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选择电站锅炉脱硫技术方案的可行性探讨与研究

时间:2016-1-12 10:17:00   来源:中国脱硫设备网   添加人:admin

  环境保护选择电站锅炉脱硫技术方案的可行性探讨与研究江得厚,杨汝周,孙志宽(河南省电力试验研究所,河南郑州450052)燃煤含硫量的经济关系;结合国家排放标准,分析、推荐燃用中低硫煤电厂适宜的烟气脱硫率;结合国情,对火电厂脱硫工艺的优选提出原则意见。

  1火电厂302污染控制技术的经济分析控制so2排放,可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后3种。燃烧前脱硫主要是指选煤、煤气化、液化和水煤浆技术;燃烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术和目前推广和研究的流化床气化为基础的燃气-蒸汽联合循环发电技术;燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术,又可分为湿法、半干法、r法3大类,各类又有不同的工艺D由于不同的脱硫技术所用的投资和运行费用也不同,因此进行经济技术分析是选择脱硫方案的基础。燃烧前脱硫由于投资大,且占用较大场地,在已建电厂或新建电厂时都是难以接受的,该工作应在煤炭供应部门解决。燃烧中脱硫对中、小型新建电厂是较好的方案,在老厂改造中是不容易实现的。现将重点放在烟气脱硫技术分析上。

  1.1烟气脱硫技术(FGD)投资及运行维护费用分析1.1.1湿法烟气脱硫技术投资与机组容量和煤的含硫量的关系用烟气脱硫技术改造老电厂,其投资费用是新建带有烟气脱硫装置电厂的1.3倍。因此新建电厂应按国务院国函5号文规定燃煤硫分大于1%的电厂,必须同时建设脱硫设施,避免在以后改造中多花30%的投资。

  为便于比较,脱硫率取90%,煤含硫量为4.5%,设备利用率为65%时,200600MW机组加装FGD比投资与单机容量的关系。在相同的条件下,机组容量越大,采用FGD电厂的投资单位kW的费用相对低得多。

  从一台500MW机组湿式脱硫装置比投资与煤含硫量关系。可看出:比投资随煤含硫量增大而增大。

  1.1.2湿法烟气脱硫工艺运行费用与煤含硫量及单机容量的关系用FGD改造老电厂时,FGD工艺运行费随煤含硫量增加而增加。也可很清楚知道每kWh的FGD工艺运行费随单机容量增大相对减少。

  以上定性分析主要用来说明投资和运行费用与单机容量和煤的含硫量的相互关系。

  1.1.3脱硫率与脱硫工艺投资的关系国外各种典型脱硫工艺几乎国内都有采用,从调查和收集到的资料来看,不同出处数据稍有出人。

  现将有关单位出版的刊物经过分析和整理、折算得到在较为相同条件下的不同脱硫工艺投资与脱硫率的关系曲线(见),与国外资料所得数据和图表极为近似,因此较有说服力和价值。当然,所收集的资料中由于机组容量以及燃煤中的硫分不一样,所在地区和建造年代、贷款方式等因素的影响,虽然经过分析整理,难免仍有误差,但图线的趋势用来分析探讨是足够的。

  脱硫率与脱硫设备占电厂总投资百分比的关系从可以得出几点综合意见:(1)脱硫工艺投资与脱硫率的关系呈指数型。(2)当脱硫率由30%增加到50%时,投资增加1倍;脱硫率增加到70%,其投资将是30%时的4倍;越到高脱硫率时则增长越厉害。例如,脱硫率由90%增加到95%时,为获取这5%的脱硫率增长,其投资将是脱硫率30%时的4倍。(3)虽处在两控区内,但燃用中低硫煤的火电厂,不宜选用过高的脱硫率,否则将用很大的投资和代价换取较少脱硫增益。(4)采用脱硫率在60%~80%范围间脱硫设施投资只占电厂总投资的4%12%.因此,在此区间选用方案对燃用中低硫煤电厂较为适宜。

