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摘要本文简要介绍了世界上较常采用的四种电厂烟气脱硫工艺技术,并从工艺简易情况、脱硫率、平均排放浓度、副产物、吸收剂的可获得性、电耗、对锅炉及烟气系统的影响、占地等方面对各自的优缺点进行了对比,同时采用费用年值这个指标,对这四种烟气脱硫工艺进行了技术经济分析,并根据技术经济分析结果对电力企业脱硫工艺的选择提出了建议。
关键词脱硫工艺 经济效果 评价
中图分类号:TM61文献标识码:A
1 引言
目前我国燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90%以上,其中发电约占一半,电力工业已成为酸雨和二氧化硫污染严重的行业之一。所以,电厂SO2的治理是当务之急。
近年来,我国电力工业部门在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度。对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺建造了示范工程,这些脱硫工艺主要有:石灰石-石膏湿法、简易石灰石-石膏湿法、旋转喷雾半干法、海水烟气脱硫、炉内喷钙加尾部增湿活化工艺、电子束烟气脱硫工艺、循环流化床脱硫工艺等。各项工艺都有其独特的技术经济特性,对于每项技术应重视技术经济分析,为开发和利用符合我国电厂实际的脱硫技术提供指导。
2经济效果评价指标
经济效果评价是投资项目评价的核心内容。经济效果评价的指标很多,主要有净现值、净年值、费用现值、费用年值、内部收益率、投资回收期等,它们从不同的角度反映项目的经济性。对于电厂脱硫来说,其所带来的最大收益就是减少了SO2排放,改善了生态环境,此外还有一些副产品带来的现金流入,但这些收益与所发生的投资相比,实在微乎其微。由于其收益的多少难以量化,所以在评价脱硫效益方面只考虑其投资和费用,也就是现金流出。此外各个电厂的设备运行年限也不尽相同,不易采用现值和比例性指标进行评价。所以,本文中采用费用年值这个指标。
费用现值(PC)指标是对投资项目进行动态评价的重要指标之一,它是按一定的折现率将各年所发生的费用折现到同一时点(通常是期初)的现值累加值。
费用年值是通过资金等值换算将项目费用现值分摊到寿命期内各年(从第1年到第n年)的等额年值。
费用现值和费用年值指标用于多个方案的比选,其判别准则是:费用现值或费用年值最小的方案为优。
3脱硫工艺的技术评价
从技术的角度说,以上几种脱硫技术都比较成熟,但是在脱硫效率、副产品的利用、电耗以及占地面积等方面都有所不同。从技术性能来看,石灰石-石膏湿法研究开展较早,技术最为成熟,运行经验丰富,脱硫率高,吸收剂价廉易得,副产物便于利用,煤种适应范围宽,但占地面积大。从经济角度上看,其投资也最大;炉内喷钙增湿活化法的主要问题是脱硫效率低,脱硫的副产品——灰渣的处理量太大;电子束法的加速器价格较高,厂用电消耗过大是制约这项技术推广应用的主要问题。
4经济分析
4.1脱硫投资与费用
电厂脱硫的投资和费用,主要是FGD的初投资、运行维护费用这两项。
初投资:FGD的初投资主要由工程建设费、不可预见费、工程设计费和其它杂项费用4种费用组成。
运行维护费用:FGD运行维护费用包括原材料的费用,主要包括吸收剂、工业水、动力、蒸汽、燃料等;劳动力费用,包括生产人员和管理人员的工资; 维修费用,即每年检修和大修费用。
4.2经济分析
