燃煤機組相配套，燃煤含硫量 4.02%，脫硫裝置入口煙氣SQ濃度約為3500ppm脫硫效率大于95%電廠煙氣脫硫改造工程實施后，有效地減少了電廠二氧化硫排放總量，對改善電廠周圍和所在地大氣環(huán)境質(zhì)量，推動可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。三、煙氣脫硫工程的效果測評煙氣脫硫工程緊緊圍繞電廠SQ的排放狀況，以控制火電廠SQ排放量為主要手段，在全國投產(chǎn)的煙氣脫硫機組中已取得了顯形優(yōu)勢 ，煙氣的有害氣體得到有效的控制，極大的減少了污染物的排放。以華電紅雁池四臺200MW機組煙氣脫硫工程改造的現(xiàn)場和機組的具體情況等特點， 遵循有關(guān)的依據(jù)、標準和法規(guī)，對脫硫工藝進行有針對性的研究，逐步解決了嚴峻的節(jié)能減排形式下二氧化硫的減排問題。結(jié)合國家和地方環(huán)境法規(guī)的要求，提出合理的、可行的控制目標，包括脫硫效率、SQ排放濃度和排放量。脫硫項目的實施要考慮國家政策導向、電廠地理位置、燃煤情況、機組的狀態(tài)、機組可能的運行壽命、環(huán)保效益以及電網(wǎng)安全運行等綜合因素，采取綜合措施，實現(xiàn)以較低的成本完成火電廠達標治理。四臺 200MV鍋爐在設計條件下每年減少排放21710.5噸的SQ,則可減少直接和間接的環(huán)境經(jīng)濟損失 10855.3萬元/年。在環(huán)保治理項目中爭取政策優(yōu)惠和環(huán)保治理補助資金，脫硫工程可為新擴建項目提供必須的排污容量。根據(jù)煙氣脫硫工程改造前后一個季度煙氣排放 SQ2減排量和收費情況比較，對新疆華電紅雁池含硫量的煤種的煙氣脫硫量比較測算，以脫硫投運一個季度數(shù)據(jù)比較，煙氣脫硫減少煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量 448萬噸，按環(huán)保價格0.60元/噸.比脫硫前一個季度節(jié)約排污費121.56萬元。對比如下：脫硫工程實施前污染物排放及收費狀況:排污費項目燃煤量污染物名稱排放量當量值征收標準征收金額廢氣萬噸（kg）（元）（元）655865煙塵321621633854910.602031294二氧化硫186315719612180.601176731氮氧化物60841279090.6016745合計51402145374617 0.60 3224770煙氣脫硫設施投運后污染物排放及收費情況：排污費項目燃煤量污染物名稱排放量當量值征收標準征收金額廢氣萬噸(kg)(元)(元)737258煙塵3093993256830.60195410二氧化硫28487629946060.601796764氮氧化物61577282460.6016948合計65585233485350.602009121電廠負荷相同情況下，鍋爐燃燒煤量接近，脫硫工程實施前污染物排放量714萬噸，其中二氧化硫排放量486萬噸，污染物排放征收費322萬元。煙氣脫硫設施投運后污染物排放及收費情況得到明顯好轉(zhuǎn)，污染物排放減排量近 205萬噸，污染物排放征收費減少 121.5萬元，一年可節(jié)約排污費486.26萬元。四、煙氣脫硫設施建造投入與收益分析4.1.脫硫成本投入支出分析石灰石-石膏濕法脫硫工藝采用石灰石作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的 SO與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應而被脫除，最終反應產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去攜帶的細小液滴，經(jīng)加熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液的循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率較高。燃煤含硫量6.00%,脫硫裝置入口煙氣SQ濃度約為3500ppm。