  1.1.4脱硫成本与脱硫率的关系现将上述资料的数据整理分析后,得出脱硫率与脱硫成本的关系曲线,同样呈指数型。由于脱硫成本在相同的工艺,在不同地区成本不同,其成本将在一个范围内,给出的曲线是一条带状(所得数据没有考虑还贷部分)。

  考虑到S02排污征收费将会按每吨1 200元征收,排污征收费与脱硫率关系是一根直线,与脱硫成本曲线相交在脱硫率60%处,视为经济点。目前收集到由于每吨S02排放造成环境污染的损失费用,大约为200~2500元之间(对人口密集、重要的大城市则较高。目前尚未有更可靠的数据,只好使用偏高的数据,以作比较),因而将趋势曲线用虚线标在上作分析用,它与脱硫成本曲线相交在脱硫率70%处,即使假设这条虚线的斜率更陡,也与脱硫成本曲线相交在75%.因此:(1)要求很高的脱硫率,脱硫成本将会大幅度的增加。(2)排污征收费与脱硫成本线相交点60%的脱硫率为最佳点,考虑到对社会环境影响因素,脱硫率选择在60%~80%之间是较为合适的。

  (脱硫率W)脱硫率与脱硫成本分析1.1.5考虑S02排放应符合国家排放标准的经济原则根据国标火电厂大气污染物排放标准规定的最低要求:当煤中硫分小于1%,允许烟气中so:排放值小于2100mg/m3;当煤中硫分大于1%,允许烟气中S02,排放值小于1 200mg/m3,并要考虑到火电厂的具体地点的环境保护不同的要求。

  用煤中含硫量来衡量脱硫工艺是不够科学的,应该考虑煤的发热量因素。因为对于每台锅炉来说,在一定负荷时消耗热量是一个固定数,因此在相同的煤含硫量,当煤发热低,就多烧煤,总的硫量增加,控制排放浓度勹脱硫书关系例如某电厂所用燃煤的含硫M―般单位标准立方米排烟中so:浓度就高;煤发热量高,则单位标准立方米排烟中so2浓度就低:所以采用煤含硫量/煤发热量来衡量排烟量中的so2更科学。

  经统计测算对于发热量和含硫量差别很大的煤,1ig/的硫含量相当于排烟中S02ttmg/m1值部在5000mg/m1左右,因此用S/Q.,来衡ft和判断脱硫任务更为科学和合理,将和排烟中的S0:关系、S/Qne,和需要脱硫率THs(C关系绘成例如某电厂所用燃煤的含硫吊一般1.37% ~1.68%,相应SQ.,为0.685-0.840,由可得相肖于排烟中的S02浓度为3 450~4200mg/m3,满足我国环保排放标准要求的脱硫率相应为65% 1.1.6燃用中低硫煤电厂最适宜的脱硫率从投资、运行成本以及达标排放等综合分析要求,在燃用中低硫煤电厂选用的脱硫设施脱硫率取,2在60%80%之间较为适宜2脱硫工艺优选的原则意见选择脱硫艺,除f要考虑到火电厂燃用煤种年平均硫分高中低以外,还要根据我同国情、经济实力和脱硫技术在N内刚起步等实际情况:。闪此,提出以下脱硫工艺选择的原则意见2.1投资少、足够的脱硫率火电厂脱硫改造资金主要来源足:缴排污怔收费返回部分,费用很少因此,在满足脱硫;要的前提下,所选用的方案应尽量投资少美国7年代电厂大都采用石灰石-打宵湿法r.艺,也就是将一个中型的化工厂搬到电厂来,但同时将电价提高,将脱硫投资转嫁到用户身上。近几年,美国、日本、欧洲等国家因受电价竞争上网的制约,又纷纷研制许多有效的、简易而投资少的脱硫工艺,虽然脱硫率低了一些,但投资则少了好几倍。另外,国外目前已经实行排污总量控制,可以买卖指标,有些电厂已经上了脱硫率高的脱硫工艺,将剩余的指标出卖来减少开支:,因此,对于西方国家为什么多采用高脱硫率的工艺也要历史地、辩证地分析。2.2运行成本低成本是与投资高低有关,目前国内脱硫成本(不考虑还贷),脱除S02每kg在0.62.8元之间,差别是很大的:这所采用的工艺,脱硫剂材料,燃煤的硫分、能耗、水耗、运行操作维护人员等有关。增大脱硫成本,在目前不得增加电价情况下,将降低电厂利润,所以在选择脱硫工艺时,运行成本也是一个重要的指标。在计算成本时要将设备折旧、还贷部分计人,这样才可以得到完整的成本例如某电厂不计还贷的单位运行成本为960元/t,当计入还贷时为1658.5元/t.可以看出,计算成本时要将还贷部分考虑计人,这样便于分析比较,:,同时,在以上的分析中也看出投资越大成本也越高:2.3工艺流程简单、运行可靠性高、操作简便易于维护流程简繁与可靠性、维护工作量是密切相关的。