以某300 MW 机组为例,燃煤含硫量以1.5%和2.5%计,并且忽略了脱硫副产品带来的收益。假设建设期为2年,建设期每年投资额为总投资额的50%,折现率为5%。各种脱硫工艺的投资、运行费用如下:
注:以上数据来源于2005年《电力学报》
PC= +C
AC= PC
其中:I——总投资;C——年运行费用;——折现率;n——运行年限
由上述数据可以看出,电厂烟气脱硫是一项相当大的投资,其投资额根据所采用的脱硫工艺不同,其投资额也相距甚远,大约在电厂总投资比重的3%-20%范围内。但是在选择脱硫工艺时并不能够只根据它的初投资大小来取舍,必须比较各种工艺运行的经济性。
虽然脱硫的初投资巨大,但是随着运行年限的增加,它的年运行费用是逐渐降低的。传统的湿式石灰石-石膏法初投资最大,电子束法次之,炉内喷钙尾部增湿法最小。而电子束法的运行费用最高,湿式石灰石-石膏法的年运行费用次之,简易石灰石-石膏法的运行费用最小。这一点是不同电厂选择脱硫工艺的依据。其次,燃煤含硫量的大小也直接影响着脱硫费用,燃煤含硫量的变化,脱硫费用也不同程度的在增加。虽然有些脱硫工艺的初投资对燃煤含硫量大小的不是很敏感,但是其运行费用对含硫量的敏感度却是很大的,如电子束法脱硫工艺和喷钙增湿法,随着燃煤含硫量的提高,运行费用的上升幅度就大(如上图)。当脱硫设备的运行年限超过一定的时间后,喷钙增湿法的运行费用还会超过简易石灰石-石膏法。
脱硫费用的高低并不是绝对不变的,在某此特殊的环境条件下,一些脱硫工艺经济效益是随着设备运行年限的增加开始显现出来(曲线交叉)。而且在此分析过程中忽略了副产品带来的经济效益,若考虑这些因素,对以上脱硫费用进行修正,某些脱硫工艺综合经济效益增加的优势将会愈发明显。因此电厂在选择脱硫工艺时必须考虑各种脱硫工艺的综合经济性。
5结论
从经济上看,石灰石一石膏湿法脱硫,由于其脱硫的投资额巨大,一般不适合小电厂及老电厂,但此工艺最为成熟,脱硫效率高,对于大型的机组,如300 MW 及以上燃煤电站锅炉比较适合,而且也应用得最为广泛。电子束照射法虽然脱硫费用高,但与湿式石灰石一石膏法相比具有占地面积小、处理过程中不产生废水废渣、能同时脱硫脱硝、系统对负荷的变化有较好的适应性等优点,因此在运行费用允许的条件下应优先考虑。随着技术的完善、电子枪造价的降低,电子束法会在大型燃煤电站得到广泛的应用。而对于投资较少的炉内喷钙尾部增湿活化脱硫技术,比较适合中型机组,特别是100 MW 以上,300 MW 以下容量的机组和易于改造原有锅炉相关设施的电厂,此外在采用此技术时应考虑燃用煤种的含硫量是否符合要求,要尽可能燃用含硫较低的煤种,这样会更有利于电厂的经济运行。当然对于中型机组,湿法脱硫和简易脱硫工艺亦可选用,但要以综合效益为标准,慎重而择之。
在以上的分析中,只是对300 MW 机组,燃煤含硫量为1。5%和2.5%的时候进行的经济分析,而且忽略了脱硫副产品带来的收益等多种因素,这些因素也会对脱硫的经济效益产生一定的影响。电厂在具体选用FGD工艺时,应该根据工程项目的要求,不仅要考虑技术因素,还要考虑实际存在的问题,如对环境变化的适应、政府的规划以及电厂自身的财务状况等。努力做到既满足环保的要求,又达到技术上、经济上合理性。
参考文献
[1] 郝艳红,邱丽霞,王永耀.燃煤锅炉烟气脱硫技术经济分析及应用[J].电力学报,2005.
[2] 罗传奎,沈又幸等.大中型燃煤电厂脱硫工艺的确定与技术经济分析[J].动力工程,1999.
[3] 李朝杰.燃煤电厂脱硫工艺的比较及选择[J].贵州电力技术,2004(12).
