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脱硫除尘工程

发布时间:2014/1/23 10:15:14

  21世纪是可持续发展的世纪。作为可持续发展重要内容的环保工作,更成为新世纪人们关注的焦点。环保不仅关系人们生活质量,更关系人类的生存和发展。

  煤炭是我国的主要能源,与之伴生的二氧化硫(SO2)和酸雨污染问题将更加突出。一个相当有效的控制方法是电厂烟气脱硫。我国政府对此已给予足够重视,开展了多项自主技术攻关,引进10套发达国家的烟气脱硫装置,与发达国家开展多项技术合作研究。但是,现有技术投资大,成本高,电力脱硫很难有恰当的选择,我国能源与环境的矛盾亟待妥善解决。

  那么,如何解决能源与环境的矛盾呢,很显然,与追求经济效益的领域不同,在追求环境和社会效益的能源环保领域,我国不能走发达国家已走过的先污染后治理的老路,中国必须寻找适合国情的能源环保技术。我国在烟气脱硫领域开展了长期的工作,提出了适合国情的专利技术,脱硫脱氮除尘三位一体技术被国家列为重点科技攻关项目。它以我国庞大的化肥工业为基础,将火电厂清洁烟气中的SO2回收,生产高效化肥,化害为利,变废为宝,一举多得,同时促进我国煤炭,电力和化肥工业的可持续发展。

  二.国情决定技术战略

  "环境与发展"的关系是由一个国家的经济实力和发展阶段决定的,"要钱不要命"通常是落后地区的做法,"要命不要钱"通常是发达地区的行为。因此,理性的,当然也是发展中国家的原则应该是,既要"发展",又要"环境",即可持续发展,又对我国的能源环保工作有指导意义。烟气脱硫的原理是碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫,主要有两种,一是石灰石(碳酸钙),即钙法,二是氨,即氨法:尽管钙法投资大,运行成本高,在美国,德国,日本等发达国家中,它占据90%以上的市场。这是由其国情决定的,这些国家煤在其能源结构中所占的比重不大。在美国和德国,煤在一次能源中约占20%:而在日本,煤在其能源结构中只占15%。日本是一个岛国,石灰石资源丰富,但缺乏天然石膏资源。钙法虽然投资大,成本高,但脱硫产品为石膏,正好弥补其紧缺的石膏资源。长期以来,我国燃煤火力发电在电力中所占比重保持在75-80%之间,烟气脱硫的任务将异艰巨和沉重。如果选择钙法势必带来巨大的投资和运行负担,将致使财力难支。我国不仅具有丰富的石灰石资源,天然石膏资源也是世界第一,品质又高。我国庞大的化肥工业每年副产石膏将超过4000万吨,而我国年用量仅为1200万吨。致使脱硫石膏难以利用。选择钙法,势必造成大量废渣并副产温室废气二氧化碳,带来二次污染和新的生态破坏。

  因此,我们必须理性地思考现实问题,对烟气脱硫以石灰石钙法为主的作法,该作必要的调整时应当机立断。我国是人口、粮食和化肥大国,合成氨生产能力和需求量非常巨大,年用量超过3000万吨,为我国烟气脱硫事业大力发展氨法提供了强有力的资源保障。如果我国火电厂全部采用氨法,每年所需合成氨约600万吨,不到总量的20%。氨源供应相当方便:我国中小型合成氨厂很多,几乎遍布县市,在几乎所有的电厂周围,都容易找到配套的合成氨厂。而且,氨运输技术成熟可*。氨法的原料来自化肥,脱硫产品为硫氨、磷氨和硫酸,又回到化肥,不消耗额外的自然资源,也不产生二次污染和新的生态环境问题。燃煤烟气可提供巨大的硫资源。化肥生产需要大量硫酸。近年来,我国每年进口硫磺200-300万吨,等于进口二氧化硫400-600万吨,我国火电行业的SO2排放量近2000万吨,因此,氨法适合我国国情。

