探討火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本

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摘要：針對火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行成本進(jìn)行研究，為火力發(fā)電廠節(jié)能減排提供理論依據(jù)，呼吁企業(yè)生產(chǎn)注意保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；環(huán)保設(shè)備；節(jié)能減排

引言

我國煤炭產(chǎn)量居世界首位，儲藏量居世界前三位，煤炭作為我國主要能量來源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。我國對于煤炭的使用以煤炭發(fā)電為主，從而形成了“以電力為中心、以煤炭為基礎(chǔ)”的能源政策。煤炭為中心的能源政策也決定了我國煤煙型大氣污染的現(xiàn)狀。酸性氣體是煤炭燃燒排放的主要污染物之一，因煤炭燃燒而排放的NOx和SO2對生態(tài)環(huán)境的影響、對工農(nóng)設(shè)施的破壞和對人體健康的危害不容小覷。電力工業(yè)是煤炭使用與污染排放的大戶，近年來，我國脫硫脫硝裝置配備率居世界首位，還要不斷摸索出環(huán)保設(shè)備運(yùn)行的最優(yōu)條件，提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備運(yùn)行成本，保證環(huán)保設(shè)備高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

1國內(nèi)外火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

國際上對煙氣脫硫的研究早于我國，20世紀(jì)60年代濕法煙氣脫硫技術(shù)就已在國外被研發(fā)，20世紀(jì)80年代，脫硫脫硝工藝被進(jìn)一步完善，先后出現(xiàn)了NOxSO、DESONOx、尿素法和海水脫硫脫硝等手段。到20世紀(jì)90年代，濕法煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)過三十年的發(fā)展已經(jīng)具有很好的運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的脫硫效率，廣泛應(yīng)用在世界電廠尾氣末端治理上。我國目前廣泛應(yīng)用的脫硫技術(shù)包括石灰石—石膏濕法、海水脫硫法等，在脫硫技術(shù)上已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，工程造價成本也大幅度降低。環(huán)保設(shè)備投入生產(chǎn)后，其運(yùn)行成本隨運(yùn)行工藝和工況隨時發(fā)生變化，因此，火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行成本成為今年來研究者較為關(guān)心的問題[1]。

2火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本模型

目前世界上主要以三個指標(biāo)對生產(chǎn)所產(chǎn)生的環(huán)境成本進(jìn)行評估：一是以污染所損害的價值作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)；二是以污染后對污染的治理和補(bǔ)償作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)；三是以預(yù)防污染發(fā)生所投資的成本作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。我國對環(huán)保成本的核算形式多種多樣，但大都依據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論對其建模分析，所涉及參數(shù)一般包括火電廠環(huán)保設(shè)備的投資成本、設(shè)備折舊率、設(shè)備在使用年限內(nèi)參與發(fā)電量和設(shè)備使用過程中的維護(hù)費(fèi)用等，為保證火電廠收支平衡，環(huán)保設(shè)備上所進(jìn)行的投入應(yīng)與未經(jīng)治理的污染物排放所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)。通過數(shù)學(xué)公式表達(dá)火電廠環(huán)保設(shè)備所用成本應(yīng)為：其中：C為火電廠環(huán)保設(shè)備運(yùn)行所需成本；Cy為原材料消耗產(chǎn)生的成本；Cs，Cd，Cc，CS分別為用水、電、催化劑、蒸氣所產(chǎn)生的成本；Cr為人工成本；Cbm為設(shè)備運(yùn)行期間的維護(hù)成本。其中原材料的消耗成本C根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況包括脫硫所產(chǎn)生的原材料消耗與脫硝所產(chǎn)生的原材料消耗，具體情況根據(jù)污染物排放量與環(huán)保工藝的目的進(jìn)行分析。而Cd作為環(huán)保設(shè)備運(yùn)行過程中耗電所產(chǎn)生的成本，Cd的核算往往與用電量、額定出力和用電市場有關(guān)：其中：cd為電價；ε為廠環(huán)保設(shè)備用電率；N為額定出力；T為環(huán)保設(shè)備年使用時長。Cr作為人工成本，計(jì)算復(fù)雜，一般可用參與環(huán)保設(shè)備運(yùn)行工人數(shù)乘工人平均工資進(jìn)行簡單估算。下面，我們針對具體的脫硫和脫硝對其環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1脫硫環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本

