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摘要湖南省125MW和200MW火電機組均處于“兩控區(qū)”。通過對以上機組進行煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟分析，為湖南省火電廠的環(huán)保管理、污染控制和區(qū)域總量控制提供依據(jù)和決策服務(wù)。

關(guān)鍵詞煙氣脫硫經(jīng)濟分析火電機組

0概述

酸雨是人類在生產(chǎn)生活過程中向大氣排放大量的二氧化硫、氮氧化物所造成的。目前我國的主要能源是煤，煤燃燒所產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物就成為導(dǎo)致酸雨的主要原因。湖南省125MW和200MW火電機組均處于國家劃定的“二氧化硫和酸雨控制區(qū)”內(nèi)。本文對以上火電機組煙氣脫硫技術(shù)進行經(jīng)濟分析，為湖南省火電廠的環(huán)保管理、污染控制和區(qū)域總量控制提供技術(shù)依據(jù)和決策服務(wù)。

1煙氣脫硫方法

煙氣脫硫大致可分為干法和濕法。干法的優(yōu)點是無濕法的廢水處理問題，煙氣脫硫系統(tǒng)相對比濕式回收法簡單，但干法亦存在較大的問題，干法是氣—固之間的反應(yīng)，反應(yīng)效率不高，脫硫效率偏低，脫硫劑的利用率不高。濕法屬液—固反應(yīng)，反應(yīng)速度快，大大縮短了煙氣在反應(yīng)器里的停留時間，吸收塔的體積可以大大縮小，可降低投資，而且可適合各種低、中、高硫的煤種，工藝上僅需要改變吸收劑的加入量即可。

煙氣脫硫濕法洗滌技術(shù)有磷銨肥法（磷銨吸收劑）、雙鹼法（NaOH、石灰吸收劑）、氨法、氧化鎂法、爐內(nèi)噴鈣—增濕活化脫硫法，噴霧干燥型氣／液接觸器中進行的半干洗滌法（用生石灰作吸收劑）。應(yīng)用最廣的是石灰石—石膏法、活性碳吸收法、氧化銅、氧化鋅法。

據(jù)報道，在歐洲廣泛采用的濕式石灰石技術(shù)是在德國于70年代末開始發(fā)展的。石灰／石灰石系統(tǒng)占歐洲已安裝或正在施工的洗滌塔的90％。使用的脫硫劑種類很多，其中價格最低的是石灰和石灰石，石灰的優(yōu)點是吸收SO2反應(yīng)快、脫硫效率高，缺點是必須采購?fù)林剖?，在廠內(nèi)進行消化、制漿。由于土制生石灰品質(zhì)不高，消化困難，勞動強度大，現(xiàn)場條件惡劣，如果采用引進石灰生產(chǎn)線，投資大大增加。

石灰石優(yōu)點是石灰石礦資源豐富，分布很廣，價格低廉，加工容易，制粉占地不大，投資省。

目前，世界上應(yīng)用石灰石煙氣脫硫工藝最多的國家是美國、日本、德國和奧地利，應(yīng)用這種方法的單機容量可達1000MW。在國內(nèi)，這一脫硫工藝已在重慶珞璜電廠2臺365MW機組上應(yīng)用。

2經(jīng)濟分析

目前，制約脫硫工程廣泛應(yīng)用的根本原因是煙氣脫硫費用較高。因此脫硫工程要在我國得到全面推廣運用，煙氣脫硫工藝必須是基建投資省、運行成本低、系統(tǒng)簡單的脫硫工藝。

為對125MW和200MW機組進行經(jīng)濟分析，采用兩種方法進行經(jīng)濟技術(shù)比較。其中一種是根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)研究，脫硫工程的投資額與電廠容量的0．8次方成正比，除脫硫劑外的一切運行費用也與電廠容量的0．8次方成正比進行計算。第2種方法簡易除塵脫硫技術(shù)經(jīng)濟比較采用類比法。

2．1金竹山電廠125MW機組煙氣脫硫經(jīng)濟分析

根據(jù)相關(guān)資料計算出金竹山電廠125MW機組在燃煤含硫1．09％時的幾種脫硫技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果見表1。其中機組年運行小時為5000h，年脫除二氧化硫單位投資按20a計算（以下相同）。

從表1看出，采用鍋爐噴鈣增濕法脫硫1臺125MW機組投資4471萬元，年運行費用437萬元；采用GSA或CFB排煙循環(huán)法脫硫投資3796萬元，年運行費用448萬元；采用石灰石—石膏法投資15851萬元，年運行費用689萬元；采用電子束法投資12308萬元，年運行費用731萬元；采用管道噴鈣脫硫投資347萬元，年運行費用83萬元；采用三相流化床投資420萬元，年運行費用166萬元；采用簡易石膏法投資790萬元，年運行費用242萬元。

金竹山電廠是個老廠，125MW機組運行時間較長。3號、4號、5號機組雖有一定場地可作脫硫場地，但場地較小。因此對未到退役年限的125MW機組進行脫硫技術(shù)改造，不宜采用投資和運行費用較高的電子束法和石灰石—石膏法進行煙氣脫硫。3號、4號、5號機組的除塵器是文丘里—水膜除塵器，若采用煙氣循環(huán)流化床（CFB）脫硫技術(shù)進行脫硫技術(shù)改造，可在原來的水膜筒基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造，大幅度降低脫硫技術(shù)改造投資。若不要求高脫硫效率，在原來的水膜筒基礎(chǔ)上進行三相流化床技術(shù)改造，還可進一步降低脫硫技術(shù)改造投資。6號機組是采用電除塵器除塵，若采用鍋爐噴鈣增濕技術(shù)進行脫硫改造，電除塵器有利于減少因脫硫而增加的煙塵排放量。若脫硫效率要求不高，可采用管道噴鈣進行煙氣脫硫，投資和運行費用最省。

