NID脫硫技術與氣動脫硫技術的運行成本比較
齊魯石化公司和燕山石化公司是中國石化系統內第一批實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,脫硫技術分別為半干法和濕法,是具代表性的兩種主力爐型。現以兩家公司分別選用的NID和氣動脫硫技術為例,分析比較兩種脫硫方法的運行成本,并提出減少脫硫運行成本的幾條建議。
1 NID脫硫技術運行成本
齊魯石化公司NID脫硫裝置于2006年3月移交生產。單套脫硫除塵設計參數如圖6所示。
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圖6 |
自2006年6月至2007年6月,脫硫裝置累計運行達7 000 h。經統計,單臺機組年正常運行成本如圖7所示(按100 MW機組計算,折算電成本為0.019元/kW·h)。
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圖7 |
2 氣動脫硫技術運行成本
氣動脫硫技術是運用航天氣動技術原理設計的一種濕法脫硫技術,此技術前后處理系統(脫硫劑制備系統、石膏脫水系統)與傳統濕法脫硫技術相同。脫硫塔內部結構主要由除霧段、氣動脫硫單元并聯組合段、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機進入換熱器換熱降溫至110℃,隨后從脫硫塔下方進入,在塔內煙氣與脫硫劑進行傳質、傳熱,發生脫硫反應。脫硫后的煙氣溫度降為55℃,經過除水,從脫硫塔頂排出,再進入換熱器換熱升溫至75℃左右,進入煙囪高空排放。
燕山石化公司氣動脫硫裝置于2003年7月建成,單套脫硫除塵設計參數如圖9所示。從2004年9月至2005年9月,與水煤漿鍋爐同步連續平穩運行了335天。脫硫運行成本如圖10所示(鍋爐按50 MW機組計算,折算電成本為0.0098元/kW·h)。
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圖9
圖10 |
3 NID脫硫技術與氣動脫硫技術的運行成本比較分析
3.1 、脫硫運行成本比較
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,設計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,設計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,煤質的含硫量較低,平均含硫量為0.35%。
氣動脫硫裝置入口SO2設計值為1 200mg/m3;NID脫硫裝置入口SO2設計值為3800～420mg/m3,而實際運行值為5 000～7 000 mg/m3。可以得出,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要求很高,高純度、高活性、高比表面積,具體指標為: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格,所以市場采購價格較高,約為427.35元/t。脫硫劑CaO年消耗費用為829.06萬元,占總成本的60.8%。氣動脫硫工藝對脫硫劑品質要求較低,市場采購價為232.44元/t,脫硫劑CaO年消耗費用為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準,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,配套的脫硫風機電機功率達900 kW,較實施脫硫前引風機電機功率570 kW有大幅增長年消耗電費用為152.06萬元,占總成本的11.2%。氣動脫硫為濕法脫硫技術,電耗在運行成本中所占比重大,約占運行成本的70%以上。從統計數據也可以看出,氣動脫硫裝置年消耗電費用為291.98萬元,占總成本的73.8%。
3.5、脫硫副產物處置成本比較
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計收塵能力為85%,但由于一級除塵器配套的氣力輸灰系統存在設計、材質等缺陷,為防止灰斗積灰進而危及一級除塵器正常運行,一級除塵器僅維持50%左右收塵能力,導致投運以來的脫硫灰產量高出設計值35%,脫硫灰處置的費用也相應增加較多。脫硫灰由于市場利用價值很低,尚無很好的處置方法,主要采取拋棄的方式,相關處置費為21元/t,年消耗費用126萬元左右。
氣動脫硫副產物目前存的主要問題是脫硫石膏品質較差,顏色發黑,分析原因主要是鍋爐燃燒不良或電除塵效率達不到設計要求,大量飛灰隨煙氣進入脫硫系統,經脫水系統進入石膏中,影響了石膏品質,市場利用價值也很低,相關處置費用雖然未統計在成本中,但也會增加一定成本。
總之，對兩種脫硫技術運行成本比較分析發現,NID脫硫技術和氣動脫硫技術在運行成本指標中各有所長。
對于NID脫硫裝置,建議從以下幾個方面降低脫硫成本:
a)嚴格控制入廠煤含硫量,合理調整摻燒入爐煤,減少SO2入口值。
b)嚴格進行脫硫劑品質監測,同時通過低品質脫硫劑替代高品質脫硫劑試驗摸索,實現技術經濟性最佳。
c)為脫硫風機的電機加裝變頻調速裝置,可使風機耗電降低約40%。
d)利用循環水替代脫硫工藝水。
e)開展脫硫副產物資源化研究,積極探索脫硫灰處置的途徑。
對于氣動脫硫裝置,建議從以下幾個方面降低脫硫成本:
a)循環泵電耗在脫硫運行成本中所占比重最大,降低液氣比是減少循環泵電耗最有效的手段。
b)調整鍋爐更充分地燃燒,加強電除塵維護等手段解決脫硫石膏品質較差問題。
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