[4] 李成益.几种烟气脱硫工艺及技术经济分析[J].石油化工技术经济.
[5] 刘文格,李青.燃煤电厂脱硫技术的选择[J].山东电力高等专科学校学报,2001.4.
关键词脱硫工艺 经济效果 评价
中图分类号:TM61文献标识码:A
1 引言
目前我国燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90%以上,其中发电约占一半,电力工业已成为酸雨和二氧化硫污染严重的行业之一。所以,电厂SO2的治理是当务之急。
近年来,我国电力工业部门在烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度。对目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺建造了示范工程,这些脱硫工艺主要有:石灰石-石膏湿法、简易石灰石-石膏湿法、旋转喷雾半干法、海水烟气脱硫、炉内喷钙加尾部增湿活化工艺、电子束烟气脱硫工艺、循环流化床脱硫工艺等。各项工艺都有其独特的技术经济特性,对于每项技术应重视技术经济分析,为开发和利用符合我国电厂实际的脱硫技术提供指导。
2经济效果评价指标
经济效果评价是投资项目评价的核心内容。经济效果评价的指标很多,主要有净现值、净年值、费用现值、费用年值、内部收益率、投资回收期等,它们从不同的角度反映项目的经济性。对于电厂脱硫来说,其所带来的最大收益就是减少了SO2排放,改善了生态环境,此外还有一些副产品带来的现金流入,但这些收益与所发生的投资相比,实在微乎其微。由于其收益的多少难以量化,所以在评价脱硫效益方面只考虑其投资和费用,也就是现金流出。此外各个电厂的设备运行年限也不尽相同,不易采用现值和比例性指标进行评价。所以,本文中采用费用年值这个指标。
费用现值(PC)指标是对投资项目进行动态评价的重要指标之一,它是按一定的折现率将各年所发生的费用折现到同一时点(通常是期初)的现值累加值。
费用年值是通过资金等值换算将项目费用现值分摊到寿命期内各年(从第1年到第n年)的等额年值。
费用现值和费用年值指标用于多个方案的比选,其判别准则是:费用现值或费用年值最小的方案为优。
3脱硫工艺的技术评价
从技术的角度说,以上几种脱硫技术都比较成熟,但是在脱硫效率、副产品的利用、电耗以及占地面积等方面都有所不同。从技术性能来看,石灰石-石膏湿法研究开展较早,技术最为成熟,运行经验丰富,脱硫率高,吸收剂价廉易得,副产物便于利用,煤种适应范围宽,但占地面积大。从经济角度上看,其投资也最大;炉内喷钙增湿活化法的主要问题是脱硫效率低,脱硫的副产品——灰渣的处理量太大;电子束法的加速器价格较高,厂用电消耗过大是制约这项技术推广应用的主要问题。
4经济分析
4.1脱硫投资与费用
电厂脱硫的投资和费用,主要是FGD的初投资、运行维护费用这两项。
初投资:FGD的初投资主要由工程建设费、不可预见费、工程设计费和其它杂项费用4种费用组成。
运行维护费用:FGD运行维护费用包括原材料的费用,主要包括吸收剂、工业水、动力、蒸汽、燃料等;劳动力费用,包括生产人员和管理人员的工资; 维修费用,即每年检修和大修费用。
4.2经济分析
以某300 MW 机组为例,燃煤含硫量以1.5%和2.5%计,并且忽略了脱硫副产品带来的收益。假设建设期为2年,建设期每年投资额为总投资额的50%,折现率为5%。各种脱硫工艺的投资、运行费用如下:
注:以上数据来源于2005年《电力学报》