根據(jù)以上分析，推薦金竹山電廠3號、4號、5號機組采用三相流化床進行煙氣脫硫技術(shù)改造，6號機組可根據(jù)對脫硫效率的要求來選擇鍋爐噴鈣增濕或管道噴鈣進行脫硫改造。

2．2株洲電廠125MW機組煙氣脫硫經(jīng)濟分析

采用相同的計算方法，株洲電廠125MW機組在燃煤含硫1．3％時的幾種脫硫技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果見表2。

從表2可知，采用鍋爐噴鈣增濕法脫硫1臺125MW機組投資4471萬元，年運行費用461萬元；采用GSA或CFB排煙循環(huán)法脫硫投資3796萬元，年運行費用472萬元；采用石灰石—石膏法投資15851萬元，年運行費用726萬元；采用電子束法投資12308萬元，年運行費用769萬元；采用管道噴鈣脫硫投資347萬元，年運行費用137萬元；采用三相流化床投資420萬元，年運行費用272萬元；采用簡易石膏法投資790萬元，年運行費用384萬元。

株洲電廠2×125MW屬新建的機組，運行時間不長。工程未預(yù)留脫硫場地，因此對株洲電廠125·81·MW機組進行脫硫改造，不宜采用需要很大脫硫場地的石灰石—石膏法和電子束法。株洲電廠地處株洲市的工業(yè)區(qū)，需要較高的脫硫效率才能為2×300MW機組擴建提供有利的條件和滿足以后更嚴格的排放標準。采用鍋爐噴鈣增濕法、GSA或CFB排煙循環(huán)法可達到較高的脫硫效率。那一種合理脫硫技術(shù)較合理，還是把2種技術(shù)聯(lián)合起來進行脫硫，要進行進一步的技術(shù)論證。

根據(jù)分析推薦株洲電廠125MW機組采用GSA或CFB排煙循環(huán)法進行煙氣脫硫改造。

2．3耒陽電廠200MW機組煙氣脫硫經(jīng)濟分析

同樣計算出耒陽電廠200MW機組在燃煤含硫1．09％時的幾種脫硫技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果見表3。

表3說明，采用鍋爐噴鈣增濕法脫硫1臺200MW機組投資6949萬元，年運行費用684萬元；采用GSA或CFB排煙循環(huán)法脫硫投資5528萬元，年運行費用701萬元；采用石灰石—石膏法投資22111萬元，年運行費用1079萬元；采用電子束法投資17926萬元，年運行費用1140萬元；采用管道噴鈣脫硫投資539萬元，年運行費用301萬元；采用三相流化床投資612萬元，年運行費用429萬元；采用簡易石膏法投資1100萬元，年運行費用539萬元。

鍋爐噴鈣增濕法雖然有投資及運行低的優(yōu)點，且不增加場地，但也存在以下問題：a．脫硫率不及石灰石—石膏法；b．脫硫過程簡單但系統(tǒng)較復(fù)雜；c．對脫硫劑粒度要求高；d．噴嘴易磨損，增濕系統(tǒng)的活化器易腐蝕；e．由于脫硫率比石灰石—石膏法低，因此需要的脫硫劑量大，同時產(chǎn)生的灰、渣量也大，如不能綜合利用，將加重現(xiàn)有灰場的負擔。

煙氣循環(huán)流化床法（CFB）則有投資及運行費用低的優(yōu)點，且不增加場地，但也存在以下問題：a．系統(tǒng)排煙溫度一般較低，因此設(shè)備較易腐蝕及堵塞；b．由于吸收塔內(nèi)局部煙速很高，吸收塔易磨損；c．由于需要大量的純度及活性很高的石灰，并且石灰生產(chǎn)也會造成二次污染；d．我國目前還未見有200MW機組的煙氣循環(huán)硫化床脫硫業(yè)績，該技術(shù)是否在200MW機組上可行，有待進一步論證。

耒陽電廠200MW機組的運行期還很長，加上正在進行二期2×300MW擴建工程，環(huán)境容量有限。因此為更有利于減少擴建對環(huán)境的壓力，推薦耒陽電廠的200MW采用脫硫效率較高、技術(shù)較成熟的石灰石—石膏法進行煙氣脫硫。

3結(jié)論及建議

綜合以上技術(shù)經(jīng)濟分析，湖南省125MW和200MW火電機組采用石灰石—石膏法、電子束法進行煙氣脫硫，具有脫硫效率較高，副產(chǎn)品有一定市場，不增加灰場的負擔等優(yōu)點，但工程投資較大，目前火電廠的投資和管理方較難承擔。若采用三相流化床、管道噴鈣等簡易煙氣脫硫法，煙氣脫硫效率相對較低，投資較少，對脫硫效率要求不高的火電廠進行脫硫改造較適合。對文丘里水膜除塵器進行三相流化床改造，可以實現(xiàn)除塵脫硫一體化，不僅場地需要很少，且投資最省。因此對文丘里水膜除塵器的火電機組是可以優(yōu)先考慮的技術(shù)改造方案。

總之，不論125MW和200MW火電機組，還是其他高溫高壓機組，在進行煙氣脫硫的方案選擇時，經(jīng)濟運行是考慮的主要方面之一，但機組安全運行是基礎(chǔ)。只有保證機組安全運行的脫硫技術(shù)才能在實踐中運用。