  三.专业的烟气脱硫技术

  电力、物理、环境、化学,代表四个不同的学科领域,即代表四个不同学派。不同学派必然生出不同的技术,不同的技术势必有不同之技术经济指标:投资和运行成本。哪个学派更接近本质或真理呢,咋看,答案似乎很难,但是,普遍接受的是,烟气脱硫是一个典型的化工过程。因此,化学界能够看到SO2的本质。电力界只看热能和发电效率,漠视SO2之存在。

  环境界中,SO2是有害的污染源,是造成酸雨的祸首。

  化学界中SO2是物质,用则有利,弃则有害。

  物理界中,SO2是一个顽固不化的"敌人",只有通过"导弹"才能予以彻底摧毁。

  至于物理,原本与烟气脱硫无关。它源于日本荏原公司对高能电子加速器用于烟气脱硫的研究。

  化学处理SO2方法很多,无需"导弹"。脱硫脱氮除尘三位一体技术结合了化工领域的最新技术成果,也就是将一个中型的化工厂搬到电厂来,确保了技术的高度可*性,以及很低的建设投资和很低的运行成本。

  根据化学化工原理的脱硫脱氮除尘三位一体技术与其他学派的技术相比,具有突出的优越性,投资仅为1/4-1/5,运行成本仅为1/3-1/4。

  四.电力与煤炭和化肥工业协调发展

  在我国,由东向西,由北向南,煤炭含硫量逐渐增加,四川和贵州煤含硫3%-5%,广西煤高达5%-7%。然而,为降低电厂SO2排放量,当地火电厂燃用北方煤,比如山西煤,增加的运输成本每吨近100元,占原料成本的40%,对当地经济无疑是巨大的额外负担。采用脱硫脱氮除尘三位一体

  技术,火电厂燃煤含硫量不受任何限制,甚至含硫量越高,SO2回收价值越大。因此,脱硫脱氮除尘三位一体技术不仅能够促进当地煤炭工业的发展,也使当地电力工业轻装上阵,还能促进当地合成氨及化肥工业的发展。

  某电厂是坑口电站,燃用当地煤,总机组容量为430MW,年排放SO2超过20万吨,折合硫酸30万吨,价值1.5亿元。如果该厂的技术治理方案是改用山西煤,并采用石灰石钙法,既限制了当地煤矿的发展,又浪费了宝贵的硫资源,还增加了发电成本。事实上,成本增加等同于能耗增加和污染增加。若采用脱硫脱氮除尘三位一体技术,可形成一个年产40万吨的化肥装置,年产值超过2.5亿元,年利润可超过4000万元。它具有一举多得的优势:

  (1)可促进当地煤炭工业的发展,燃用当地煤矿的煤炭,可以解决矿务局2万多人的就业和发展问题,促进了当地经济的发展。

  (2)电厂采用当地煤,原料成本降低,其430MW机组,年耗煤以120万吨计,每吨运费按50元计,每年可节约发电成本6000余万元,这个效益是非常明显的。

  (3)广西硫资源较缺,当地化肥厂年需硫酸40万吨,原料由广东提供。而且,广西、广东、海南和福建等南方省份的土壤缺硫,需要硫氨化肥。因此,充分利用自身的高硫煤,可以促进当地化肥工业的发展。与广西情况相似的省份还有云南、重庆、四川和贵州。重庆的华能珞磺电厂和重庆电厂,分别具有4台360MW和3台200MW机组,燃用重庆松藻煤,年总排放SO2为20-30万吨,相当于硫酸30-45万吨,价值1.5-2.25亿元。遗憾的是,这些电厂都花巨资引进国外的石灰石钙法,不仅浪费了宝贵的资源,产生二次污染,还使发电成本增加,在贵州省实施火电厂烟气脱硫,采用脱硫脱氮除尘三位一体技术具有不可估量的意义,国家实施西部大开发战略,西电东送,在贵州省则是黔电送粤。贵州省是SO2和酸雨控制区,特别是省会贵阳市。在贵阳市有两个严重的污染源,一是市区的贵阳发电厂,二是距市区25公里的清镇发电厂,年排放SO2:25万余吨。在两个电厂间,贵州化肥厂生产合成氨16万吨,因此,采用脱硫脱氮除尘三位一体技术具有很好的条件。采用脱硫脱氮除尘三位一体技术,两个电厂的总投资2亿元,可年产化肥50万吨,产值3-4亿元,年效益近1亿元。在贵州省实施这个技术,可以形成年产150-200万吨的火电厂化肥规模,年产值超过10亿元。而如果贵阳发电厂的烟气脱硫采用电子束技术,2台200MW机组的投资近4亿元。

