火電廠煙氣脫硫裝置成本費用的研究

1、火電廠煙氣脫硫裝置成本費用的研究1  前言隨著國家對環(huán)境保護工作的日益重視，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)提高，對于火電廠鍋爐的煙氣脫硫（FGD）工作提出了更高的要求。截至2005年底，全國已投運脫硫裝置的機組容量達到5300萬千瓦，正在建設(shè)的煙氣脫硫機組容量超過1億千瓦。火電廠煙氣脫硫裝置的建設(shè)，不僅需要大量的投資費用，裝置建成投入運行后還需要大量的運行維護費用。但對于脫硫裝置的成本，我國還缺少全面的統(tǒng)計和研究。廣東省是我國開展火電廠煙氣脫硫工作較早和較廣泛的省份之一，目前脫硫裝置投運的機組容量已超過1070萬千瓦。本文選取了廣東省已投運及在建的16個脫硫工程進行了成本研究。16個脫硫工程中，11

2、個已投運，3個已部分投運。各工程包括了多種不同的情況，既有各種具代表性的脫硫技術(shù)（石灰石石膏濕法，簡易石灰石濕法，海水法，煙氣循環(huán)流化床法）；機組容量也從125MW直到700MW；脫硫機組從1臺到4臺；既有1臺鍋爐配1個吸收塔，也有2臺鍋爐配1個吸收塔；燃料中既有低硫煤（含硫0.52%），也有高硫燃料（含硫2.85%）；同時脫硫裝置的配置也有所不同。本文希望通過對各脫硫工程脫硫成本的統(tǒng)計、計算和分析，得到影響脫硫成本的各項主要因素，為脫硫技術(shù)政策的制定和火電廠開展脫硫工程提供參考。 2  脫硫裝置成本費用的構(gòu)成和計算參數(shù)的確定脫硫裝置的總成本費用由生產(chǎn)成本和財務(wù)費用構(gòu)成。生

3、產(chǎn)成本主要包括生產(chǎn)期間的物耗（如脫硫劑消耗、水耗、電耗、蒸汽消耗等）、人工費、修理費、運營管理費、保險費、固定資產(chǎn)折舊費等。財務(wù)費用主要包括長期貸款利息、短期貸款利息和流動資金貸款利息等。其中固定資產(chǎn)折舊費取決于脫硫工程的動態(tài)投資。脫硫工程的動態(tài)投資由靜態(tài)投資（包括設(shè)備購置費、安裝工程費、建筑工程費及其它費用）和建設(shè)期貸款利息構(gòu)成。對脫硫裝置的經(jīng)濟性評價主要分為兩個方面，一是單位供電量的脫硫成本，一般以元/MW.h表示；二是脫除單位質(zhì)量二氧化硫的成本費用，一般以元/kg表示。要得到脫硫裝置的各項成本，需確定以下各項數(shù)據(jù)：脫硫裝置的投資費用、機組容量、脫硫裝置的建設(shè)周期、脫硫設(shè)備年利用小時數(shù)、機

4、組廠用電率、機組耗煤量、煤中硫含量、系統(tǒng)脫硫率、脫硫劑的耗量、脫硫劑的價格、系統(tǒng)電耗、機組電價、系統(tǒng)水耗、水價、系統(tǒng)汽耗、汽價、裝置定員、年人均工資及福利、保險費率、預(yù)提修理費率、運營管理費用、裝置生產(chǎn)運營期、自有資金比例、建設(shè)期貸款利率、貸款償還年限、流動資金貸款利率、固定資產(chǎn)形成率等。在上述參數(shù)中，有些是和脫硫裝置直接相關(guān)的，例如系統(tǒng)脫硫率、機組容量、燃料特性等會直接影響脫硫裝置的設(shè)計。而有些參數(shù)和脫硫裝置是沒有直接關(guān)系的，例如機組電價、汽價、年人均工資及福利等。為了得到社會平均水平的合理的脫硫運行成本，本統(tǒng)計計算中對于和脫硫裝置不直接相關(guān)的參數(shù)，均采用了廣東省社會平均水平的數(shù)據(jù)。采用社會

