文章编号 :10072290X (2002) 0120013204
连州发电厂烟气脱硫技术及经济分析
崔永忠1
, 杨洁1
, 王力2
, 曾庭华2
(1. 广东省粤电资产经营有限公司 , 广东 广州 510008; 2. 广东省电力试验研究所 , 广东 广州 510600)
摘要:介绍了广东省连州发电厂湿式石灰石 - 石膏法烟气脱硫系统的工艺、装置和特点 , 以及脱硫系统在试
运过程中的情况和存在的问题; 并对其建设、运行费用进行了分析 , 为国内同类机组脱硫系统的设计、选择提
供参考.
关键词 : 湿式石灰石 - 石膏法; 脱硫; 技术; 经济分析
中图分类号 : X70113 文献标识码 : B
Flue gas desulfurization in Lianzhou Power Plant and its economic analysis
CU I Yong2zhong
1
, YAN G Jie
1
, WAN G Li
2
, ZEN G Ting2hua
2
(1. Guangdong Yue2Dian Power Assets Managing Co1 , L td1 , Guangzhou 510008 , China ; 2. Guangdong Power Test & Re2
search Institute , Guangzhou 510600 , China)
Abstract : The paper describes the p rocedures , apparatus , features , trial operation and existing p roblems of the limestone
scrubbing flue gas desulf urization ( FGD) system in Lianzhou Power Plant , and analyzes its construction and operation costs ,
which can p rovide reference f or similar units to select FGD system.
Key words : limestone scrubbing FGD ; FGD ; technology; economic analysis
连州发电厂烟气脱硫 ( F GD ) 系统除石灰石上
粉和石膏排放系统外 , 其它所有系统设计、设备均
由奥地利能源公司 ( Austrian Energy , A E ) 提供 ,
为石灰石 - 石膏湿法脱硫 , 用于处理连州发电厂两
台机组(2 *125 M W) 所产生的烟气.向厂外直接
买入符合要求的石灰石粉 , 副产品石膏脱水至
45 %含固率后抛弃.该装置于 1999 年下半年开始
安装 , 2000 年8月开始调试 , 于2000 年12 月16
日完成 168 h 试运行后 , 开始试生产运行.2001
年7月23 日完成性能考核试验.
1 工艺说明
连州发电厂 F GD 系统布置在锅炉电除尘器
后,如图 1 所示.设有两个通道供烟气流动.一是
F GD 烟气通道 , 有进口和出口 2 个烟气双挡板;
另一个是 F GD 旁路烟道 , 旁路烟道设有 2 个单挡
板,为防止挡板处可能出现泄漏 , 设有密封空气.
收稿日期 : 2001209210
烟气进入吸收塔内 , 从下向上流动 , 与石灰石浆液
滴以逆流方式接触.石灰石浆液滴是通过喷浆层喷
射到吸收塔中的 , 以便分离 SO2 , SO3 , HCl 和HF , 与此同时生成石膏 ( CaSO4 ·2 H2O ) 副产品 ,
并消耗作为吸收剂的石灰石.用作补给剂量而添加
图1连州发电厂 FGD 系统简图
1 —喷淋层; 2 —除雾器; 3 —加热器; 4 —石灰石粉仓;
5 —主烟道挡板; 6 —旁路烟道挡板; 7 —石膏浆液罐;
8 —石膏排放泵; 9 —石灰石给料机; 10 —石灰石浆液罐;
11 —石灰石浆液泵; 12 —石膏浆液泵; 13 —循环泵
第15 卷第1期广东电力Vol115 No11
2002 年2月GUANGDONG ELECTRIC POWER Feb12002
C 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
的石灰石进入吸收塔循环泵入口 , 与吸收塔的石膏
浆液混合 , 通过循环泵将混合浆液向上输送到吸收
塔中 , 通过喷嘴进行雾化 , 可使气体和液体得以充
分接触.每个泵均与其各自喷浆层相连接.泵的数
量取决于烟气中的含硫量和要求的脱硫效率 , 其本
身也是锅炉负荷和煤中含硫量的一个函数.本FGD 系统中设有 2 层喷浆层、2 个循环泵.
吸收塔收集池中的 p H 值通过注入石灰石进行
控制 , 其值在 518 和612 之间.石膏液在吸收塔收
集池中驻留的时间要充分长 , 以使该系统能生产良
好的石膏结晶(CaSO4·2 H2O) .
吸收塔的石膏浆液通过石膏浆液泵打入脱水
站,将石膏浆液部分脱水.在水力旋流器中 , 石膏
浆液进行脱水处理 , 各个旋流器底流(石膏) 或者被
送到石膏浆液罐 , 或者再循环回到吸收塔中.水力
旋流器溢流的滤液会流入吸收塔.
