燃煤電廠脫硫工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

摘要本文簡(jiǎn)要介紹了世界上較常采用的四種電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)，并從工藝簡(jiǎn)易情況、脫硫率、平均排放濃度、副產(chǎn)物、吸收劑的可獲得性、電耗、對(duì)鍋爐及煙氣系統(tǒng)的影響、占地等方面對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，同時(shí)采用費(fèi)用年值這個(gè)指標(biāo)，對(duì)這四種煙氣脫硫工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果對(duì)電力企業(yè)脫硫工藝的選擇提出了建議。

關(guān)鍵詞脫硫工藝 經(jīng)濟(jì)效果 評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào):TM61文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 引言

目前我國(guó)燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放總量的90%以上，其中發(fā)電約占一半，電力工業(yè)已成為酸雨和二氧化硫污染嚴(yán)重的行業(yè)之一。所以，電廠SO2的治理是當(dāng)務(wù)之急。

近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)部門在煙氣脫硫技術(shù)引進(jìn)工作方面加大了力度。對(duì)目前世界上電廠鍋爐較廣泛采用的脫硫工藝建造了示范工程，這些脫硫工藝主要有:石灰石-石膏濕法、簡(jiǎn)易石灰石-石膏濕法、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法、海水煙氣脫硫、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化工藝、電子束煙氣脫硫工藝、循環(huán)流化床脫硫工藝等。各項(xiàng)工藝都有其獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，對(duì)于每項(xiàng)技術(shù)應(yīng)重視技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，為開發(fā)和利用符合我國(guó)電廠實(shí)際的脫硫技術(shù)提供指導(dǎo)。

2經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)是投資項(xiàng)目評(píng)價(jià)的核心內(nèi)容。經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)的指標(biāo)很多，主要有凈現(xiàn)值、凈年值、費(fèi)用現(xiàn)值、費(fèi)用年值、內(nèi)部收益率、投資回收期等，它們從不同的角度反映項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于電廠脫硫來(lái)說(shuō)，其所帶來(lái)的最大收益就是減少了SO2排放，改善了生態(tài)環(huán)境，此外還有一些副產(chǎn)品帶來(lái)的現(xiàn)金流入，但這些收益與所發(fā)生的投資相比，實(shí)在微乎其微。由于其收益的多少難以量化，所以在評(píng)價(jià)脫硫效益方面只考慮其投資和費(fèi)用，也就是現(xiàn)金流出。此外各個(gè)電廠的設(shè)備運(yùn)行年限也不盡相同，不易采用現(xiàn)值和比例性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。所以，本文中采用費(fèi)用年值這個(gè)指標(biāo)。

費(fèi)用現(xiàn)值(PC)指標(biāo)是對(duì)投資項(xiàng)目進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，它是按一定的折現(xiàn)率將各年所發(fā)生的費(fèi)用折現(xiàn)到同一時(shí)點(diǎn)(通常是期初)的現(xiàn)值累加值。

費(fèi)用年值是通過(guò)資金等值換算將項(xiàng)目費(fèi)用現(xiàn)值分?jǐn)偟綁勖趦?nèi)各年(從第1年到第n年)的等額年值。

費(fèi)用現(xiàn)值和費(fèi)用年值指標(biāo)用于多個(gè)方案的比選，其判別準(zhǔn)則是:費(fèi)用現(xiàn)值或費(fèi)用年值最小的方案為優(yōu)。

3脫硫工藝的技術(shù)評(píng)價(jià)

從技術(shù)的角度說(shuō)，以上幾種脫硫技術(shù)都比較成熟，但是在脫硫效率、副產(chǎn)品的利用、電耗以及占地面積等方面都有所不同。從技術(shù)性能來(lái)看，石灰石-石膏濕法研究開展較早，技術(shù)最為成熟，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，脫硫率高，吸收劑價(jià)廉易得，副產(chǎn)物便于利用，煤種適應(yīng)范圍寬，但占地面積大。從經(jīng)濟(jì)角度上看，其投資也最大;爐內(nèi)噴鈣增濕活化法的主要問(wèn)題是脫硫效率低，脫硫的副產(chǎn)品——灰渣的處理量太大;電子束法的加速器價(jià)格較高，廠用電消耗過(guò)大是制約這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用的主要問(wèn)題。

4經(jīng)濟(jì)分析

4.1脫硫投資與費(fèi)用

電廠脫硫的投資和費(fèi)用，主要是FGD的初投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用這兩項(xiàng)。

初投資:FGD的初投資主要由工程建設(shè)費(fèi)、不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)、工程設(shè)計(jì)費(fèi)和其它雜項(xiàng)費(fèi)用4種費(fèi)用組成。

運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用:FGD運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用包括原材料的費(fèi)用，主要包括吸收劑、工業(yè)水、動(dòng)力、蒸汽、燃料等;勞動(dòng)力費(fèi)用，包括生產(chǎn)人員和管理人員的工資; 維修費(fèi)用，即每年檢修和大修費(fèi)用。

