烟气脱硫技术成本核算比较与适用条件-上海意海耐腐蚀泵厂推荐
几种石化企业电厂烟气脱硫技术成本比较及适用条件
中国石化扬子石油化工有限公司发展计划部 李成益
 
 
　　随着《火电厂大气污染物排放标准》的实施，多数电厂的燃煤锅炉需进行烟气脱硫改造。2005年5月，国家发改委发布了《关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见》，对火电厂烟气脱硫的技术路线选择提出了原则性意见。目前，80%以上的网上大型火电厂采用了石灰石—石膏法。而对于化工和石化行业，由于其机组能力偏小(一般为60MW、锅炉蒸发能力220吨／6寸)，不在《意见》规定范围内，加上这些企业在原料和副产品的综合利用、产品销售等方面有一定优势，在生产运行及管理方面没有障碍，因此，化工及石化行业自备电厂的烟气脱硫技术有更多选择余地。随着中国石化投入运行的烟气脱硫装置数量的增加，不同工艺的烟气脱硫条件下为便于比较，按照《中国石化集团公司项目可行性研究技术经济参数与数据2007》，对中国石化已建和在建的几套烟气脱硫装置的脱硫成本进行了测算，为今后同类装置技术路线比选提供依据。

　　1　石化企业自备电厂的特点

　　目前，网上电厂的脱硫成本计算均采用单位发电量的脱硫成本，即烟气脱硫增加的成本分摊到单位发电量。这是由于网上火电厂采用的是单元制模式，无论机组采用哪种类型(超高压、亚临界或超临界)，其锅炉蒸发量和机组的发电量基本上是对应的。网上火电厂的机组能力均朝着大型化方向发展。

　　石化企业自备电厂一般都采用热—电联产方式，即：在夏季用电高峰期多发电，在冬季用汽高峰期则多抽蒸汽，因此，为实现蒸汽能量的分级利用，汽轮机均采用分级抽出。石化企业自备电厂多采用母管制，锅炉与发电机不是一一对应。另外，为灵活调节、避免对下游蒸汽用户的影响，企业自备电厂的锅炉数量多、单台锅炉蒸发量也小。以中国石化为例，29家企业共有锅炉近200台，总蒸发量3.6万吨／时，其中220吨／时锅炉50台，410吨／g寸锅炉24台，扣除燃气(油)锅炉后，220吨／6寸和410吨／8寸燃煤锅炉的蒸发能力占60%以上。本文对中国石化已建和在建的220吨／时锅炉和410吨／B寸锅炉的烟气脱硫装置的脱硫成本进行了研究，旨对其他热电厂烟气脱硫方案选择有所参考。

　　2　烟气脱硫成本的构成及计算依据

　　由于企业自备电厂的特点，决定了自备电厂的单位脱硫成本计算方法也应有别于网上电厂。采用单位二氧化硫的脱硫成本计算方法更能直观反映行业特点。这是因为：网上电厂的脱硫成本对应于脱硫电价补贴，而大部分企业自备电厂得不到这部分补贴，对应的是二氧化硫排污费。

　　2.1　烟气脱硫成本构成

　　烟气脱硫的总成本主要由以下几部分组成：主要原材料、辅助材料、燃料及动力、工资及福利、制造费用、管理费用、财务费用、销售费用、副产品处理费用(销售收入或处理费用)。各部分具体如下：

　　主要原材料：指脱硫剂(氨或氨水、石灰石粉或熟石灰、氧化镁粉等)。辅助材料：指各类助剂、催化剂、产品包装材料。燃料及动力：主要指由装置外提供的水、循环水、电、蒸汽、风及燃料、氮气等。

　　工资及福利：指直接从事本装置的操作人员的工资及福利。制造费用：包括折旧、检修维修、其他制造费用。管理费用：按装置定员计算。财务费用：因本项目为环保项目，没有赢利能力，固定资产投资和流动资产投资均一次投入，不计贷款利息。工资及福利按3万元／(人·年)计算。

