循環流化床脫硫制粉站成本及外售可行性分析

張文祥ZHANG Wen-xiang

（蘇晉朔州煤矸石發電有限公司，朔州 036800）

0 引言

現階段一般火電廠脫硫系統采取自建石灰石制粉站方式，為滿足最不利工況，制粉站出力較設計石灰石耗量均偏大，如實際燃燒煤種較設計煤種硫份偏低，將進一步加劇了制粉站的閑置浪費情況，同時有部分電廠因受設計因素或廠區面積限制，無法自建石灰石制粉站，采取外購石灰石粉方式，火電廠以外制粉站，因工業用電成本較火電廠廠內用電成本高，所以外部制粉站單位制粉成本一般比廠內自建制粉站成本高[1]。

某電廠為循環流化床鍋爐，采取爐內和爐外協同脫硫方式，制粉站為干磨制粉，產品為粗、細干粉[2]，因入爐煤較設計煤種偏低，制粉站利用小時數偏低。因某電廠地處大型煤炭基地，周邊火電廠較多，部分電廠采取外購干粉模式，通過調研大部分外購粉價格均偏高，各電廠脫硫系統生產成本進一步加劇。如某電廠脫硫制粉站采取外售，在滿足本廠脫硫耗量和外銷創利的同時，可為周邊提供低廉的石灰石粉，加之該制粉站可提供粗、細石灰石粉，可同時滿足煤粉爐和循環流化床鍋爐的脫硫需求，市場前景廣闊。

1 系統介紹

某電廠煙氣脫硫采用爐內噴鈣+爐外濕法脫硫工藝，脫硫劑為外購粒徑≤40mm 的塊狀石灰石，經過制粉系統的研磨篩分后，生產出粒徑≤0.063mm 的細粉（250 目90%通過率）和平均粒徑為0.45mm 的粗粉[3]，分別用于爐外濕法脫硫和爐內噴鈣干法脫硫[4]。

制粉站共布置4 臺磨機，單臺磨機設計出力為50t/h（細粉占比10%-30%），磨機出力受石灰石粒徑及硬度影響[5]，各磨機所產粗、細粉比例通過磨機配套選粉機轉速以及配套風機的閥門開度來調節，可生產粗、細、粗細混合石灰石粉，其中粗細混合粉需要經過后續復合高效選粉機篩選分離粗細粉，分別用于爐內和爐外脫硫[6]。受制于爐內氮氧化物控制要求以及爐內、外脫硫經濟性對比影響，某電廠爐內噴鈣系統投運率較低，粗粉耗量僅占總耗量的9%，制粉系統一直采取粗、細粉單獨制備的運行方式，而不投運10kV 高效選粉機設備[7]，制粉站工藝流程如圖1。

圖1 制粉站工藝流程

制粉站生產能力按煤質硫份1.81%所需粗、細粉設計，其中單臺磨機設計粗粉生產能力36.27t/h，細粉生產能力12.25t/h，但2022 年實際入爐煤硫份0.97%，2023 年1-6 月實際入爐煤硫份0.81%，實際入爐煤硫份的偏低，致使所需制粉量較設計偏差較大，2022 年單臺磨機平均運行時間僅為1307h，制粉站生產能力遠大約實際需求量，設備、人員資源存在閑置浪費。

本文計劃通過梳理核算制粉站制粉成本，探討制粉站整體外包托管的可行性，并研究托管所需的系統改造方案，以期為某電廠制粉站利用最大化和節能運行、外包托管提供理論數據依據。

2 成本核算

2.1 實際成本核算

制粉站的成本組成包括：原料成本、運維人工成本、耗電成本、備品備件等耗材成本，以2022 年實際生產為例，核算某電廠制粉成本。

2.1.1 原料成本

根據爐內外脫硫系統工藝要求及實際工況，脫硫專業在行業內創新采用高、低品質石灰石參配運行方案，爐內脫硫使用低品質石灰石，爐外脫硫使用高低品質1:1 參配使用，在保證脫硫效率的同時降低了石灰石采購成本。以高品質石灰石采購單價59 元/噸，低品質石灰石采購單價48 元/噸，2022 年石灰石消耗量130637.74 噸，其中高品質53308.48 噸，低品質77359.26 噸計算，石灰石綜合單價52.49 元/噸。

