電廠煙氣脫硫技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)效益測評李鵬(新疆華電紅雁池發(fā)電有限責(zé)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(jī)組經(jīng)濟(jì)運行狀況，達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)目標(biāo)又實現(xiàn)了環(huán)境、社會和電廠經(jīng)濟(jì)效益整體受益目標(biāo)，并實現(xiàn)了污染物達(dá)標(biāo)排放，做到依法排污、依法生產(chǎn)，為保護(hù)環(huán)境承擔(dān)了企業(yè)應(yīng)盡的職責(zé)與義務(wù)?！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(biāo)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(yán)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(yán)格控制 SQ的排放,并且采取強(qiáng)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(yán)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(dá)到1400萬噸。為加強(qiáng)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(yán)格的要求。進(jìn)一步強(qiáng)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(dá)到更加嚴(yán)格的排放限值的要求：火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(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(biāo)，二氧化硫排放總量控制限制指標(biāo)平衡難度更大，控制大氣污染物排放濃度超標(biāo)問題仍是火電廠環(huán)境保護(hù)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)組煙氣脫硫工程改造的現(xiàn)場和機(jī)組的具體情況等特點， 遵循有關(guān)的依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，對脫硫工藝進(jìn)行有針對性的研究，逐步解決了嚴(yán)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(biāo)，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(dǎo)向、電廠地理位置、燃煤情況、機(jī)組的狀態(tài)、機(jī)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(dá)標(biāo)治理。四臺 200MV鍋爐在設(shè)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(jì)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(kuò)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(dāng)量值征收標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(dāng)量值征收標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(shè)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(shè)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(xì)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去攜帶的細(xì)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(yīng)生成CaSO,部分CaSO進(jìn)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(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣，化學(xué)反應(yīng)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(xì)度為 250目,按設(shè)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(xì)度為250目（90%過篩率）。4X200MW機(jī)組校核煤種石灰石耗量為13.24t/h。考慮脫硫系統(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(jī)組脫硫設(shè)施配備為二爐一塔，200MV機(jī)組平均負(fù)荷率在78.97%時運行，全月耗用石灰石5742噸，購進(jìn)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(jìn)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(jìn)入吸收塔。吸收塔進(jìn)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(dá)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(fù)荷在80%左右，排煙溫度均衡穩(wěn)定，整套脫硫設(shè)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(biāo)準(zhǔn)中要控制的第一類污染物。 4X200MW機(jī)組的廢水處理量為10t/h,按照負(fù)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)，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(shè)備4X200MV機(jī)組廠用電設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)一臺額定容量 1600kW漿液循環(huán)泵額定容量630kW三臺，氧化風(fēng)機(jī)額定容量500kW低壓設(shè)備額定容量1600kW,實際6kV脫硫單元負(fù)荷分別接于各臺機(jī)組6kV工作段，設(shè)計工作容量5266kW4X200MW機(jī)組脫硫設(shè)施投運后設(shè)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(yù)計 255.91萬元，每月設(shè)備維護(hù)材料消耗費用103.9萬元，脫硫設(shè)施實施后的費用合計 359.81萬元。五、脫硫后經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(xué)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(jī)組每小時產(chǎn)生脫硫石膏 19.52t,每年產(chǎn)生量為9.536x104t/a,當(dāng)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(jī)， 二臺真空皮帶脫水機(jī)，每臺出力按脫硫設(shè)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(jī)裝車外運供綜合利用或進(jìn)入石膏倉庫暫存。4X200MV機(jī)組設(shè)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(jī)組脫硫設(shè)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(dāng)石膏造粒技術(shù)改造實施完工，預(yù)測按每噸50元售出，月收入將達(dá)到33.97萬元。根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)治理（如二氧化硫治理）費用及運行費用可適當(dāng)核增電價的政策，發(fā)改委對脫硫安裝脫硫設(shè)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(shè)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(jī)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(jì)增益大氣中的SQ會危害人類健康、導(dǎo)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(dǎo)致呼吸系統(tǒng)等多種疾病，降低青少年機(jī)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(hù)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(kuò)大到“多因子” ，大氣污染物的收費起點從“超標(biāo)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(kuò)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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dá)到控制限制指標(biāo)。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(jì)效益 2287萬元，與脫硫設(shè)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(xué)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(jì)損失在5000元左