吸收塔消耗的水(烟气饱和、产品含水和废水)
一部分由补入工艺水补偿 (经过除雾器的冲洗设
备) , 而另一部分则由再循环水补偿(经过水力旋流
器溢流) .
经过净化处理的烟气流经两个卧式除雾器 , 在
此处将清洁烟气中所携带的浆液微滴除去.除雾器
按照某种程序不时地进行冲洗.用工艺水进行除雾
器的冲洗有两个目的 , 即防止除雾器堵塞和保持吸
收塔中所需水位.
在吸收塔出口处 , 烟气处于湿饱和状态.烟气
在蒸汽再热器 (S R) 中被循环于大量管内的蒸汽加
热到 80 ℃以上.这些管子在布置上与烟气流向相
垂直.凝结水被收集在 2 个凝结水罐中 , 并通过 2
组凝结水泵再循环进入锅炉的除氧器系统中.
最后 , 洁净烟气通过烟道进入烟囱.
2 脱硫系统技术分析
连州发电厂 F GD 系统经冷态调试后 , 2000 年11 月26 日开始热态调试 , 并于 2000 年12 月16
日通过了 168 h 满负荷连续运行考核 , 期间自动及
测量仪表投入率达到 100 % , 各项运行技术指标均
能达到或超过设计要求.按照设计工况 (煤中含硫
215 %) , 在100 %负荷、连续运行的条件下系统的
主要设计参数和在调试期间的各项运行参数如
表1.在调试期间曾发现一些设计、设备等方面的问
题,大部分都已解决 , 至168 h 试运结束还存在以
下主要问题 :
a) 石灰石上粉系统为临时系统 , 还不够完善 ,
上粉时有石灰石粉从接口处冒出 , 对周围设备及环
境造成污染.且石灰石粉中的杂质较多 , 给设备的
安全稳定运行带来危害.在调试过程中曾发生过石
灰石至吸收塔的管道堵塞及石灰石浆液密度计的调
节阀阀芯磨损调节失灵的现象.
b) 设计的石膏抛弃系统管道埋放在地下 , 且
无预留冲洗接头; 在整个排放系统未设置压力、流
量等监控措施.同时脱硫产生的石膏排放到发电部
分灰渣前池 , 混合后一起排放至灰场 , 由于国内现
仍无此种排放方式的运行经验 , 对灰渣排放系统的
影响现在还无法预测.
表1连州发电厂 FGD 系统设计值和调试期间运行参数值
参数 设计值 调试期间运行值
入口烟气(湿态) 体积流量/
(m3
·h - 1
)
1 090 000 1 000 000~1 150 000
吸收塔入口 SO2 (干态) 质量
浓度/ (g·m - 3
)
51132
(烟气中含 7 %O2)
210~613
(烟气中含 6 %O2)
入口烟气粉尘(干态,含6%O2) 质量浓度/ (mg·m - 3
)
300 ≤300
吸收塔出口 SO2 (干态) 质量
浓度/ (mg·m - 3
)
1 100
< 100
(烟气中含 6 %O2)
钙硫比/ (mol·mol - 1
) 1105 1102~1105
蒸气加热器出口温度/ ℃ 80 82~84
除雾器出口液滴质量浓度/
(mg·m - 3
)
100
石灰石粉每小时消耗量/ t 7191 7140
耗散功率/ MW 1120 1118
界区内压降/ kPa 115 111
每小时耗汽量/ t
≤2 *12
(0169 MPa ,372 ℃)
17
(0153 MPa ,350 ℃)
凝结水每小时消耗量/ t
≤2 *12
(112 MPa ,167 ℃)
17
(112 MPa ,167 ℃)
脱硫效率/ % ≥81 78~87
可用率/ % ≥95
每小时副产品量/ t 2815
工艺水每小时消耗量/ kg 84 000 61
41 广东电力第15 卷C1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
c) 连州发电厂两台炉共用一个烟囱 , 当脱硫
系统不运行时 , 烟气走旁路烟道 , 在旁路烟道入口
处为负压 , 一般在 - 0130 kPa 左右 , 而当一台锅
炉与脱硫系统运行时旁路烟道关闭 , 在吸收塔入口
处烟道内为正压 , 一般在 + 0130 kPa 左右.同时
由于锅炉引风机进出口风门关闭不够严密 , 造成少
量未脱硫烟气倒流至停运锅炉内 , 对机组停运、炉
内检修造成影响.在调试过程中停运锅炉采取开启
一台引风机 , 并将其转数调至最低的方法 , 来解决
烟气倒流问题.