  复杂的工艺可靠性相对要低,维护工作量也大:例如脱硫艺流程中的磨损和腐蚀等因素都要考虑到现在一些成熟技术的湿法脱硫工艺就相当复杂,如ff灰石的破碎、制粉、输送过程,都会加剧设备磨损和反应塔等部件腐蚀,都会造成较大维护工作量:,工艺流程复杂必然也带来操作麻烦,并要较多的运行及维修人员因此考虑脱硫工艺时,这方面也应作为考虑的重要因素2.4已建厂改造是否有合适的场地和符合技术的要求已建成的电厂前一阶段为了满足环保除尘的需要都改造为电除尘器,几乎将锅炉尾部烟道位置都占满了::有些脱硫工2:的反应塔和再加热热交换器等就无法布置下,另外,湿法脱硫工艺需要大量的水,每10nmVh烟气耗水量就要156203t/h,地处缺水K的电厂就是想采用此种工艺也会因用水量过大的要求而放弃:,2.5目前应能满足达标排放和减少上缴排污费的要求年,排放二氧化硫的工业污染源达标排放,并实行二氧化硫排放总量控制。现有燃煤含硫量大于1%的电厂,要在2000年采取减排二氧化硫的措施,在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它具有相应效果的减排二氧化硫的措施等规定。主要是要求达标排放和总量控制。在满足这个规定的前提下,尽可能少交排污费,降低发电厂成本。从~3明显显示出燃用中低硫煤电厂可选用较低脱硫率的脱硫工艺,已能满足上述规定要求,而且投资、运行成本均较为合适。

  2.6易于国产化引进第1台是要交点学费的,但不能每台都交学费。所以,要选用适宜的国产化的方案。第1台不能国产化,也要在第2、第3台大部分国产化,这样才是适合国情的方案,才能用较少的资金来使我国大部分电厂改造完,达到国家有关的规定。

  2.7脱硫方案选择与老电厂剩余寿命要考虑到老电厂的剩余使用寿命。有些电厂已经运行2030a,使用寿命接近终结,在是否上脱硫设备与支付排污费之间,要做经济分析和对环境影响等综合分析。

  3结论(1)新建机组单机容量大,而且燃用煤种的含硫量较高的电厂以选用脱硫率较高的脱硫工艺较为合适。(2)在老电厂进行造或燃用中、低硫煤的,可以选用投资少、运行费用低、脱硫率较低的简易脱硫方案。(3)不同地区、不同城市间选用脱硫方案要根据具体情况来选择。(4)方案选择时除考虑初投资外,更重要的是要考虑计人设备折旧和还贷因素以后的运行费用。(5)单纯追求高的脱硫率,在投资及运行成本上要花费昂贵的代价。