循环流化床脱硫制粉站成本及外售可行性分析

张文祥ZHANG Wen-xiang

（苏晋朔州煤矸石发电有限公司，朔州 036800）

0 引言

现阶段一般火电厂脱硫系统采取自建石灰石制粉站方式，为满足最不利工况，制粉站出力较设计石灰石耗量均偏大，如实际燃烧煤种较设计煤种硫份偏低，将进一步加剧了制粉站的闲置浪费情况，同时有部分电厂因受设计因素或厂区面积限制，无法自建石灰石制粉站，采取外购石灰石粉方式，火电厂以外制粉站，因工业用电成本较火电厂厂内用电成本高，所以外部制粉站单位制粉成本一般比厂内自建制粉站成本高[1]。

某电厂为循环流化床锅炉，采取炉内和炉外协同脱硫方式，制粉站为干磨制粉，产品为粗、细干粉[2]，因入炉煤较设计煤种偏低，制粉站利用小时数偏低。因某电厂地处大型煤炭基地，周边火电厂较多，部分电厂采取外购干粉模式，通过调研大部分外购粉价格均偏高，各电厂脱硫系统生产成本进一步加剧。如某电厂脱硫制粉站采取外售，在满足本厂脱硫耗量和外销创利的同时，可为周边提供低廉的石灰石粉，加之该制粉站可提供粗、细石灰石粉，可同时满足煤粉炉和循环流化床锅炉的脱硫需求，市场前景广阔。

1 系统介绍

某电厂烟气脱硫采用炉内喷钙+炉外湿法脱硫工艺，脱硫剂为外购粒径≤40mm 的块状石灰石，经过制粉系统的研磨筛分后，生产出粒径≤0.063mm 的细粉（250 目90%通过率）和平均粒径为0.45mm 的粗粉[3]，分别用于炉外湿法脱硫和炉内喷钙干法脱硫[4]。

制粉站共布置4 台磨机，单台磨机设计出力为50t/h（细粉占比10%-30%），磨机出力受石灰石粒径及硬度影响[5]，各磨机所产粗、细粉比例通过磨机配套选粉机转速以及配套风机的阀门开度来调节，可生产粗、细、粗细混合石灰石粉，其中粗细混合粉需要经过后续复合高效选粉机筛选分离粗细粉，分别用于炉内和炉外脱硫[6]。受制于炉内氮氧化物控制要求以及炉内、外脱硫经济性对比影响，某电厂炉内喷钙系统投运率较低，粗粉耗量仅占总耗量的9%，制粉系统一直采取粗、细粉单独制备的运行方式，而不投运10kV 高效选粉机设备[7]，制粉站工艺流程如图1。

图1 制粉站工艺流程

制粉站生产能力按煤质硫份1.81%所需粗、细粉设计，其中单台磨机设计粗粉生产能力36.27t/h，细粉生产能力12.25t/h，但2022 年实际入炉煤硫份0.97%，2023 年1-6 月实际入炉煤硫份0.81%，实际入炉煤硫份的偏低，致使所需制粉量较设计偏差较大，2022 年单台磨机平均运行时间仅为1307h，制粉站生产能力远大约实际需求量，设备、人员资源存在闲置浪费。

本文计划通过梳理核算制粉站制粉成本，探讨制粉站整体外包托管的可行性，并研究托管所需的系统改造方案，以期为某电厂制粉站利用最大化和节能运行、外包托管提供理论数据依据。

2 成本核算

2.1 实际成本核算

制粉站的成本组成包括：原料成本、运维人工成本、耗电成本、备品备件等耗材成本，以2022 年实际生产为例，核算某电厂制粉成本。

2.1.1 原料成本

根据炉内外脱硫系统工艺要求及实际工况，脱硫专业在行业内创新采用高、低品质石灰石参配运行方案，炉内脱硫使用低品质石灰石，炉外脱硫使用高低品质1:1 参配使用，在保证脱硫效率的同时降低了石灰石采购成本。以高品质石灰石采购单价59 元/吨，低品质石灰石采购单价48 元/吨，2022 年石灰石消耗量130637.74 吨，其中高品质53308.48 吨，低品质77359.26 吨计算，石灰石综合单价52.49 元/吨。