2.1.2 運維人工成本

根據輸煤、制粉系統檢修維護項目立項金額375 萬元/年，2022 年石灰石耗量130637.74 噸計算，運維人工成本28.71 元/噸。

2.1.3 電耗成本

①2022 年制粉站耗電統計。

2022 年各月制粉站重要設備及各接待負荷段耗量統計如表1。

表1 制粉站耗量統計表

②電耗成本核算。

2022 年石灰石耗量130637.74 噸，耗電量390.08 萬kWh，則每生產1 噸石灰石耗電量為29.86kWh，以度電成本0.31 元計算，制粉站每生產1 噸石灰石，電耗成本為9.71 元/噸。

③粗、細粉電耗成本。

現歐版磨采取粗、細粉單獨制備運行方式，粗粉在生產過程中較細粉在磨機內循環研磨次數少，產量高，耗電量小，且粗粉僅可作為循環流化床爐內噴鈣使用，使用量不高，而細粉作為爐外濕法脫硫的脫硫劑，具有普遍適用性，如后期制粉站計劃實行托管外包運行方式，則需分別核算粗、細粉的電耗成本。

1）細粉電耗成本。

在粗、細粉制備時，存在部分刮板、皮帶等共用情況，各自耗電量無法徹底區分，選取2022 年4-7 月制粉站單獨制備細粉的工況，4-7 月制粉站耗電量73.1 萬kWh、石灰石耗量（全部用于制備細粉）23339.45 噸，核算每生產1噸細粉耗電量為31.32kWh，以度電成本0.31 元計算，制粉站每生產1 噸細粉，電耗成本為9.71 元/噸。

2）粗粉電耗成本。

每生產1 噸細粉耗電量31.32kWh、2022 年制細粉量118727.51 噸、2022 年制細粉耗電量為371.85 萬/kWh、2022 年制粉站總耗電量390.08 萬/kWh，則2022 年制粗粉耗電量為18.23 萬/kWh，2022 年制粗粉量為11910.23t，核算每生產1 噸粗粉耗電量為15.31kWh，度電成本0.31 元計算，制粉站每生產1 噸粗粉，電耗成本為4.75 元/噸。

2.1.4 備品備件等耗材成本

梳理2022 年制粉站所消耗的備品備件耗材，列支項目大致分為設備備件費用、設備耗材費用、車間耗材費用，匯總如表2。

表2 2022 年制粉站備品備件耗材費用統計

2022 年石灰石耗量130637.74t，備品備件產生費用77232.94 萬元，則備品備件等耗材成本為0.59 元/噸。

2.1.5 制粉站成本匯總

匯總上述各項成本費用，現制粉站主要為原料及運維人工成本，具體如表3。

表3 制粉站成本統計

2.2 滿負荷成本核算

因某電廠實際入爐煤硫份不高，制粉量較少，制粉設備利用率不高，如制粉站滿負荷出力，年細粉生產量可達35.2 萬噸（以現有細粉倉刮板機輸送最大出力44 噸/小時，系統年利用率8000h 估算），屆時運維人工成本將隨著產量的增大而降低，綜合總成本也隨之降低。

以制粉站滿負荷35.2 萬噸制粉量核算，運行人工成本為10.65 元/噸，對比各運行方式下的成本如表4。

表4 各運行方式下的成本

3 制粉站外包托管可行性分析

3.1 經濟性分析

如制粉站實行托管，達到滿負荷出力工況，外包運維成本費、石灰石原料成本會進一步降低，但因其它電廠不進行石灰石高、低品質工作，脫硫劑全部為高品質石灰石，制粉單價會微漲。綜合以上分析托管后：①原料成本、運維人工成本可能會大幅降低；②材料成本單耗可能會增加；③托管成本必然少于92 元/噸，但實際成本降低主要取決于石灰石購買單價和制粉站的產量即外售情況。