　　装置年操作时间按8000小时计算。折旧平均按14年计算，检修维修费用按固定资产原值的3%计算，其他制造费按固定资产原值的0.4%计算，摊销按10年平均计算。

　　管理费用按装置定员25000元/(人，年)计算。销售费用：副产品有销售收入的按销售收入的0.5%计算。

　　副产品销售收入(或处置费用)：指副产品出厂价格或副产品委托处理的费用。燃料动力消耗价格均按含税价计算，其中：电0.59元／千瓦时；水2.34元／吨；蒸汽113元／吨。

　　流转税及附加则根据财税[2004]25号《关于部分资源综合利用产品增值税政策的补充通知》，对燃煤电厂烟气脱硫副产品实行增值税即征即退的政策。根据计算，在所选的几种方法中，进项税均大于销项税，即不用交纳城建维护税和教育费附加，也不交纳增值税。

　　2.2　烟气脱硫成本的计算依据

　　有资料介绍了相关的烟气脱硫机理及工艺流程，因硫化钠—硫磺法报道极少，这里做补充说明。硫化钠—硫磺法的基本反应方程式如下：

　　烟气脱硫成本计算的原材料价格均按到厂价格计算，副产品处理价格均按出厂价格计算。氨—肥法和镁—肥法所产副产品均按肥料价格计算。脱硫剂和副产品的品质与价格见表1。

　　2.3　几种烟气脱硫方法的脱硫成本计算结果

　　根据上述各参数可计算出不同烟气脱硫方案的脱硫成本如图1。由图1可见，烟气脱硫成本除了与技术路线选择有关外，还与烟气中的二氧化硫含量有关。随着烟气中的二氧化硫含量的升高，脱硫成本均呈现下降的趋势。在不同S02含量区间，烟气中的SO2含量低于800mg／Nm3时，以半干法成本最低；SO2含量在800—2600 mg／Nm3时，镁—肥法的成本最低，氨—肥法次之；当烟气中的SO2含量在大于2600 mg／Nm3时，硫化钠—硫磺法显示出低成本优势，镁—肥法、氨—肥法依次垫后。在抛弃法中，半干法的脱硫成本略低于氧化镁(抛弃法)；氧化镁(抛弃法)的成本略低于石灰石—石膏法，而S02含量高于1400 mg／Nm3时氧化镁(抛弃法)的成本则略高于石灰石—石膏法。

　　由图1还可见，有些方法脱硫成本的比较优势随烟气中SO2含量变化而发生交替变化(先低后高或先高后低)，这说明各工艺均存在一定的适用范围。

　　表1中的脱硫剂消耗系数为设计消耗系数，而实际生产中由于各种原因，脱硫剂的实际消耗量会高于设计系数，烟气中S02含量为2100 mg／Nm3时几种烟气脱硫方法的脱硫成本变化如图2。

　　由图2可见，氨—肥法和镁—肥法的脱硫成本对脱硫剂的消耗系数较敏感。

　　3　各种脱硫方法的适用条件

　　在上述讨论的6种烟气脱硫方案中，除氧化镁(抛弃法)和半干法的副产品抛弃处置外，其他4种方案的产品均为再利用，因此对烟气组成和脱硫剂的组成有一定的要求。

　　3.1　对烟气尘含量的要求

　　由于湿法脱硫能将烟气中携带的部分灰尘洗下来而进入副产品，因此在脱硫系统中如未增设除尘过滤设施，烟气中的尘含量将影响副产品质量。

　　根据实际生产经验，烟气中约60%的粉尘在脱硫过程中随喷淋液捕捉下来进入副产品石膏中，硫酸钙在水中的溶解度稍小，要在石灰石—石膏法工艺过程中去除粉尘较困难。另外，石灰石粉中也带有一定数量的杂质，同样影响着石膏的产品质量(含量和色泽)。在原料中的CaCO3含量为93%时，为满足产品中的CaS03含量达到93%以上，烟气中的最高尘含量如图3所示。

　　硫酸铵、硫酸镁在水中的溶解度较高，烟气中的尘虽对产品质量有影响，但可通过增设沉降分离等设施将尘从系统中分离出来。因此，烟气中的尘含量将直接影响副产品质量。由图3可见，烟气中的允许尘含量与SO2含量呈一定的对应关系，即S02含量越高、尘含量的允许值相应提高。