我國火電廠脫硫主要以石膏濕法脫硫工藝為主。石膏濕法脫硫是將氧化鈣或碳酸鈣與水混合制成吸收劑，在吸收塔中對廢氣中的SO2進(jìn)行吸收，其涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式有：從化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，要吸收1mol的SO2至少需要1mol的CaCO3，則消耗單位質(zhì)量的SO2所用的CaCO3的質(zhì)量應(yīng)為QCaCO3=（100/64）QSO2=1.5625QSO2而一座火電廠每年所產(chǎn)生SO2的質(zhì)量為QSO2=QTQ（QSO2入-QSO2出）*T/ξ。其中，QTQ為鍋爐每小時產(chǎn)生煙氣量；QSO2入和QSO2出分別為FGD入口和出口煙氣中SO2的含量；T為鍋爐年使用時長；ξ為鍋爐負(fù)荷率。鍋爐的負(fù)荷率ξ=Fb/Fa，其中Fb和Fa分別為鍋爐的實(shí)際和額定蒸氣流量。將上述公式進(jìn)行整理，我們可以推導(dǎo)出對于脫硫工藝原材料消耗所需成本Cy=1.5625CCaCO3QYQ（QSO2入-QSO2出）T*Fb/Fa，其中CCaCO3為石灰石的單價[2]。

2.2脫硝環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本

無論是我國還是國際上，煙氣脫硝的主流技術(shù)都是SCR技術(shù)，SCR技術(shù)的作用原理是在催化劑的輔助下，還原劑（一般為NH3）在300~400℃的高溫下將NOx還原成氮?dú)夂退渲饕婕暗幕瘜W(xué)反應(yīng)包括：因此，廢氣中主要成分NO2在脫硝過程中主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2NO2+4NH3+O2===3N2+6H2O一般以尿素作為氨源，尿素?zé)峤獾姆匠淌綖椋篊O（NH2）2+H2O===2NH3+CO2整理上述方程式得到每去除1mol的NOx需要1mol尿素。因每去除1mol的NOx需要1mol尿素，我們設(shè)需用尿素的量為QCO（NH2）2，則QCO（NH2）2=1.3043QNOx。其中QNOx為火電廠每年減排的NOx的量。如果火電廠每年減排的NOx量可以通過鍋爐排放煙氣量和煙氣中NOx進(jìn)出口濃度計(jì)算，則：QNOx=QYQ（QNO2入-QNO2出)T*nb.式中：QYQ為鍋爐每小時產(chǎn)生的煙氣總量；QNO2入和QNO2出為反應(yīng)器入口和出口中NOx的含量；T為鍋爐年工作時長；nb為鍋爐臺數(shù)。整理可得：Cy=1.3043CCO（NH2）2QYQ（QNO2入-QNO2出）Tnb，其中CCO（NH2）2為尿素的單價。SCR技術(shù)是國際上脫硝的主流技術(shù)，在SCR技術(shù)全流程中，所產(chǎn)生費(fèi)用的環(huán)節(jié)主要包括反應(yīng)器成本、催化劑成本、氨等原料成本、設(shè)備部件維護(hù)成本。其中催化劑的成本占據(jù)主要部分，可達(dá)SCR技術(shù)系統(tǒng)成本的30%以上，因此，降低催化劑成本是目前SCR技術(shù)推廣的當(dāng)務(wù)之急[3]。

3結(jié)語

目前我國脫硫脫硝裝置配備率居世界首位，自己研發(fā)的脫硫脫硝裝置也在不斷投入生產(chǎn)。目前我國科研工作者致力于高效低成本的催化劑的研發(fā)，已走在世界前列，一些催化劑尚處于研究階段，很快將投入生產(chǎn)，相信屆時火電廠環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行成本還將大幅度下降。

參考文獻(xiàn)

[1]趙若焱.火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（14）：233-234.

[2]洪少育.淺析環(huán)境成本計(jì)量的方法———以金橋火力發(fā)電廠為例[J].中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)會計(jì)，2016（7）：155-156.

[3]馬緒勝.火力發(fā)電廠環(huán)保設(shè)備運(yùn)行成本分析[D].北京：華北電力大學(xué)（北京），2010.

作者：趙繼良 單位：綏中發(fā)電有限責(zé)任公司