建设FGD系统的优化(原创)
(2009-09-18 01:35:50)
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环保火电脱硫杂谈 |
分类: 脱硫与脱硝 |
一般来说,电厂烟气脱硫系统的投资和运行维护费用是十分高的,这里有两大原因:
一是内因,即引进的FGD技术及设备费很高,这可以通过国产化来降低;二是外因,即在FGD技术的选用、设计及运行上存在着许多不合理之处,使得FGD系统投资运行费用增高,脱硫效果并不理想。这需要根据各电厂的具体情况,优选适宜的FGD工艺,对选定的FGD系统配置进行认真、仔细的设计优化,同时在运行过程中对各运行参数进行优化,取得最佳的运行效果。连州电厂的FGD系统运行经验表明,若通过各种优化设计、运行,将使FGD系统投资运行费用大大降低。
因此FGD系统的优化是一个综合的过程,它主要包括以下四个方面的内容:
(1)FGD系统工艺的优化选择;
(2)选定FGD系统工艺的设计、运行优化;
(3)FGD系统的国产化;
(4)创造适合国情的具有自主知识产权的脱硫装置。
优化的最终目的是降低FGD系统的投资、运行和维护费用,以最小的投入和消耗来满足环保的要求。
一、FGD系统工艺的优化选择
已有各种不同的评定方法来优选不同的FGD工艺,如模糊综合评判法等。对于一个具体电厂选择脱硫工艺时,应有以下选择的原则:
(1)技术成熟、运行可靠,并有较多的应用业绩。所选技术不应是试验性质的,应当是完全成熟,运行可靠性高的技术。
(2)投资少、足够的脱硫率。在满足达标排放并有一定裕度的前提下,所选用的方案应尽量投资少。美国20世纪70年代,电厂大都采用石灰石/石膏湿法工艺,也就是将一个中型的化工厂搬到电厂来,但同时将电价提高,将脱硫投资转移到用户身上。近几年来,美国、日本、欧洲等国家因受电价竞争上网的制约,又纷纷研制许多有效的、简易而投资少的脱硫工艺,虽然脱硫率低了一些,但投资则少了好几倍。同时应考虑到燃煤含量在一定范围内变动的可能性。
(3)运行成本低。运行成本与投资高低有关,目前国内脱硫成本差别是很大的。这与所采用的工艺、脱硫剂材料、燃煤的硫分、能耗、水耗、运行操作维护人员的技术素质等有关。
(4)工艺流程简单、操作简便易于维护。流程简繁与可靠性、维护工作量是密切相关的。复杂的工艺其可靠性相对要低,维护工作量也大。工艺流程复杂必然也带来操作麻烦,并占用较多的运行及维修人员。因此考虑脱硫工艺时,这方面也应作为考虑的重要因素。
(5)已建电厂的改造是否有合适的场地和符合技术规范的要求。已建成的电厂前一阶段为了满足环保除尘的需要,都改造为电除尘器,几乎将锅炉尾部烟道位置都占满了,有些脱硫工艺的反应塔和热交换器等就无法布置了。另外,湿法脱硫工艺需要大量的水,地处缺水地区的电厂就是想采用此种工艺也会因用水量过大的制约而放弃。
(6)易于国产化。要选用适宜的国产化的方案,才能用较少的资金来使我国大部分电厂改造完成。国产化的备品备件会使FGD的运行维护费大大降低。
(7)脱硫方案选择与老电厂的剩余寿命。要考虑到老电厂的剩余使用寿命。有些电厂已经运行20多年了,使用寿命接近终结,在是否上脱硫设备与支付排污费之间(支付排污费是对环境的伤害),要做经济技术分析和对环境影响的综合评价。
应当注意的是,火电厂在决定上FGD装置前,对燃煤含硫量及脱硫率的确定要尤其慎重,因为它直接影响各个设计参数及设备容量的选择,对FGD系统的投资有最重要的影响。《火力发电厂设计技术规程》(DL 5000-2000)18.2.4条明确提出:“发电厂应根据气象参数、全厂燃煤二氧化硫排放量、二氧化硫排放浓度、二氧化硫落地浓度等数据进行计算,优化确定烟囱高度、烟囱座数、烟囱内筒个数及出口内径、脱除二氧化硫量及脱硫效率”。但实际操作时,许多电厂往往要求FGD系统能很好地适应高硫煤,给出的燃煤含硫量比实际运行要高许多,要求的脱硫率也尽可能地高,殊不知这使投资成倍增加。图13-2-1是综合国内外各种典型FGDE工艺分析整理出的脱硫率与投资的关系,数据虽有较大偏差,但其趋势曲线是符合实际情况的。
从图13-2-1中可以得出几点综合意见:①脱硫工艺投资与脱硫率的关系呈指数型。②当脱硫率由30%增加到50%时,投资增加1倍;脱硫率增加到70%,其投资将是30%时的4倍;越到高脱硫率时则增长越厉害。例如,脱硫率由90%增加到95%时,为获取这5%的脱硫率增长值,其投资将是脱硫率30%时的4倍。脱硫率与脱硫成本的关系曲线同样呈指数型。
图13-2-1 脱硫率与脱硫设备占电厂总投资百分比的关系
以连州电厂为例,设计FGD系统煤的应用基含硫量为2.5%,而锅炉的设计煤种含硫量却为1.57%,机组实际运行时在1.0%左右,毫无疑问,这使原FGD系统存在着很大的冗余度,降低了设备的性能价格比,造成很大的浪费。这种情况应当引起发电公司的足够重视。
总之,对新建单机容量大的机组、且燃用煤种的含硫量较高的电厂以选用脱硫率较高的脱硫工艺较为合适。对老电厂或燃用中、低硫煤的进行改造,可以选用投资少、运行费用低、脱硫率较低的简易脱硫方案。不同地区、不同城市间选用脱硫方案要根据具体情况来选择。方案选择时,除考虑初投资外,更重要的是要考虑计入设备折旧和还贷因素以后的运行费用。单纯追求高的脱硫率,在投资及运行成本上要花费昂贵的代价。