5、平均水平數(shù)據(jù)的參數(shù)確定如下：脫硫裝置的建設(shè)周期：2年，第一年使用建設(shè)資金的70%；脫硫裝置年利用小時數(shù)：5500小時；廠用電價格：0.39元/kW.h（不含稅，按2004年廣東省某發(fā)電集團所屬燃煤機組電價平均值選?。?；脫硫劑價格：石灰石粉250元/t，石灰石150元/t，消石灰350元/t；水價：3元/t；蒸汽價格：35元/t；裝置定員：一套脫硫裝置按25人，每增加1套裝置增加5人；年人均工資：6.5萬元/人.年，福利系數(shù)：60%；預(yù)提修理費率：3.0%；運營管理費用：0.6元/MW.h；保險費率：0.25%；脫硫裝置生產(chǎn)運營期：20年；脫硫裝置折舊年限：12年；固定資產(chǎn)形成率：95%；脫硫工

6、程投資自有資金比例：25%；建設(shè)期貸款年利率：6.12%；貸款償還年限：12年；流動資金貸款年利率：5.58%。 3  脫硫成本統(tǒng)計結(jié)果及分析31 脫硫成本統(tǒng)計結(jié)果及分析各脫硫工程的基本情況見表1。其20年運營期的各項成本費用見表2，從中可以看出，總體來講，火電廠煙氣脫硫的成本巨大，各工程20年運營期內(nèi)總的成本費用平均達到13.8億元。最高為工程9，達24.9億元，最低的是工程16，也達到4.1億元。圖1顯示了各項脫硫成本占總成本費用的比例。從圖中可以看出，電費和固定資產(chǎn)折舊費是脫硫裝置最主要的成本費用，分別占總成本費用的26.8%和22.7%。其次為脫硫劑費用和修理費，分

7、別為16.3%和14.4%。其它各項費用則占19.8%?，F(xiàn)將幾項主要的成本費用分析如下：1電費由于近年來火電機組燃料價格持續(xù)上升，造成廣東省火電廠發(fā)電成本及電價居高不下，脫硫裝置的電耗費用成為廣東省脫硫裝置最主要的成本。16個脫硫工程的平均電耗占總成本費用的26.8%。最低的是工程1，僅為10.8%。最高的是工程13，高達36.6%。電耗的高低和脫硫裝置所采用的技術(shù)、配置、性能要求和機組容量等因素有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)取消煙氣加熱器或取消增壓風(fēng)機均會使系統(tǒng)電耗有所降低。工程1的電耗僅為1800kW（包括引風(fēng)機增加的電耗），主要就是因為沒有設(shè)置增壓風(fēng)機（否則電耗將增加500kW以上）、要求的脫硫率較低（8

8、1%）以及采用的煙氣加熱器阻力較低（蒸汽加熱）。當(dāng)燃料含硫量增加或要求更高的脫硫效率以及采用濕磨制漿則均會使系統(tǒng)電耗有所增加。工程8的單機電耗高達9500kW就是因為如此。而海水法脫硫工藝的電耗要略低于石灰石石膏濕法和煙氣流化床法工藝。石灰石石膏濕法中，鼓泡塔工藝的電耗要略高于噴淋塔工藝。2脫硫劑費用脫硫劑費用也是脫硫裝置的主要成本之一。16個脫硫工程的平均脫硫劑費用占總成本費用的16.3%。最低的是工程14、15，無需脫硫劑。最高的是工程1，達29.9%。脫硫劑費用主要取決于脫硫工藝、燃料特性、脫硫率的要求、脫硫劑的價格以及漿液制備系統(tǒng)的配置。海水法無需脫硫劑或只需少量的脫硫劑。而煙氣流化床

9、法由于Ca/S達到1.3左右，且我國生石灰（CaO）的品質(zhì)不穩(wěn)定，活性普遍不理想，目前基本是直接采用消石灰。因此煙氣流化床法的脫硫劑費用要高于石灰石石膏法。工程16的脫硫裝置燃料中含硫僅為0.8%，但脫硫劑費用高達28%。同樣含硫量的工程7脫硫裝置的脫硫劑費用僅占總成本費用的17.9%。而燃料熱值越低、含硫量越高，要求的脫硫效率越高，脫硫劑的費用也越高。工程3脫硫裝置脫硫劑的費用高達28.2%，就是因為其燃料熱值偏低，單臺機組（300MW）的燃煤量高達170t/h。同時燃料含硫達1.2%，在16個脫硫工程中也是較高的。此外由于石灰石塊的價格肯定低于石灰石粉，脫硫裝置采用濕磨制漿系統(tǒng)，脫硫劑的費