PC= +C
AC= PC
其中:I——总投资;C——年运行费用;——折现率;n——运行年限
由上述数据可以看出,电厂烟气脱硫是一项相当大的投资,其投资额根据所采用的脱硫工艺不同,其投资额也相距甚远,大约在电厂总投资比重的3%-20%范围内。但是在选择脱硫工艺时并不能够只根据它的初投资大小来取舍,必须比较各种工艺运行的经济性。
虽然脱硫的初投资巨大,但是随着运行年限的增加,它的年运行费用是逐渐降低的。传统的湿式石灰石-石膏法初投资最大,电子束法次之,炉内喷钙尾部增湿法最小。而电子束法的运行费用最高,湿式石灰石-石膏法的年运行费用次之,简易石灰石-石膏法的运行费用最小。这一点是不同电厂选择脱硫工艺的依据。其次,燃煤含硫量的大小也直接影响着脱硫费用,燃煤含硫量的变化,脱硫费用也不同程度的在增加。虽然有些脱硫工艺的初投资对燃煤含硫量大小的不是很敏感,但是其运行费用对含硫量的敏感度却是很大的,如电子束法脱硫工艺和喷钙增湿法,随着燃煤含硫量的提高,运行费用的上升幅度就大(如上图)。当脱硫设备的运行年限超过一定的时间后,喷钙增湿法的运行费用还会超过简易石灰石-石膏法。
脱硫费用的高低并不是绝对不变的,在某此特殊的环境条件下,一些脱硫工艺经济效益是随着设备运行年限的增加开始显现出来(曲线交叉)。而且在此分析过程中忽略了副产品带来的经济效益,若考虑这些因素,对以上脱硫费用进行修正,某些脱硫工艺综合经济效益增加的优势将会愈发明显。因此电厂在选择脱硫工艺时必须考虑各种脱硫工艺的综合经济性。
5结论
从经济上看,石灰石一石膏湿法脱硫,由于其脱硫的投资额巨大,一般不适合小电厂及老电厂,但此工艺最为成熟,脱硫效率高,对于大型的机组,如300 MW 及以上燃煤电站锅炉比较适合,而且也应用得最为广泛。电子束照射法虽然脱硫费用高,但与湿式石灰石一石膏法相比具有占地面积小、处理过程中不产生废水废渣、能同时脱硫脱硝、系统对负荷的变化有较好的适应性等优点,因此在运行费用允许的条件下应优先考虑。随着技术的完善、电子枪造价的降低,电子束法会在大型燃煤电站得到广泛的应用。而对于投资较少的炉内喷钙尾部增湿活化脱硫技术,比较适合中型机组,特别是100 MW 以上,300 MW 以下容量的机组和易于改造原有锅炉相关设施的电厂,此外在采用此技术时应考虑燃用煤种的含硫量是否符合要求,要尽可能燃用含硫较低的煤种,这样会更有利于电厂的经济运行。当然对于中型机组,湿法脱硫和简易脱硫工艺亦可选用,但要以综合效益为标准,慎重而择之。
在以上的分析中,只是对300 MW 机组,燃煤含硫量为1。5%和2.5%的时候进行的经济分析,而且忽略了脱硫副产品带来的收益等多种因素,这些因素也会对脱硫的经济效益产生一定的影响。电厂在具体选用FGD工艺时,应该根据工程项目的要求,不仅要考虑技术因素,还要考虑实际存在的问题,如对环境变化的适应、政府的规划以及电厂自身的财务状况等。努力做到既满足环保的要求,又达到技术上、经济上合理性。
参考文献
[1] 郝艳红,邱丽霞,王永耀.燃煤锅炉烟气脱硫技术经济分析及应用[J].电力学报,2005.
[2] 罗传奎,沈又幸等.大中型燃煤电厂脱硫工艺的确定与技术经济分析[J].动力工程,1999.
[3] 李朝杰.燃煤电厂脱硫工艺的比较及选择[J].贵州电力技术,2004(12).
[4] 李成益.几种烟气脱硫工艺及技术经济分析[J].石油化工技术经济.
[5] 刘文格,李青.燃煤电厂脱硫技术的选择[J].山东电力高等专科学校学报,2001.4.