干货 | 燃煤电厂脱硫技术及超低排放改造费效分析

:基于二氧化硫排放现状及的要求,构建石灰石一石膏法费效计算模型,分别分析机组容量、年运行小时数、不同SO2排放限值及托盘塔改造对成本效益的影响,以“费用最小化、效益最大化”为原则,寻求节能减排新途径。

作者 | 卢晗 郑鑫 李薇 王灵志 吴楠楠 包哲 张小飞

华北电力大学教育部区域能源系统优化重点实验室

南瑞(武汉)电气设备与工程能效测评中心

南瑞集团公司(国网电力科学研究院)

国网北京经济技术研究院

结果表明:

在煤炭含硫量和脱硫效率一定时,100MW、200MW、300MW、600MW和1000MW机组的减排量分别为3.47万,5.5万,8.2万,15.5万,25万t,呈逐渐增大趋势,同时,费效比逐渐减小,说明大容量机组环境、经济效益明显;同一机组容量,脱硫成本与年利用时间呈负相关;SO2排放标准越严格,吨SO2脱除成本和单位发电量运行成本越高;托盘塔超低排放改造技术经济可行,费效比<1,减排效益明显,可作为燃煤电厂脱硫设施改造的重点技术。

关键词:燃煤电厂;石灰石一石膏法脱硫;超低排放;费效分析;托盘塔技术

0 引言

2015年,我国煤炭消耗总量约为29.5亿t,电煤消耗占总消耗量的52%,燃煤电厂二氧化硫排放量占全国的26%,是导致空气污染的主要原因之一。

最新的GB 13223一2011《火电厂大气污染物排放标准》对锅炉二氧化硫排放浓度进行了更严格地限制。2017年,我国在政府工作报告中再次提及超低排放,在2020年前对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造。截止目前,我国超低排放新格局已基本形成,多种污染物控制技术也趋于成熟,针对火电厂燃煤烟气脱硫,托盘塔技术改造即可有效降低SOz排放浓度,同时达到脱硫除尘的目的。

由于减排技术及污染物排放浓度的限制,实现“超低排放”会造成经济上投入增加较多的现象,但其所带来的环境效益却相对薄弱。费效分析可有效研究技术可行性及不同减排情景下的环境、经济效益,对提高电厂污染物控制效率,改善大气环境质量具有重要意义。本文即从经济和环境效益角度,研究燃煤电厂脱硫设施运行各因素对脱硫成本效益的影响情况,以及超低排放改造后的成本和由此减少的污染物排放量,以“费用最小化、效益最大化”为原则,寻求节能减排新途径。

1燃煤电厂二氧化硫排放及减排措施现状

文献统计显示,2014年全国废气中二氧化硫排放量为1975万t,工业二氧化硫排放量为1740万t,占总二氧化硫排放量的88%。如图1所示,自“十三五”实施以来,我国二氧化硫排放量呈下降趋势,这与电力行业大力推进脱硫措施密切相关。

图1近5年SO2排放情况

为满足日益严格的污染物排放标准,我国燃煤脱硫机组容量呈现不断增长的趋势,2015年当年新建投运火电厂烟气脱硫机组容量约0.53亿kW,截止2015年底,全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量约8.2亿kW,占全国火电机组容量的82.8 %,占全国煤电机组容量的92.8%。其中,石灰石一石膏湿法所占的比例高达93 %,除此之外,还包括烟气循环流化床法、氨法、海水法等,如图2所示。

图2 2015年电厂脱硫机组的脱硫方法

针对燃煤电厂目前应用最广泛的石灰石一石膏湿法脱硫技术,构建费效计算模型,开展费效情景分析,对实现火电厂环境和经济的双赢具有重要意义。

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