NID脫硫技術(shù)與氣動脫硫技術(shù)的運(yùn)行成本比較
齊魯石化公司和燕山石化公司是中國石化系統(tǒng)內(nèi)第一批實(shí)施自備電廠煙氣脫硫改造的單位,爐型分別為410 t/h和220 t/h,脫硫技術(shù)分別為半干法和濕法,是具代表性的兩種主力爐型，F(xiàn)以兩家公司分別選用的NID和氣動脫硫技術(shù)為例,分析比較兩種脫硫方法的運(yùn)行成本,并提出減少脫硫運(yùn)行成本的幾條建議。
1 NID脫硫技術(shù)運(yùn)行成本
齊魯石化公司NID脫硫裝置于2006年3月移交生產(chǎn)。單套脫硫除塵設(shè)計(jì)參數(shù)如圖6所示。
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圖6 |
自2006年6月至2007年6月,脫硫裝置累計(jì)運(yùn)行達(dá)7 000 h。經(jīng)統(tǒng)計(jì),單臺機(jī)組年正常運(yùn)行成本如圖7所示(按100 MW機(jī)組計(jì)算,折算電成本為0.019元/kW·h)。
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圖7 |
2 氣動脫硫技術(shù)運(yùn)行成本
氣動脫硫技術(shù)是運(yùn)用航天氣動技術(shù)原理設(shè)計(jì)的一種濕法脫硫技術(shù),此技術(shù)前后處理系統(tǒng)(脫硫劑制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng))與傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)相同。脫硫塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由除霧段、氣動脫硫單元并聯(lián)組合段、儲漿段等部分組成,工藝流程如圖8所示。
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圖8 |
140℃鍋爐煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入換熱器換熱降溫至110℃,隨后從脫硫塔下方進(jìn)入,在塔內(nèi)煙氣與脫硫劑進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱,發(fā)生脫硫反應(yīng)。脫硫后的煙氣溫度降為55℃,經(jīng)過除水,從脫硫塔頂排出,再進(jìn)入換熱器換熱升溫至75℃左右,進(jìn)入煙囪高空排放。
燕山石化公司氣動脫硫裝置于2003年7月建成,單套脫硫除塵設(shè)計(jì)參數(shù)如圖9所示。從2004年9月至2005年9月,與水煤漿鍋爐同步連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行了335天。脫硫運(yùn)行成本如圖10所示(鍋爐按50 MW機(jī)組計(jì)算,折算電成本為0.0098元/kW·h)。
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圖9
圖10 |
3 NID脫硫技術(shù)與氣動脫硫技術(shù)的運(yùn)行成本比較分析
3.1 、脫硫運(yùn)行成本比較
NID脫硫單套裝置年耗脫硫劑(CaO)19400 t,年脫除SO2量約為22171t。年總運(yùn)行成本為1362.58萬元,脫除1tSO2成本為614.6元。
氣動脫硫單套裝置年耗脫硫劑(CaO)1980.69t,年脫除SO2量約為2263t。年總運(yùn)行成本為395.36萬元,脫除1tSO2成本為1 747元。
3.2、燃料比較
NID脫硫裝置配套鍋爐為410t/h燃煤鍋爐,設(shè)計(jì)燃料為山東山西混合貧煤,其含硫量為1.8%~2%。
氣動脫硫裝置配套鍋爐為220 t/h水煤漿鍋爐,設(shè)計(jì)燃料為脫硫型水煤漿(即通過CaO與水、煤及少量添加劑按一定比例混合制成),采購的水煤漿主要來自大同、京西,煤質(zhì)的含硫量較低,平均含硫量為0.35%。
氣動脫硫裝置入口SO2設(shè)計(jì)值為1 200mg/m3;NID脫硫裝置入口SO2設(shè)計(jì)值為3800～420mg/m3,而實(shí)際運(yùn)行值為5 000～7 000 mg/m3？梢缘贸,NID脫硫裝置所需物耗為氣動脫硫裝置的4～6倍。