3 脱硫系统经济分析
311 建设费用
连州发电厂湿法 F GD 工程静态投资总计约
1127 亿元人民币 , 即508 元/ kW .由于采用简易
湿式石灰石 - 石膏法 F GD 系统 , 所以其前期投资
与国内部分项目比较, 相对较低.主要有以下方面:
a) 脱硫副产品为含质量分数 45 %水的石膏 ,
未设置二次脱水系统 , 副产品通过石膏排放泵打到
发电部分的灰渣前池 , 利用电厂原有的灰渣泵 , 与
灰渣一起输送到灰场.同时该套系统还未设置废水
净化系统.
b) 脱硫后的烟气是通过蒸汽加热器来进行加
热,与常规石灰石 - 石膏湿法脱硫采用烟气 - 烟气
换热器( GG H) 来加热烟气相比 , 设备投资进一步
减少.
c) 除关键设备采用进口设备外 , 大部分设备
均采用国产设备.
但由于该系统除石灰石上粉、石膏排放外 , 其
余部分均由国外公司承担设计、供货 , 使设备购置
费用与国内设计、采购相比有所增加.同时该系统
的附属设备 , 如石灰石粉储存和制浆、石膏脱水、
控制室、事故浆池等 , 仅为一套脱硫系统配套 , 设
备投资的经济性差.
连州发电厂脱硫系统各部分建设费用所占大致
比例见表 2 .从表 2 可以看出 , 主要是设备的购置
费用 , 如采用国产设备 , 可以大大降低投资; 其次
是安装工程费用; 再其次是其他费用 , 这主要包括
设备调试、外围工程设计、监理和建设管理等
费用.
表2建设费用
项目费用/ 万元 所占比例/ %
建筑工程 297 2133
设备购置 10 058 78195
安装工程 1 585 12144
其他 约800 6128
312 运行费用
根据设计要求 , 若按一般情况年运行 5 000 h
计算 , 则连州发电厂 F GD 系统一年可脱除 SO2 量2214 kt .按照连州当地现时价格计算 , 单纯的年
运行费用 (包括工人工资) 约1 255165万元.由于脱
硫设备造价很高 , 因此折旧和维修费用是运行费用
的最主要部分 , 若连州发电厂脱硫系统造价 1127
亿元 , 按一般的计算法则 , 每年的贷款利息则为
791 万元.折旧按 15 年计算 , 每年取 6167 %计算 ,
则每年折旧 850 万元.大修费用为 44519 万元 , 三
项相加为2 08619万元 , 这将是脱硫装置单纯运行
费用的 1166 倍.
根据表 3 的假设值 , 连州发电厂的脱硫设备投
运后每年所需的运行费用为3 342195万元 , 即需
01026 7元/ kWh , 脱除 SO2 所需的费用为1 49214
元/ t , 单纯的运行费用为 0101 元/ kWh .因此 , 连
州发电厂的脱硫设备运行费用是较高的 , 其中单纯
的运行费用只占总运行费用的 3716 % , 这主要是设
备的大修、折旧等费用 , 占总运行费用的 6214 %.
因此降低设备的造价是减低脱硫设备运行费用的关
键,同时也是推广普及火电厂 FGD 的关键.
表3基本经济假设值表(本息等额)
项目数值年运行时间/ h 5 000
电价/ (元·kWh - 1
) 0148
石灰石价格/ (元·t - 1
) 150
水价/ (元·t - 1
) 1120
蒸汽价格/ (元·t - 1
) 25
人均运行工资/ (元·a - 1
) 24 000
大修费用所占比例/ % 315
贷款利率/ % 6121
折旧率(15 年) / % 6167
运行人员/ 人10
51 第1期崔永忠等 : 连州发电厂烟气脱硫技术及经济分析
C 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
4 结束语
从连州发电厂湿式 F GD 系统设计选型来看 ,
与国内现投入运行的相类似的系统相比较 , 有其自
身的特点 , 可为同类机组选取脱硫设备提供参考和
比较.运行表明 , 其技术成熟 , 各项指标均可达到
设计要求.
连州发电厂的脱硫系统建设费用为 508 元/ kW
左右 , 脱硫运行费用主要是设备的折旧和付息 , 占
脱硫运行费用的 6214 % , 因此降低造价是火力发
电厂推广应用烟气脱硫的关键.