  由此可见,将我国化肥工业与电力工业相结合,形成一个具有综合优势的火电厂化肥产业,其意义十分显著。它为我国煤炭、电力和化肥工业的可持续和协同发展提供了强有力的支撑,国家从战略的高度发展并扶植这个产业是十分必要的。

  五.脱硫需要政府大力支持

  火电厂烟气脱硫是我国实施清洁能源计划的关键技术,受到各级政府部门的高度重视,多次被列入国家重大和重点科技计划,以及与发达国家政府间的首脑级科技合作计划。因此,我国的这项工作具有较强的政府行为。这就更需要我们做深入细致的调查,多比较相关技术的技术性能,经济指标,多结合国情考虑问题。

  某发电厂2台200MW机组,燃用含硫为0.8%的山西煤,建设烟气脱硫装置。对几乎所有的烟气脱硫技术进行了调研。采用国外技术的投资为4-5.5亿元,发电成本每度将增加5分钱,势必成为该厂的一个沉重的经济负担。一旦决策失误,企业将陷入困境,甚至由于无法竟价上网而关闭。脱硫脱氮除尘三位一体技术通过国家科技部门组织的鉴定验收,被评价为国际领先水平,在电力界引起了较大反响。与国外技术相比,脱硫脱氮除尘三位一体技术具有相当明显的技术和经济优势,总投资减少70-80%,运行成本减少70%以上,电耗减少40-60%。这样,该厂决定采用脱硫脱氮除尘三位一体技术。并列入国家重点科技项目.

  目前,让烟气脱硫界注目的另一项目在中石化集团公司某自备热电厂6台100MW(410蒸吨/h)锅炉。令人兴奋的是、参与竞争的技术高达10余家之多,大家希望得到公平竞争机会。该公司原来燃用当地煤,为降低SO2排放量,改用山西煤,年耗煤将超过200万吨,运费按每吨30元计,增加成本6000万元,该公司具有年产30万吨的合成氨装置,而且脱硫产品具有很好的市场,因此脱硫脱氮除尘三位一体技术符合石化公司的具体情况。根据可行性研究报告,石化公司6台锅炉年排放SO2可达8万吨,生产化肥17万吨,产值1亿元,具有明显的经济效益。在竞争的方法中,脱硫脱氮除尘三位一体技术的投资和成本都是最低的,而且还有利可图,得到了该公司的充分肯定。

  现在,电力工业的烟气脱硫工作是"谁污染谁治理",治理需要投资。经济效益差而污染大的企业没钱投资,只接受象征性罚款,受损害的是大气。按目前的石灰石钙法建设烟气脱硫装置,发电成本每度将增加2-3分钱,以一台300MW机组年运行5000小时计,脱硫成本每年3000-4500万元。燃用低硫煤,年排放SO2:为1.5万吨,相当于每吨SO2为2000-3000元,燃用高硫煤,SO2排放量每年为4.5万吨,相当于每吨SO2为1000元左右。但是,酸雨和SO2污染造成的损失每吨SO2超过5000元。因此,烟气脱硫对于促进国家的利益是非常明显的。为促进企业治理SO2污染,国家环保总局制定了新的烟气SO2排污收费标准,对于高硫煤地区每吨SO2为600元,低硫煤地区每吨1000元,北京市为每吨1200元,基本上为脱硫成本的一半。这个费用目前是上交地方环保局的,并有较大比例的返回,以便企业用于建设脱硫装置,脱硫电厂和单位将具有两个主要和可*的收入来源:

  1、电力企业的环保服务费(等于原来的排污上交费);

  2、脱硫装置产生的化肥利润。脱硫脱氮除尘三位一体技术的效益非常好。

  首先其建设投资比其他方法低,而且能耗低,产品具有很大的市场,还可以出口创汇。 

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