3.3、脫硫劑CaO成本比較
NID脫硫工藝對脫硫劑品質(zhì)要求很高,高純度、高活性、高比表面積,具體指標(biāo)為:CaO≥80%,活性T3min≥40℃,粒徑≤1 mm。該種脫硫劑的燒制工藝和溫度要求嚴(yán)格,所以市場采購價(jià)格較高,約為427.35元/t。脫硫劑CaO年消耗費(fèi)用為829.06萬元,占總成本的60.8%。氣動脫硫工藝對脫硫劑品質(zhì)要求較低,市場采購價(jià)為232.44元/t,脫硫劑CaO年消耗費(fèi)用為46.04萬元,占總成本的11.6%。
3.4、電耗比較
NID脫硫裝置為二級除塵,為滿足SO2和煙塵的國家排放標(biāo)準(zhǔn),二級除塵采用四電場電除塵器。采用四電場電除塵器后,新增煙道阻力1 50Pa以上,配套的脫硫風(fēng)機(jī)電機(jī)功率達(dá)900 kW,較實(shí)施脫硫前引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率570 kW有大幅增長年消耗電費(fèi)用為152.06萬元,占總成本的11.2%。氣動脫硫?yàn)闈穹摿蚣夹g(shù),電耗在運(yùn)行成本中所占比重大,約占運(yùn)行成本的70%以上。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也可以看出,氣動脫硫裝置年消耗電費(fèi)用為291.98萬元,占總成本的73.8%。
3.5、脫硫副產(chǎn)物處置成本比較
考慮到最大限度地利用粉煤灰,NID脫硫裝置的一級除塵器設(shè)計(jì)收塵能力為85%,但由于一級除塵器配套的氣力輸灰系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)、材質(zhì)等缺陷,為防止灰斗積灰進(jìn)而危及一級除塵器正常運(yùn)行,一級除塵器僅維持50%左右收塵能力,導(dǎo)致投運(yùn)以來的脫硫灰產(chǎn)量高出設(shè)計(jì)值35%,脫硫灰處置的費(fèi)用也相應(yīng)增加較多。脫硫灰由于市場利用價(jià)值很低,尚無很好的處置方法,主要采取拋棄的方式,相關(guān)處置費(fèi)為21元/t,年消耗費(fèi)用126萬元左右。
氣動脫硫副產(chǎn)物目前存的主要問題是脫硫石膏品質(zhì)較差,顏色發(fā)黑,分析原因主要是鍋爐燃燒不良或電除塵效率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,大量飛灰隨煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng),經(jīng)脫水系統(tǒng)進(jìn)入石膏中,影響了石膏品質(zhì),市場利用價(jià)值也很低,相關(guān)處置費(fèi)用雖然未統(tǒng)計(jì)在成本中,但也會增加一定成本。
總之，對兩種脫硫技術(shù)運(yùn)行成本比較分析發(fā)現(xiàn),NID脫硫技術(shù)和氣動脫硫技術(shù)在運(yùn)行成本指標(biāo)中各有所長。
對于NID脫硫裝置,建議從以下幾個(gè)方面降低脫硫成本:
a)嚴(yán)格控制入廠煤含硫量,合理調(diào)整摻燒入爐煤,減少SO2入口值。
b)嚴(yán)格進(jìn)行脫硫劑品質(zhì)監(jiān)測,同時(shí)通過低品質(zhì)脫硫劑替代高品質(zhì)脫硫劑試驗(yàn)摸索,實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最佳。
c)為脫硫風(fēng)機(jī)的電機(jī)加裝變頻調(diào)速裝置,可使風(fēng)機(jī)耗電降低約40%。
d)利用循環(huán)水替代脫硫工藝水。
e)開展脫硫副產(chǎn)物資源化研究,積極探索脫硫灰處置的途徑。
對于氣動脫硫裝置,建議從以下幾個(gè)方面降低脫硫成本:
a)循環(huán)泵電耗在脫硫運(yùn)行成本中所占比重最大,降低液氣比是減少循環(huán)泵電耗最有效的手段。
b)調(diào)整鍋爐更充分地燃燒,加強(qiáng)電除塵維護(hù)等手段解決脫硫石膏品質(zhì)較差問題。
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