10、用自然低于直接購買石灰石粉。3水費一般來講，脫硫裝置的水耗量不大。即使是水耗量最大的石灰石石膏濕法工藝，1臺300MW機組的水耗一般也不會超過50t/h（主要取決于煙氣溫度和成分）。同時脫硫工藝對水質(zhì)沒有特殊要求，一般的工業(yè)水完全能滿足要求，因此水費在總成本費用中所占比例很小，僅為2.2%。4蒸汽費只有當(dāng)煙氣加熱器采用蒸汽加熱或GGH采用蒸汽吹掃時，才有此項費用。工程1脫硫裝置為蒸汽加熱器，每小時蒸汽耗量為20噸，按每噸蒸汽35元計算，每年的蒸汽費用高達385萬元。蒸汽費約占其總成本費用的10.7%。因此盡管蒸汽型煙氣加熱器的設(shè)備和安裝費用低于GGH，但運行成本太高。而GGH的蒸汽吹掃量要明顯

11、小于蒸汽加熱的用量，且是間斷運行，因此其蒸汽費用占總成本費用的比例很小。工程5僅為0.4%。  5固定資產(chǎn)折舊費 固定資產(chǎn)折舊費是脫硫裝置的又一主要成本，16個脫硫工程平均占總成本費用的22.7%。固定資產(chǎn)折舊費取決于工程的投資規(guī)模。工程的動態(tài)投資越高，則總的折舊費就越高。6修理費由于火電廠的煙氣脫硫在我國還處于起步階段，本文研究的脫硫工程的投運時間還十分有限，缺少足夠的修理費用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。因此本文的修理費套用石化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，取修理費率為3.0%。修理費約占總成本費用的14.4%。表2  各脫硫裝置20年運營期內(nèi)總成本匯總（萬元）32 單位供電量的脫硫成

12、本分析單位供電量的脫硫成本是脫硫裝置最主要的經(jīng)濟性指標(biāo)，反映了脫硫裝置對電廠經(jīng)濟效益的影響。表3為計算結(jié)果，各工程每MW.h供電脫硫成本平均為17.20元/MW.h，最高的工程1達28.18元/MW.h，最低的工程9為12.03元/MW.h，相差達2.3倍。 影響單位供電量脫硫成本的主要因素有：1脫硫裝置的單機容量和總裝機容量  脫硫裝置的單機容量和總裝機容量越大，裝置的單位造價就越低。單位造價的降低意味著和投資有關(guān)的成本費用會降低。而裝機容量越大，供電量成正比增加。因此單位供電量的脫硫成本隨著脫硫裝置的單機容量和總裝機容量的增加而降低。從圖2和圖3中可以看出這種

13、規(guī)律。16個脫硫工程中，6個600MW等級機組的單位供電量脫硫成本平均為13.89元/MW.h，最低的工程9僅有12.03元/MW.h，而10個300MW等級及以下機組的單位供電量脫硫成本平均達到了19.19元/MW.h。2脫硫工程的建設(shè)時期在脫硫工程的不同建設(shè)時期，脫硫裝置的造價相差很大。因此也會相應(yīng)影響脫硫成本。從圖4中可以看出，總體來講2002年之前的脫硫工程單位供電量的脫硫成本較高，平均達20.51元/MW.h。而2003年以后的成本則較低，平均為15.22元/MW.h。 3燃料特性燃料中的含硫量越高，脫硫劑的費用成正比增加。同時電耗和投資費用均有所增加。因此燃料含硫量越高，

14、單位供電量的脫硫成本也越高。圖5顯示了這一趨勢。含硫量大于1.0%的各脫硫工程單位供電量的脫硫成本為22.16元/MW.h，而含硫量小于1.0%的脫硫成本平均僅為16.06元/MW.h。4脫硫裝置年利用小時數(shù) 脫硫裝置年利用小時數(shù)越多，機組供電量呈正比增加。但脫硫成本中僅電耗、脫硫劑費用和運營管理費呈正比增加，其它成本基本不變。因此年利用小時數(shù)越多，單位供電量的脫硫成本就越低。圖6為工程5不同年利用小時數(shù)的單位供電量脫硫成本。當(dāng)每年的利用小時數(shù)為4500小時，單位供電量的脫硫成本達26.36元/MW.h，而當(dāng)利用小時數(shù)增加到6500小時，脫硫成本減少至20.96元/MW.h。5不同脫