石灰石Ca(OH)2與煙氣中的SQ反應生成CaSO,部分CaSO進一步氧化生成CaSO,并隨煙氣飛灰通過除塵器捕集，凈化煙氣經(jīng)引風機由煙囪排入大氣，化學反應原理如下：CaO+H2O—Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2 >CaSQ+H2O石灰石-石膏濕法脫硫投入運行成本主要是石灰石、電耗、水耗等，以新疆華電紅雁池發(fā)電廠4X200MW煙氣脫硫工程項目前實施后統(tǒng)計計算石灰石耗用量，石灰石粉細度為 250目,按設計需求量，每年消耗石灰石量約為4.807X104噸。新疆華電紅雁池直接購成品石灰石粉，石灰石粉細度為250目（90%過篩率）。4X200MW機組校核煤種石灰石耗量為13.24t/h?？紤]脫硫系統(tǒng)的投資和運行費用以及脫硫系統(tǒng)運行的靈活性和安全可靠性 ，紅雁池四臺機組脫硫設施配備為二爐一塔，200MV機組平均負荷率在78.97%時運行，全月耗用石灰石5742噸，購進石灰石價格187.8元/噸，產(chǎn)生購置石灰石費用107.83萬元。4.2、脫硫系統(tǒng)耗用水容量脫硫工藝用水采用電廠循環(huán)水，工藝流程中，水的輸入包括吸收塔進口煙氣的含水量、石灰石漿液的含水量、氧化空氣的含水量等。維持吸收塔水平衡所需要補充的水量，通過除霧器沖洗和直接補水進入吸收塔。吸收塔進口煙氣的熱處理過程主要發(fā)生在煙氣與循環(huán)漿液之間的熱、質(zhì)交換。煙氣與漿液直接接觸，根據(jù)漿液溫度不同，發(fā)生了顯熱交換和潛熱交換，即熱交換同時伴有質(zhì)交換（濕交換）。溫差是熱交換的推動力，而水蒸氣分壓力差的則是濕 （質(zhì)）交換的推動力。在熱質(zhì)交換過程中，煙氣接觸的漿液量是有限的（液一氣比），但接觸時間非常充分（漿液循環(huán)量很大），以致熱濕交換充分完善，煙氣最終能達到飽和，而且煙氣終溫等于漿液終溫。吸收塔內(nèi)煙氣熱處理過程簡化為絕熱加濕過程，煙氣失去的顯熱量正好等于水分蒸發(fā)需要的潛熱量。負荷在80%左右，排煙溫度均衡穩(wěn)定，整套脫硫設施正常運行，每月耗水量將保持在 4.42萬噸以下，水費價格按照工業(yè)用水價格 0.5706元/噸，每月脫硫耗用水成本費用 2.06萬元。4.3脫硫系統(tǒng)廢水排放量脫硫廢水中的雜質(zhì)含量很高，廢水中的雜質(zhì)主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是國家環(huán)保標準中要控制的第一類污染物。 4X200MW機組的廢水處理量為10t/h,按照負荷在78%計算，實際脫硫吸收塔水平衡的水輸出包括吸收塔出口煙氣中的含水量、排出的石膏漿液的含水量、排放的廢水量 ，當月耗用水排污量1250噸，根據(jù)國家政策第一類污染物污水排污費收取標準，月產(chǎn)生污水排放費用： 2.51萬元。4.4.脫硫運行電耗成本影響脫硫設備4X200MV機組廠用電設有增壓風機一臺額定容量 1600kW漿液循環(huán)泵額定容量630kW三臺，氧化風機額定容量500kW低壓設備額定容量1600kW,實際6kV脫硫單元負荷分別接于各臺機組6kV工作段，設計工作容量5266kW4X200MW機組脫硫設施投運后設備月耗電 569.47萬千瓦時，脫硫系統(tǒng)廠用電率 1.3%，費用合計143.51萬元。綜上所述，脫硫工程實施后能源消耗費用預計 255.91萬元，每月設備維護材料消耗費用103.9萬元，脫硫設施實施后的費用合計 359.81萬元。五、脫硫后經(jīng)濟效益評估石灰石-石膏濕法脫硫副產(chǎn)物石膏的回收利用較高， 脫硫石膏市場需求量大，主要用作水泥緩凝劑和建筑材料等，脫水后的石膏進行綜合利用更為廣泛，脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的固體廢棄物為脫硫石膏即CaSQ2f0。石膏在化學組成上以二水硫酸鈣 （CaSQHzO）為主，一般較天然石膏有更高的純度，從理論上講完全可以替代天然石膏作為建筑材料加以利用。