燃煤电厂脱硫技术及超低排放改造费效分析

刘湘萍

摘 要：本文分析了燃煤厂二氧化硫排放现状，针对其超排放的具体要求计算了石灰石—石膏法的脱硫费用计算模型，分析了不同二氧硫排放量、运行小时数以及机组容量等因素对成本效益的具体影响，在遵循“费用最小化、效益最大化”的原则双，寻找节能减排的具体措施。结果表明，但煤炭含硫量与脱硫效率一定时，机组功率越大，二氧化硫的减排量呈现出逐渐增大的趋势，且费用比逐渐减小，这表明，大容量的机组环境下，脱硫效果更为明显，且脱硫成本与利用时间呈负相关关系。同时，托盘塔技术经济可行，费用比小于1，可以作为燃煤电厂脱硫设备的重点改造技术，为此后燃煤电厂的脱硫工作提供更多的借鉴依据。

关键词：燃煤电厂;脱硫技术;超低排放;改造费用

1 燃煤电厂二氧化硫排放及减排措施

调查研究发现，当前我国二氧化硫的年排放量已经达到1975万吨，其中工业二氧化硫的排放量高达1740万吨，占据88%，具体见下图1所示。

污染物的排放标准逐渐严格，为了满足要求，燃煤脱硫机组的容量呈现出不断增长的趋势，当年新建硫机容量已达到0.53亿kW，其中石灰石—石膏湿法占据93%。除此之外，还包括烟气循环流床法、海水法以及氨法等。具体见图2所示。当前燃煤电厂最常用的脱硫方法为石灰石—石膏湿法，对此展开费效分析，构建计算模型，可以有效优化电厂的运行环境，获得更大的经济效益。

2 石灰石—石膏法脱硫费效计算模型

2.1 费用计算模型

固定成本与变动成本属于燃煤的现场脱硫系统的主要运行成本，其中固定成本包括维修成本、管理成本、折旧成本以及人工成本等方面，而变动成本则包括脱硫技术成本、物耗量等方面，与机组容量、污染物入口浓度以及控制技术等因素存在密切联系。

2.2 减排效益模型

随着机组脱硫设施容量的逐渐增大，二氧化硫的减排量也呈现出逐年增加的趋势，在改善空气质量的同时为我国带来了更大的经济效益。环保电价的补贴以及排污费用的减少为电厂脱硫的主要经济效益来源，因此应根据物料衡算方法，分析石灰石—石膏法的脱硫环境与经济效益。根据我国关于节能减排工作的通知，二氧化碳排污费用因为1.26元/kg，据此计算燃煤电厂脱硫的经济效益，并通过计算费效比直观分析脱硫技术的可行性与经济性，当费效比小于1时，则表明此脱硫技术经济可行，反之则不行。

3 石灰石—石膏法脱硫费效分析

调查相关数据文献，设定煤质发热量为20934kJ/kg，且根据市场价格调研发现，石灰石价格为130元/t，工艺水价格为5元/t，上网电价为0.336元/（kW·h）。机组容量、不同SO2排放限值以及年运行时间等均属于影响脱硫设施运行的影响因素，计算各因素对脱硫成本及效益的具体影响规律，寻求石灰石—石膏法脱硫设施运行的最佳状态。

3.1 模型机组容量对成本效益的影响

煤炭含硫量设定为1%，脱硫效率为95%，机组容量为100MW、200MW、300MW、600MW以及1000MW，年运行时间为5000小时，之后分别计算二氧化硫的脱除成本、年减排量以及发电量运行成本等因素。大容量机组可以降低二氧化硫的脱硫成本，减少单位发电量。这主要因为脱硫运输设备总运输成本与二氧化硫的减排量均呈现出年增长趋势，以致降低了二氧化硫的减排成本。当含硫量与脱硫效率一定时，机组容量的增加会减少单位电量的运行成本，且脱硫效率的降低也会降低耗电成本。而锅炉热效率的提高会降低发电标准煤的使用量。总之，机组规模越大，脱硫设备单位发电量的运行成本越低，这表明大容量机组具备显著的经济效益，可以在环保的基础上为企业赢得更大的经济效益。