预计连州发电厂 F GD 系统投运后 , 发电运行
成本增加 01026 7 元/ kWh , 脱除 SO2 的费用为
1 49214元/ t .因此有关部门应制定相应的政策 ,
对脱硫的发电厂予以补偿和鼓励.
参考文献 :
[ 1] 尹殿喜 , 王力 , 徐程宏. 广东地区燃煤电厂脱硫现状及经济分
析[J ] . 电力技术经济 , 2001 (6) .
[2] 郝吉明 , 王书肖 , 陆永琪. 燃煤二氧化硫污染控制手册 [ M ] .
北京 : 化学工业出版社 , 2001.
作者简介 : 崔永忠 (1968 —) , 男,福建南平人 , 工学学士 , 工程
师,现主要从事电力生产管理工作.
科技动态
可燃用无烟煤粉的 W 双拱型锅炉
一般煤粉炉燃用无烟煤粉时存在着火难、易灭
火、低负荷不能稳燃等缺陷 , 美国 Foster Wheeler
公司的 W 型火焰双拱锅炉能解决上述问题.东方
锅炉厂引进此项技术所生产的锅炉 , 已在珞璜、岳阳、上安、阳泉、鄂州等五家电厂投入运行 , 收到
了预期效果.
W 型火焰双拱锅炉炉膛由下部的拱式着火炉
膛和上部的辐射炉膛组成.前后突出的炉顶构成炉
顶拱 , 煤粉喷嘴及二次风喷嘴装在炉顶拱上 , 并向
下喷射.当煤粉气流向下流动扩展时 , 在炉膛下部
与三次风相遇后 , 180°转弯向上流动 , 形成 W 形
火焰 , 促使燃料颗粒在燃料区内有足够行程和停留
时间 , 从而提高无烟煤的燃尽率和燃料效率.
下射式燃料器沿炉宽方向错列布置在前后水冷
壁墙组成的两个拱上 , 煤粉开始自上而下流动 , 着
火后向下扩展 , W 型火焰使煤粉气流尽可能多地
接触高温回流热烟气 , 能获得充分扰动混合.
可实现分级送风, 分级燃烧, 有利于迅速加热进
入炉膛的煤粉气流, 加速着火, 且降低 NO x 的生成.
W 形焰可以分离炉膛内烟气中部分飞灰 , 减
少尾部飞灰 , 改善炉内热力工况 , 利于稳燃.由于
火焰流向与水冷壁基本平行 , 没有烟气冲刷炉墙现
象,也可能避免炉膛结渣.
锅炉效率不小于 91 % , 燃烧效率为 97 % ~
98 % , 可用率不小于 90 %.燃用无烟煤不放油最
低负荷达到 40 % BMCR , 燃用贫煤不投油最低负
荷达 35 % BMCR .
在吹管阶段授粉节能又缩短工期
传统的火电施工中 , 往往在机组整套启动时才
进行制粉授粉 , 在此之前的用汽如吹管均使用燃
油.这样的流程不仅多耗油 , 而且由于制粉授粉等
未经考验而延长整套试运时间.襄樊电厂 2 号和 3
号机的安装施工 , 改变了工序 , 在吹管阶段即正式
投粉.两套机组整套启动时间平均比按传统工序安
装施工的首阳山电厂 4 号机提前 33 天,比安阳电
厂9号机提前 88 天.首阳山电厂和安阳电厂的这
两台机组耗油共141321 6 kt , 而襄樊电厂按新工
序安装的两台机组耗油 31078 kt , 省油111243 6 kt .
吹管投粉工序为什么省钱减工期呢 ? 制授粉系
统是庞大复杂的系统 , 转动机械多 , 调整工作量
大,问题多 , 与其牵涉的输煤除灰渣系统亦是如
此,而且这些系统与土建接口多 , 涉及制造厂家
多,施工中各专业交叉作业多 , 一旦问题出现 , 影
响整套机组启动 , 延误工期.在试运中每启停炉一
次,以300 M W 为例 , 从点火到断油至少需耗油
120 t .采用新工序 , 就必须将上述多事的系统早
投早暴露缺陷和隐患并及早解决问题 , 故能缩短工
期,节约燃油.
吹管时间短 , 投粉涉及的系统多 , 故应科学地
安排.吹管采用蓄能降压法 , 蒸汽压力保持在 315
~510 M Pa 之间相对稳定.吹管蒸汽参数较低 ,
炉膛温度并非最佳投粉温度 , 故投粉时的参数、粉
量等应严格调配.吹灰投粉涉及许多外部条件 , 也
要求更加完善 , 要让有关厂家共同协调.
(国家电力信息中心 赵旺初)
61 广东电力第15 卷C1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.