其主要用途為：⑴水泥生產(chǎn)所必需的緩凝劑；⑵紙面石膏板；⑶粉刷石膏。為便于綜合利用，脫硫工程煙氣裝置系統(tǒng)產(chǎn)生副產(chǎn)品脫硫石膏純度不小于 90%濕法脫硫工程實施后四臺機組每小時產(chǎn)生脫硫石膏 19.52t,每年產(chǎn)生量為9.536x104t/a,當不能完全綜合利用時，由汽車送至一期貯灰場單獨堆放，采用土壩將石膏與灰渣隔離。在吸收塔內(nèi)，石膏漿液（重量濃度為30%￡右）經(jīng)吸收塔旁的石膏漿液經(jīng)旋流器濃縮到重量濃度為45%勺石膏漿液，濃的石膏漿液經(jīng)石膏漿給料泵供至真空脫水皮帶機， 二臺真空皮帶脫水機，每臺出力按脫硫設計煤種時石膏產(chǎn)量的 75%考慮，且不小于脫硫校核煤種時石膏產(chǎn)量的 50%脫水后的石膏，表面水分含量小于10%經(jīng)帶式輸送機裝車外運供綜合利用或進入石膏倉庫暫存。4X200MV機組設計煤種石膏產(chǎn)量為16.40t/h，校核煤種石膏產(chǎn)量為22.08t/h。4臺200MW機組脫硫設施實際投運后月石膏產(chǎn)生量約為 6794噸，每噸5元售出，月收入3.40萬元。當石膏造粒技術(shù)改造實施完工，預測按每噸50元售出，月收入將達到33.97萬元。根據(jù)國家環(huán)境保護治理（如二氧化硫治理）費用及運行費用可適當核增電價的政策，發(fā)改委對脫硫安裝脫硫設施的燃煤電廠上網(wǎng)電價給予脫硫加價，鼓勵企業(yè)安裝脫硫設施，按照補償脫硫成本的原則，每千瓦時補價0.015元。2009年10月一12月四臺200MW機組發(fā)電量14.44億千瓦時，上網(wǎng)電量全部執(zhí)行補償脫硫電價，一個季度增加收入 2166萬元。單位十月十一月十二月合計發(fā)電量萬千瓦時479734769748704144374上網(wǎng)結(jié)算電量萬千瓦時422034474643600130549執(zhí)行脫硫電價元/千千瓦時0.0150.0150.0150.015增加脫硫電費力兀633.04671.20653.991958.23六、節(jié)能減排經(jīng)濟增益大氣中的SQ會危害人類健康、導致酸雨。 SQ對人體的影響具有廣泛、長期、慢性作用的特點，可導致呼吸系統(tǒng)等多種疾病，降低青少年機體的免疫力。酸雨可促使土壤酸化和貧瘠化，還可造成有毒金屬的溶解流動，影響動植物、魚類等的正常生長，造成減產(chǎn)和質(zhì)量下降。酸雨還對建筑物和材料有腐蝕作用，增加建筑物等的維護費用，縮短使用壽命。為了減少SQ和酸雨的污染，國家正式劃分了“兩控區(qū)”的范圍，并實施了SQ排污收費制度。按照新的《排污費征收使用管理條例》制度，收費對象從“單因子”擴大到“多因子” ，大氣污染物的收費起點從“超標收費”改為“零起點收費” ，二氧化硫的收費地區(qū)從兩控區(qū)擴大到全國所有地區(qū)，并且成倍地提高了單位排污量的排污費征收標準。如下脫硫前后比較表：煙塵排放濃度二氧化硫排放濃度氮氧化物排放濃度(mg/m3)(mg/m3)(mg/m3)脫硫前23.3768675.25脫硫后18.9144.16417.05減排量4.4623.84258.2按照目前執(zhí)行的《排污費征收標準管理辦法》， 2004年7月1日起，二氧化硫、氮氧化物和煙塵等廢氣排放污染物按每一污染當量 0.6元收費，華電紅雁池四臺鍋爐脫硫技改項目建成后，每年少交SQ排污費約121.56萬元和煙塵排污費約 16.61萬元。SQ產(chǎn)生量由20520t/a減少到18710t/a，廢水排放量由122.64萬t/a降至61.32萬t/a，綜合水耗由2.81m3/(MW?h)下降至2.37m3/(MW?h),SQ排放量、廢水排放量、等均達到控制限制指標。七、結(jié)束語大氣環(huán)境污染的減排和補償電價取得經(jīng)濟效益 2287萬元，與脫硫設施運行耗用費用沖抵，收益合計1927.75萬元。根據(jù)美國和我國清華大學的統(tǒng)計：我國每排放一噸 SQ所造成的直接和間接環(huán)境經(jīng)濟損失在5000元左