15、硫技術(shù)不同的脫硫技術(shù)不僅會影響工程的造價，對于電費、脫硫劑費用、水費和人工費等也會產(chǎn)生影響。海水法無需脫硫劑費用和水費，電耗也低于石灰石石膏法，加之系統(tǒng)相對簡單，無需增加專門的運行人員，因此脫硫成本明顯比石灰石石膏法要低。工程15的脫硫裝置盡管投資費用較高，達到420元/kW，但單位供電量的脫硫成本僅為12.80元/MW.h。而其它300MW等級石灰石石膏法脫硫裝置成本最低的也達到15.58元/MW.h。煙氣流化床法的電耗、水耗和石灰石石膏法基本相當(dāng)，投資費用要少于石灰石石膏法，但脫硫劑的費用要高于石灰石石膏法，最終的脫硫成本略高于石灰石石膏法。6其它因素受場地條件等因素的影響，在役機組FGD

16、裝置的投資費用要高于新建機組。因此，在役機組單位供電量的脫硫成本要高于新建機組。脫硫裝置的不同配置也會對單位供電量的脫硫成本產(chǎn)生一定的影響。例如采用蒸汽煙氣加熱器，會增加大量的蒸汽費用。工程1的單位供電量脫硫成本高達28.18元/MW.h，一個重要的原因就是其蒸汽費用高達其總成本費用的10.7%，和其電費相當(dāng)（10.8%）。當(dāng)脫硫系統(tǒng)取消增壓風(fēng)機或GGH，會使系統(tǒng)的電耗明顯降低，相應(yīng)減少脫硫成本。工程1電廠的電耗僅占其總成本的10.8%，是所有脫硫工程中最低的，主要是因為沒有增壓風(fēng)機。另外，系統(tǒng)的脫硫率越高，相應(yīng)的投資、電耗和脫硫劑耗量均會有所增加，也會增加脫硫成本。33 脫單位質(zhì)量SO2 的

17、成本分析脫單位質(zhì)量SO2的成本是脫硫裝置又一主要經(jīng)濟性指標(biāo)，反映了脫硫裝置脫除一定量SO2所付的代價。表4為計算結(jié)果，各工程脫每公斤SO2的費用平均為2.99元/kg。最高的是工程14達4.50元/kg；費用最低的工程8僅為1.10元/kg。兩者相差達4.1倍之多。任何影響單位供電量脫硫成本的因素也自然會對脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本產(chǎn)生影響，但其中燃料特性是影響脫單位質(zhì)量SO2成本費用的決定性因素。隨著硫含量的增加，在脫硫效率不變的情況下，SO2脫除量呈正比增加。但成本費用增加有限，僅脫硫劑費用成正比增加，電耗和投資費用略有增加，其它費用基本不變。因此硫含量越高，脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本就越

18、低。圖7顯示了這一趨勢。其中含硫量大于1.0%的3個脫硫工程脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本為1.49元/kg，最低的工程8僅為1.10元/kg（其燃料含硫量高達2.85%）。而含硫量小于1.0%的13個脫硫工程脫單位質(zhì)量SO2的脫硫成本為3.34元/kg，最高的工程14達到4.50元/kg（其燃料含硫量僅為0.63%）。因此應(yīng)優(yōu)先對燃料含硫量高的機組進行煙氣脫硫，以降低環(huán)境治理的成本。4       結(jié)論4.1火電廠煙氣脫硫的成本巨大，各工程20年運營期內(nèi)總的成本費用平均達到13.8億元。最高達24.9億元，最低的也達到4.1億元。各工程每MW.h供電脫硫成本平均為17.20元/MW.h，最高的達28.18元/MW.h，最低的為12.03元/MW.h，相差達2.3倍。各工程脫每公斤SO2的費用平均為2.99元/kg。最高的達4.50元/kg；費用最低的僅為1.10元/