2.1.2 运维人工成本

根据输煤、制粉系统检修维护项目立项金额375 万元/年，2022 年石灰石耗量130637.74 吨计算，运维人工成本28.71 元/吨。

2.1.3 电耗成本

①2022 年制粉站耗电统计。

2022 年各月制粉站重要设备及各接待负荷段耗量统计如表1。

表1 制粉站耗量统计表

②电耗成本核算。

2022 年石灰石耗量130637.74 吨，耗电量390.08 万kWh，则每生产1 吨石灰石耗电量为29.86kWh，以度电成本0.31 元计算，制粉站每生产1 吨石灰石，电耗成本为9.71 元/吨。

③粗、细粉电耗成本。

现欧版磨采取粗、细粉单独制备运行方式，粗粉在生产过程中较细粉在磨机内循环研磨次数少，产量高，耗电量小，且粗粉仅可作为循环流化床炉内喷钙使用，使用量不高，而细粉作为炉外湿法脱硫的脱硫剂，具有普遍适用性，如后期制粉站计划实行托管外包运行方式，则需分别核算粗、细粉的电耗成本。

1）细粉电耗成本。

在粗、细粉制备时，存在部分刮板、皮带等共用情况，各自耗电量无法彻底区分，选取2022 年4-7 月制粉站单独制备细粉的工况，4-7 月制粉站耗电量73.1 万kWh、石灰石耗量（全部用于制备细粉）23339.45 吨，核算每生产1吨细粉耗电量为31.32kWh，以度电成本0.31 元计算，制粉站每生产1 吨细粉，电耗成本为9.71 元/吨。

2）粗粉电耗成本。

每生产1 吨细粉耗电量31.32kWh、2022 年制细粉量118727.51 吨、2022 年制细粉耗电量为371.85 万/kWh、2022 年制粉站总耗电量390.08 万/kWh，则2022 年制粗粉耗电量为18.23 万/kWh，2022 年制粗粉量为11910.23t，核算每生产1 吨粗粉耗电量为15.31kWh，度电成本0.31 元计算，制粉站每生产1 吨粗粉，电耗成本为4.75 元/吨。

2.1.4 备品备件等耗材成本

梳理2022 年制粉站所消耗的备品备件耗材，列支项目大致分为设备备件费用、设备耗材费用、车间耗材费用，汇总如表2。

表2 2022 年制粉站备品备件耗材费用统计

2022 年石灰石耗量130637.74t，备品备件产生费用77232.94 万元，则备品备件等耗材成本为0.59 元/吨。

2.1.5 制粉站成本汇总

汇总上述各项成本费用，现制粉站主要为原料及运维人工成本，具体如表3。

表3 制粉站成本统计

2.2 满负荷成本核算

因某电厂实际入炉煤硫份不高，制粉量较少，制粉设备利用率不高，如制粉站满负荷出力，年细粉生产量可达35.2 万吨（以现有细粉仓刮板机输送最大出力44 吨/小时，系统年利用率8000h 估算），届时运维人工成本将随着产量的增大而降低，综合总成本也随之降低。

以制粉站满负荷35.2 万吨制粉量核算，运行人工成本为10.65 元/吨，对比各运行方式下的成本如表4。

表4 各运行方式下的成本

3 制粉站外包托管可行性分析

3.1 经济性分析

如制粉站实行托管，达到满负荷出力工况，外包运维成本费、石灰石原料成本会进一步降低，但因其它电厂不进行石灰石高、低品质工作，脱硫剂全部为高品质石灰石，制粉单价会微涨。综合以上分析托管后：①原料成本、运维人工成本可能会大幅降低；②材料成本单耗可能会增加；③托管成本必然少于92 元/吨，但实际成本降低主要取决于石灰石购买单价和制粉站的产量即外售情况。