4.2經(jīng)濟(jì)分析

以某300 MW 機(jī)組為例，燃煤含硫量以1.5%和2.5%計(jì)，并且忽略了脫硫副產(chǎn)品帶來(lái)的收益。假設(shè)建設(shè)期為2年，建設(shè)期每年投資額為總投資額的50%，折現(xiàn)率為5%。各種脫硫工藝的投資、運(yùn)行費(fèi)用如下:

注:以上數(shù)據(jù)來(lái)源于2005年《電力學(xué)報(bào)》

PC= +C

AC= PC

其中:I——總投資;C——年運(yùn)行費(fèi)用;——折現(xiàn)率;n——運(yùn)行年限

由上述數(shù)據(jù)可以看出，電廠煙氣脫硫是一項(xiàng)相當(dāng)大的投資，其投資額根據(jù)所采用的脫硫工藝不同，其投資額也相距甚遠(yuǎn)，大約在電廠總投資比重的3%-20%范圍內(nèi)。但是在選擇脫硫工藝時(shí)并不能夠只根據(jù)它的初投資大小來(lái)取舍，必須比較各種工藝運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

雖然脫硫的初投資巨大，但是隨著運(yùn)行年限的增加，它的年運(yùn)行費(fèi)用是逐漸降低的。傳統(tǒng)的濕式石灰石-石膏法初投資最大，電子束法次之，爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法最小。而電子束法的運(yùn)行費(fèi)用最高，濕式石灰石-石膏法的年運(yùn)行費(fèi)用次之，簡(jiǎn)易石灰石-石膏法的運(yùn)行費(fèi)用最小。這一點(diǎn)是不同電廠選擇脫硫工藝的依據(jù)。其次，燃煤含硫量的大小也直接影響著脫硫費(fèi)用，燃煤含硫量的變化，脫硫費(fèi)用也不同程度的在增加。雖然有些脫硫工藝的初投資對(duì)燃煤含硫量大小的不是很敏感，但是其運(yùn)行費(fèi)用對(duì)含硫量的敏感度卻是很大的，如電子束法脫硫工藝和噴鈣增濕法，隨著燃煤含硫量的提高，運(yùn)行費(fèi)用的上升幅度就大(如上圖)。當(dāng)脫硫設(shè)備的運(yùn)行年限超過(guò)一定的時(shí)間后，噴鈣增濕法的運(yùn)行費(fèi)用還會(huì)超過(guò)簡(jiǎn)易石灰石-石膏法。

脫硫費(fèi)用的高低并不是絕對(duì)不變的，在某此特殊的環(huán)境條件下，一些脫硫工藝經(jīng)濟(jì)效益是隨著設(shè)備運(yùn)行年限的增加開始顯現(xiàn)出來(lái)(曲線交叉)。而且在此分析過(guò)程中忽略了副產(chǎn)品帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，若考慮這些因素，對(duì)以上脫硫費(fèi)用進(jìn)行修正，某些脫硫工藝綜合經(jīng)濟(jì)效益增加的優(yōu)勢(shì)將會(huì)愈發(fā)明顯。因此電廠在選擇脫硫工藝時(shí)必須考慮各種脫硫工藝的綜合經(jīng)濟(jì)性。

5結(jié)論

從經(jīng)濟(jì)上看，石灰石一石膏濕法脫硫，由于其脫硫的投資額巨大，一般不適合小電廠及老電廠，但此工藝最為成熟，脫硫效率高，對(duì)于大型的機(jī)組，如300 MW 及以上燃煤電站鍋爐比較適合，而且也應(yīng)用得最為廣泛。電子束照射法雖然脫硫費(fèi)用高，但與濕式石灰石一石膏法相比具有占地面積小、處理過(guò)程中不產(chǎn)生廢水廢渣、能同時(shí)脫硫脫硝、系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷的變化有較好的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，因此在運(yùn)行費(fèi)用允許的條件下應(yīng)優(yōu)先考慮。隨著技術(shù)的完善、電子槍造價(jià)的降低，電子束法會(huì)在大型燃煤電站得到廣泛的應(yīng)用。而對(duì)于投資較少的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫技術(shù)，比較適合中型機(jī)組，特別是100 MW 以上，300 MW 以下容量的機(jī)組和易于改造原有鍋爐相關(guān)設(shè)施的電廠，此外在采用此技術(shù)時(shí)應(yīng)考慮燃用煤種的含硫量是否符合要求，要盡可能燃用含硫較低的煤種，這樣會(huì)更有利于電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)然對(duì)于中型機(jī)組，濕法脫硫和簡(jiǎn)易脫硫工藝亦可選用，但要以綜合效益為標(biāo)準(zhǔn)，慎重而擇之。

在以上的分析中，只是對(duì)300 MW 機(jī)組，燃煤含硫量為1。5%和2.5%的時(shí)候進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)分析，而且忽略了脫硫副產(chǎn)品帶來(lái)的收益等多種因素，這些因素也會(huì)對(duì)脫硫的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定的影響。電廠在具體選用FGD工藝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)工程項(xiàng)目的要求，不僅要考慮技術(shù)因素，還要考慮實(shí)際存在的問(wèn)題，如對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)、政府的規(guī)劃以及電廠自身的財(cái)務(wù)狀況等。努力做到既滿足環(huán)保的要求，又達(dá)到技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上合理性。

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