　　国家标准GB2449—92中硫磺合格品的灰分含量要求小于0.02%(w／w)，按此计算，烟气中的尘含量要求控制在很低的水平(一般在0.58—4.1 mg／Nm3以下，图3中很难标注清楚)。因此系统中必须设置尘过滤系统。

　　3.2　氯的影响

　　氨—肥法和镁—肥法的副产品均作为肥料，氨—肥法的副产品硫酸铵的质量标准(无论是国家标准GB535—1995还是行业标准DL／T808—2002)中对氯没有质量要求。而目前国内硫酸镁肥料的质量标准为企业标准。肥料级一水硫酸镁的主要质量在不考虑脱硫剂本身带入氯的情况下，镁—肥法对烟气中的氯含量与烟气中的S02含量关系如图4。随着烟气中S02含量提高，氯含量的允许值亦提高。

　　石膏中的残留氯要求小于100ppm，如无废水排放，烟气中的氯含量应控制在2mg／Nm3以下。当然，石膏中可熔物(Mg+Na+K)的质量指标也使得石灰石—石膏法须通过废水排放，同时解决氯和可熔物两个问题。因此，在副产品回收的方法中，须高度重视烟气中氯含量，同时在脱硫剂采购中考虑氯含量对后系统的影响。无论哪种技术路线，系统中的氯离子含量高都将导致设备腐蚀加剧。

　　3.3　烟气中其他杂质的影响

　　氨—肥法和镁—肥法的副产品均作为肥料。在GB535—1995中对农用硫酸铵化肥的重金属含量未作要求，国家标准化管理委员会于2003年3月5日发布GB535—1995《硫酸铵》国家标准第1号修改单，自2003年7月1日起GB535—1995不适合烟气脱硫副产硫铵，取而代之的是DL／T808—2002。在该标准中，也来对烟气脱硫副产硫酸铵的重金属含量作要求。为防止长期使用副产硫酸铵导致区域重金属(主要是指砷、铅等)积累而进入食物链，须对原煤中的重金属进行分析，或对施肥区域的土壤定期监测，以确保土壤生态的平衡。同样，副产品硫酸镁(俗称硫镁肥)也应有类似的要求。

　　3.4　对脱硫剂纯度的要求

　　在不考虑烟气中尘含量时，石灰石粉中CaC03含量与产品中CaS04含量的对应关系如表3。由表3可见，在不考虑烟气中的尘含量的情况下，为满足脱硫石膏的含量要求，石灰石粉中的CaCO3含量应在89.76%以上。石灰石中的氯、可熔物(Mg+Na+K)对石膏质量也有影响，上述杂质含量增加，废水排放量也将增加。

　　在镁—肥法中，脱硫剂氧化镁粉(通常为轻烧镁粉)中的氯、固体不溶物等将影响硫镁肥的质量，氯含量高将导致废水排放量增加和脱硫剂消耗量增加。

　　在氨—肥法中，如脱硫剂氨(或氨水)中含有还原性物质，将影响亚硫酸铵的氧化率，有些有机物还会影响副产品的质量。

　　4　结论与建议

　　由于烟气脱硫成本烟气脱硫泵 与烟气中的SO2含量和方案选择有关，因此，在选择脱硫方案时首先应考虑实际生产过程中烟气SO2含量的最可能范围，从而为技术路线的正确决策提供依据。

　　烟气中的杂质含量将影响到副产品的质量，也关系到废水(或灰渣)排放量。烟气中的氯含量不仅影响副产品质量，还导致脱硫剂消耗量增加，对设备腐蚀加剧。

　　脱硫剂的纯度不仅关系到副产品质量，还关系废水排放量、脱硫剂消耗量，最终影响脱硫成本。

　　参考文献

　　1.何祚云，程一步，李家强.石化企业烟气脱硫技术选择研究.当代石油石化,2008，16(2)：14-18

作者简介：李成益，高级工程师，1987年毕业于江苏化工学院有机化工专业，现在扬子石油化工有限公司从事项目管理工作。曾在一些专业刊物上发表过文章。

 
《当代石油石化》2008年第06期