3.2 外销市场行情分析

现周边40 公里范围内，有两家电厂有石灰石成品粉需求，且在建的一家距离15 公里的电厂也有需求，在150公里范围内至少两家电厂有此需求，因周边电厂现有的自建制粉站均为湿磨机，不具备外销条件，非电厂的制粉站因电费成本，制粉成本优势不明显，由此可知，市场需求量约在15 万吨以上，市场行情较为看好。但一般炉外脱硫石灰石细粉粒径需求较某电厂偏小，该电厂成品细粉平均粒径0.063mm，一般电厂要求0.045mm，计划通过调整磨机配套选粉机频率和投运高效选粉机来提高石灰石细粉品质，达到外销要求。

3.3 系统可行性分析

3.3.1 原系统工艺

因原制粉站未考虑外销情况，现成品细粉由细粉仓直接落入浆液箱，搅拌成石灰石浆液用于炉外脱硫，成品粗粉由粗粉仓通过输粉管道进入炉内，大致工艺流程如图2。

图2 工艺流程

3.3.2 改造方案

①方案一：粗粉仓改造为外销罐，并增设卸料装置。某电厂炉内喷钙用量较少，单个粗粉仓存料完全可满足两台锅炉炉内喷钙用量，可将#1、#2 粗粉仓之间输粉管线互通，单座粗粉仓满足两台炉炉内喷钙，另一粗粉仓增设一路封闭式溜槽，溜槽下方配套设置旋转给料机及散装装置，在保证罐车装卸空间的条件下溜槽保证最大倾斜角度，同时增加振打、流化装置，保证下料畅通。优点：技改成本较低，无需另设储罐，仅增加粗粉管线联络管，可存储量大，粗粉仓每米78.5m3，最高料位9.5m，可储存1044t 石灰石细粉，系统较为灵活，可避免磨因使用量大，造成制系统料位不足，频繁启动磨机；缺点：如溜槽长度较长，有堵料风险，单套系统稳定性差。

②方案二：细粉仓增设卸料装置。在两座细粉仓处设置卸料溜槽并配套卸料装置，在外销的同时需保证某电厂脱硫剂稳定供应，需保证细粉仓料位不低于5m 的安全料位并保证底部浆液箱处下料不受影响，可在两座细粉仓距底部5m 位置增设一路封闭式溜槽，溜槽下方配套设置旋转给料机及散装装置，在保证罐车装卸空间的条件下溜槽保证最大倾斜角度，同时增加振打、流化装置，保证下料畅通。优点：技改成本较低，原有细粉上料系统无需改动，两套外售下料系统可同时运行，外销量大、装粉效率高，同时可保证系统的稳定性。缺点：溜槽长度较长，易有堵料风险，单一细粉仓存料有限，磨机需较频繁启动运行。

③方案三：增设细粉销售专用粉仓。在粗粉仓东侧增加单台细粉仓及两台粉罐车装卸装置，粉仓进料可从粗粉仓顶部斗提处增加刮板机输送，以节约上料技改成本。优点：单独配置粉仓避免对原有系统造成干扰，两套卸车装置增加装车效率，提高装粉效率。缺点：技改成本较高，厂区内位置狭窄。

综上考虑技改成本，建议选择方案一或方案二。

4 结论

通过核算当前运行工况下，单位制粉成本和满负荷成本，可知原料成本和运维人工成本为制粉站单位制粉成本的主要因素，满负荷运行成本比当前成本低降低较多，如该电厂制粉站实行外包托管模式，制粉成本可进一步降低，受益于周边火电厂需求量旺盛，加之此制粉站对比一般电厂制粉站仅可产出单一湿细粉产品的情况，市场行情较为广阔，通过简单的技改，可达到自用、外销的托管要求，实现电厂自用、外包单位、外销电厂三方收益的良好经济效益。