NID脱硫技术与气动脱硫技术的运行成本比较
齐鲁石化公司和燕山石化公司是中国石化系统内第一批实施自备电厂烟气脱硫改造的单位,炉型分别为410 t/h和220 t/h,脱硫技术分别为半干法和湿法,是具代表性的两种主力炉型。现以两家公司分别选用的NID和气动脱硫技术为例,分析比较两种脱硫方法的运行成本,并提出减少脱硫运行成本的几条建议。
1 NID脱硫技术运行成本
齐鲁石化公司NID脱硫装置于2006年3月移交生产。单套脱硫除尘设计参数如图6所示。
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图6 |
自2006年6月至2007年6月,脱硫装置累计运行达7 000 h。经统计,单台机组年正常运行成本如图7所示(按100 MW机组计算,折算电成本为0.019元/kW·h)。
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图7 |
2 气动脱硫技术运行成本
气动脱硫技术是运用航天气动技术原理设计的一种湿法脱硫技术,此技术前后处理系统(脱硫剂制备系统、石膏脱水系统)与传统湿法脱硫技术相同。脱硫塔内部结构主要由除雾段、气动脱硫单元并联组合段、储浆段等部分组成,工艺流程如图8所示。
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图8 |
140℃锅炉烟气通过增压风机进入换热器换热降温至110℃,随后从脱硫塔下方进入,在塔内烟气与脱硫剂进行传质、传热,发生脱硫反应。脱硫后的烟气温度降为55℃,经过除水,从脱硫塔顶排出,再进入换热器换热升温至75℃左右,进入烟囱高空排放。
燕山石化公司气动脱硫装置于2003年7月建成,单套脱硫除尘设计参数如图9所示。从2004年9月至2005年9月,与水煤浆锅炉同步连续平稳运行了335天。脱硫运行成本如图10所示(锅炉按50 MW机组计算,折算电成本为0.0098元/kW·h)。
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图9
图10 |
3 NID脱硫技术与气动脱硫技术的运行成本比较分析
3.1 、脱硫运行成本比较
NID脱硫单套装置年耗脱硫剂(CaO)19400 t,年脱除SO2量约为22171t。年总运行成本为1362.58万元,脱除1tSO2成本为614.6元。
气动脱硫单套装置年耗脱硫剂(CaO)1980.69t,年脱除SO2量约为2263t。年总运行成本为395.36万元,脱除1tSO2成本为1 747元。
3.2、燃料比较
NID脱硫装置配套锅炉为410t/h燃煤锅炉,设计燃料为山东山西混合贫煤,其含硫量为1.8%~2%。
气动脱硫装置配套锅炉为220 t/h水煤浆锅炉,设计燃料为脱硫型水煤浆(即通过CaO与水、煤及少量添加剂按一定比例混合制成),采购的水煤浆主要来自大同、京西,煤质的含硫量较低,平均含硫量为0.35%。
气动脱硫装置入口SO2设计值为1 200mg/m3;NID脱硫装置入口SO2设计值为3800～420mg/m3,而实际运行值为5 000～7 000 mg/m3。可以得出,NID脱硫装置所需物耗为气动脱硫装置的4～6倍。
3.3、脱硫剂CaO成本比较
NID脱硫工艺对脱硫剂品质要求很高,高纯度、高活性、高比表面积,具体指标为:CaO≥80%,活性T3min≥40℃,粒径≤1 mm。该种脱硫剂的烧制工艺和温度要求严格,所以市场采购价格较高,约为427.35元/t。脱硫剂CaO年消耗费用为829.06万元,占总成本的60.8%。气动脱硫工艺对脱硫剂品质要求较低,市场采购价为232.44元/t,脱硫剂CaO年消耗费用为46.04万元,占总成本的11.6%。
3.4、电耗比较
NID脱硫装置为二级除尘,为满足SO2和烟尘的国家排放标准,二级除尘采用四电场电除尘器。采用四电场电除尘器后,新增烟道阻力1 50Pa以上,配套的脱硫风机电机功率达900 kW,较实施脱硫前引风机电机功率570 kW有大幅增长年消耗电费用为152.06万元,占总成本的11.2%。气动脱硫为湿法脱硫技术,电耗在运行成本中所占比重大,约占运行成本的70%以上。从统计数据也可以看出,气动脱硫装置年消耗电费用为291.98万元,占总成本的73.8%。
3.5、脱硫副产物处置成本比较
考虑到最大限度地利用粉煤灰,NID脱硫装置的一级除尘器设计收尘能力为85%,但由于一级除尘器配套的气力输灰系统存在设计、材质等缺陷,为防止灰斗积灰进而危及一级除尘器正常运行,一级除尘器仅维持50%左右收尘能力,导致投运以来的脱硫灰产量高出设计值35%,脱硫灰处置的费用也相应增加较多。脱硫灰由于市场利用价值很低,尚无很好的处置方法,主要采取抛弃的方式,相关处置费为21元/t,年消耗费用126万元左右。
气动脱硫副产物目前存的主要问题是脱硫石膏品质较差,颜色发黑,分析原因主要是锅炉燃烧不良或电除尘效率达不到设计要求,大量飞灰随烟气进入脱硫系统,经脱水系统进入石膏中,影响了石膏品质,市场利用价值也很低,相关处置费用虽然未统计在成本中,但也会增加一定成本。
总之，对两种脱硫技术运行成本比较分析发现,NID脱硫技术和气动脱硫技术在运行成本指标中各有所长。
对于NID脱硫装置,建议从以下几个方面降低脱硫成本:
a)严格控制入厂煤含硫量,合理调整掺烧入炉煤,减少SO2入口值。
b)严格进行脱硫剂品质监测,同时通过低品质脱硫剂替代高品质脱硫剂试验摸索,实现技术经济性最佳。
c)为脱硫风机的电机加装变频调速装置,可使风机耗电降低约40%。
d)利用循环水替代脱硫工艺水。
e)开展脱硫副产物资源化研究,积极探索脱硫灰处置的途径。
对于气动脱硫装置,建议从以下几个方面降低脱硫成本:
a)循环泵电耗在脱硫运行成本中所占比重最大,降低液气比是减少循环泵电耗最有效的手段。
b)调整锅炉更充分地燃烧,加强电除尘维护等手段解决脱硫石膏品质较差问题。
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