3.2 外銷市場行情分析

現周邊40 公里范圍內，有兩家電廠有石灰石成品粉需求，且在建的一家距離15 公里的電廠也有需求，在150公里范圍內至少兩家電廠有此需求，因周邊電廠現有的自建制粉站均為濕磨機，不具備外銷條件，非電廠的制粉站因電費成本，制粉成本優勢不明顯，由此可知，市場需求量約在15 萬噸以上，市場行情較為看好。但一般爐外脫硫石灰石細粉粒徑需求較某電廠偏小，該電廠成品細粉平均粒徑0.063mm，一般電廠要求0.045mm，計劃通過調整磨機配套選粉機頻率和投運高效選粉機來提高石灰石細粉品質，達到外銷要求。

3.3 系統可行性分析

3.3.1 原系統工藝

因原制粉站未考慮外銷情況，現成品細粉由細粉倉直接落入漿液箱，攪拌成石灰石漿液用于爐外脫硫，成品粗粉由粗粉倉通過輸粉管道進入爐內，大致工藝流程如圖2。

圖2 工藝流程

3.3.2 改造方案

①方案一：粗粉倉改造為外銷罐，并增設卸料裝置。某電廠爐內噴鈣用量較少，單個粗粉倉存料完全可滿足兩臺鍋爐爐內噴鈣用量，可將#1、#2 粗粉倉之間輸粉管線互通，單座粗粉倉滿足兩臺爐爐內噴鈣，另一粗粉倉增設一路封閉式溜槽，溜槽下方配套設置旋轉給料機及散裝裝置，在保證罐車裝卸空間的條件下溜槽保證最大傾斜角度，同時增加振打、流化裝置，保證下料暢通。優點：技改成本較低，無需另設儲罐，僅增加粗粉管線聯絡管，可存儲量大，粗粉倉每米78.5m3，最高料位9.5m，可儲存1044t 石灰石細粉，系統較為靈活，可避免磨因使用量大，造成制系統料位不足，頻繁啟動磨機；缺點：如溜槽長度較長，有堵料風險，單套系統穩定性差。

②方案二：細粉倉增設卸料裝置。在兩座細粉倉處設置卸料溜槽并配套卸料裝置，在外銷的同時需保證某電廠脫硫劑穩定供應，需保證細粉倉料位不低于5m 的安全料位并保證底部漿液箱處下料不受影響，可在兩座細粉倉距底部5m 位置增設一路封閉式溜槽，溜槽下方配套設置旋轉給料機及散裝裝置，在保證罐車裝卸空間的條件下溜槽保證最大傾斜角度，同時增加振打、流化裝置，保證下料暢通。優點：技改成本較低，原有細粉上料系統無需改動，兩套外售下料系統可同時運行，外銷量大、裝粉效率高，同時可保證系統的穩定性。缺點：溜槽長度較長，易有堵料風險，單一細粉倉存料有限，磨機需較頻繁啟動運行。

③方案三：增設細粉銷售專用粉倉。在粗粉倉東側增加單臺細粉倉及兩臺粉罐車裝卸裝置，粉倉進料可從粗粉倉頂部斗提處增加刮板機輸送，以節約上料技改成本。優點：單獨配置粉倉避免對原有系統造成干擾，兩套卸車裝置增加裝車效率，提高裝粉效率。缺點：技改成本較高，廠區內位置狹窄。

綜上考慮技改成本，建議選擇方案一或方案二。

4 結論

通過核算當前運行工況下，單位制粉成本和滿負荷成本，可知原料成本和運維人工成本為制粉站單位制粉成本的主要因素，滿負荷運行成本比當前成本低降低較多，如該電廠制粉站實行外包托管模式，制粉成本可進一步降低，受益于周邊火電廠需求量旺盛，加之此制粉站對比一般電廠制粉站僅可產出單一濕細粉產品的情況，市場行情較為廣闊，通過簡單的技改，可達到自用、外銷的托管要求，實現電廠自用、外包單位、外銷電廠三方收益的良好經濟效益。