3.2 年运行小时数对成本的影响

脱硫运行设施的成本也受到年运行时间数的银行各项，机组容量分别为600MW、1000MW，技术4000/4500、5000/5500/6000小时下的单位发电量可知，随着年运行小时数的增加，单位发电量的运行成本及脱硫成本逐渐减少。在相关电力部门的监督影响下，电网公司拥有着输配电网络，且具备明确的发电小时数，为了有效提升脱硫效率，减少污染电厂的运行时间，相关工作人员应根据每个发电厂的二氧化硫排放情况调度运行时间小时数，以更好的支持已经安装脱硫设备，且脱硫效率较高的电场，在保证标准减排效果的基础上降低运行成本，为企业带来更大的经济效益。

3.3 不同二氧化硫排放限值对成本的影响

近年来，我国正在实行燃煤电厂超低排放改造工作，提升设备的脱硫率，以有效解决当前的大气污染问题。对此，本文针对2000MW、600MW、1000MW的机组，燃烧含硫量为1%的煤，计算二氧化硫的排放量，并与一般地区排放限值、重点地区排放限值以及超低排放限值等三种情境进行对比，计算排硫成本。计算可知，达到重点地区二氧化硫排放限值比达到一般地区排放限值的成本高出20%，二氧化硫的脱硫成本也高出15%;达到超低排放限值的单位发电量运行成本比达到重点地区排放限值的成本高出10%，脱硫成本高出8%。

4 托盘塔技术改造

托盘塔技术主要指的是在二氧化硫吸收塔内增加一层多孔的合金托盘，确保烟气的分布均匀性，使得烟气在托盘由下至上流动中吸收二氧化硫。当前托盘塔技术在工业生产过程中得到了广泛使用，我国在引进的基础上对现有的脱硫塔进行了基础改造，在提升二氧化硫吸收率的基础上有效降低了脱硫能耗，根据玉环电厂以及长兴电厂的应用实践可以看出，烟气中二氧化硫的含量达到了超低排放限值，此项技术在二氧化硫减排工作中实现了有效突破，达到了燃煤机组的超低排放标准。

本文分析费效计算模型，结合石灰石—石膏法脱硫设施，应用了改造后的托盘塔技术，计算最终的成本效益，通过费效比分析此项技术的经济性与可行性。假设燃煤的含硫量为1%，脱硫效率可以达到95%，机组容量为600MW、1000MW，年运行時间为5000小时，计算二氧化硫的脱硫成本以及单位发单量运行成本。

计算可知，单位采用改造后的托盘塔技术可以有效降低发电量运行成本，且降低了二氧化硫的脱硫成本，费效比为0.04，小于1，这表明托盘塔技术具备经济性与可行性，减排效果良好。使用托盘塔技术后需要在设备中增设托盘，降低了浆液循环泵的流量，但系统的增压风机规模增加，增大了总体的耗电量。同时，使用托盘后可以明显万元，年运行成本也随之增加，但其会明显降低排污费用，并带来电价补贴，收益明显高于成本费用。对此，托盘塔技术具备明显的环境改造与经济效益优势，具备良好的节能效果，值得推广使用。

5 结束语

在含硫量与脱硫效率一定时，随着机组容量的增加，脱硫成本也逐渐增大，年减排逐渐增加，费用比减小，大容量机组具备明显的减排效益，可以有效节省减排费用。当脱硫效率与含硫量一定时，随着年运行时间的增加，二氧化硫的脱硫成本也呈现出逐渐减少的趋势，电网应根据每个发电厂的污染物排放情况，确定具体的年运行时间，以达到更好的节能减排效果。当含硫量一定时，达到重点地区SO2排放限值的发电量运行成本比一般地区SO2排放限值的成本高出20%，成本高出15%。托盘塔技术可以有效降低烟气中的二氧化硫，提升了吸收效率。对比分析发现，应用托盘塔技术后，二氧化硫的年减排量逐渐增大，且二氧化硫的吸收率也逐渐增加，改造效果明显，属于燃煤电厂首选的改造方法。

参考文献：

[1]邹捷.湿法烟气脱硫系统脱硫效率影响因素分析[J].科技创新与应用，2017（02）.