摘要：二氧化硫是造成大气污染的主要气体类型，会导致酸雨的发生。为实现电站的脱硫和绿色发展。需要合理地展开电站的脱硫方法选择，现在人们普遍认为，脱硫系统运行时效率越高，其各方面的经济损耗就越大，因此认为，脱硫系统经济运行的脱硫效率在满足环保要求的前提下应是越低越好；实际上，某电厂运行的数据表明，在不同的运行状况下，经济运行的状况也是不同的，同时全国环保排污费征收标准的变化都要求我们进行对比分析，以寻求更经济的运行方式。
关键词：脱硫效率；排污费；经济性；对比
1电站锅炉烟气二氧化硫的危害分析
电站锅炉烟气由锅炉燃料燃烧后产生，尽管现代煤炭生产加工结合相关脱硫工艺，但是，不可否认的是，大量燃烧燃煤同样会产生大量的二氧化硫。这些富含二氧化硫和粉尘的烟气如果不经过处理，直接排放到大气中，就必然会导致大气污染现象的发生。大量未经处理燃煤烟气，排放到大气中，会导致城市空气质量大幅度下降，且会引起大范围酸雨现象的产生。进而对土地造成不利影响，并对建筑物、相关基础设施等造成不利影响，还会对人体造成不利影响。鉴于电厂锅炉燃煤烟气中的二氧化硫的不利影响，必须展开电站脱硫处理，降低锅炉烟气直接排放的情况。现以某一火电站为研究对象，分析该电站具体的脱硫方法和技术经济问题。该电厂一期2×630MW超临界燃煤机组脱硫系统采用石灰石-石膏湿法全烟气脱硫工艺，一炉一塔系统配置，共两套FGD系统，分别于2008年8月份、10月份与主机同步投入运行，期间由于燃煤硫份的变化，1、2号机分别于2010年6月份、2009年12月份机组大修期间进行了扩容改造，燃煤校核硫份由0.55%提高至0.75%，扩容后在校核硫份以内脱硫系统可控。。
2电站锅炉脱硫方法
为对该电站的脱硫方案选择，现对电站锅炉的脱硫方法展开分析。具体的脱硫方法，可以根据所选择的吸收剂、最终产物的干湿状态，对脱硫方法进行分类，具体可以分为湿法、半干法和干法、炉内喷钙-炉后增湿活化法等。
2.1湿法脱硫
2.1.1石灰/石灰石法
这类方法主要是选择石灰或是石灰石浆液完成对锅炉烟气的洗涤，进而达到降低烟气中二氧化硫含量的目的。该方法能够实现烟气的脱硫，主要是借助钙与二氧化硫之间的反应，二者发生反应，得到亚硫酸钙。同时，为了保障脱硫的有效性，需要提前对烟气中的粉尘进行清除，再将之与吸收液发生反应，从而实现脱硫。
2.1.2双碱法
主要是运用NaOH、NaCO3、Na2SO3等钠化合物作为主要的吸收材料，并完成对吸收液的配置。从而由吸收液完成对锅炉烟气的洗涤，实现对二氧化硫的吸收。完成后，将吸收液与石灰石/石灰反应，从而生成沉淀物，再生后的钠化合物可以继续用作吸收液配置原料。选择双碱法可以初步达到循环效果，
2.1.3亚硫酸钠循环吸收法
在双碱法的基础上，运用亚硫酸钠完成对锅炉烟气中二氧化硫的吸收，从而产生NaHSO3与Na2SO3等产物，为了实现循环利用，选择过热分解Na2SO3的方式，完成对NaHSO3的制备，且这一过热分解中，可以得到纯净二氧化硫，且用于硫酸或是元素硫的制备。
2.2半干法
常见的半干法有喷雾干燥法、电子束辐射法。其中电子束法需要大量电能。以喷雾干燥法为例，将电站锅炉排除的烟气引入到循环流化床反应器喉部，与水、脱硫剂（CaO）和循环干燥剂、石灰等发生反应，达到初步脱硫。烟气在进入到上部筒体后，烟气中的粉尘与脱硫剂相互掺合。之后进入到分离器中，由分离器完成对颗粒的筛除。再将石灰通过输送装置进入到反应塔中。选择半干法可以促使烟气中二氧化硫与生石灰充分接触，完成对二氧化硫吸收。
2.3干法
选择湿态吸收剂，反应生成干粉脱硫产物且干法工艺相对简单但是干法脱硫的效率和脱硫剂的效率相对较低，常见干法有炉内喷钙炉后增湿活化脱硫法，具体的脱硫中，将磨细CaCO3喷射到炉膛内部，且主要用于温度在1000℃的区域，这时CaCO3会在高温的作用下，发生分解反应，生成CaO，且由CaO与煤炭燃烧烟气的反应，从而生成相关颗粒物，这些颗粒物则直接成为炉膛渣滓，可以直接排除。对于剩余部分的二氧化硫，则排放到烟道，由活化器完成喷水增湿，继而生产Ca（OH）2，氢氧化钙会直接吸收二氧化硫，实现脱硫。
3分析各项费用的计算
3.1脱硫剂耗量的计算
脱硫系统效率的升高主要通过增加石灰石的供应量，提高吸收塔的pH值来实现，其他的系统基本不变，如果硫份超过0.6%，可以通过添加脱硫增效剂来提高脱硫效率，从而保持两台吸收塔浆液循环泵运行。目前该厂制浆的供应主要是通过石灰石制浆系统来供给，石灰粉制浆系统使用量较少，根据2016年的统计比例分配为4：1。根据2015年全年石灰石用量及湿磨机电量统计可以得出湿磨机磨制1t石灰石的耗电量：
每吨石灰石的单耗=同期湿磨机的总耗电量/同期石灰石总耗量×成本电价+石灰石单价+每吨石灰石的维护费用。
每吨石灰石所消耗的维护成本约为37元/t。
石灰石单价：62元/t；
成本电价：0.24元/kWh；
因此石灰石的单耗为105元/t。
2016年石灰粉的维护费用较低，电耗较小也可以忽略不计，则每吨石灰粉的成本为其单价117元。
按加权平均计算2016年每吨脱硫剂的成本为107.6元。脱硫系统的钙硫比按2016年统计的平均钙硫比1.2（每吸收1mol的二氧化硫需要消耗1.2mol的碳酸钙）计算：
Ca/S=1.2→脱硫剂耗量×碳酸钙含量/100×1.2=脱硫系统除去二氧化硫的量/64×1.2→脱硫剂耗量=2.08×脱硫系统除去二氧化硫的量。
3.2排污费用的计算
根据新的标准，排污费用按照CEMS的数据进行统计，其计算方法也有所改变：
进入FGD的SO2为：Y入=L?CSO2入×（T1+T2） （1）
式中：Y入———SO2
的总量；
L——计算时间段内平均烟气流量（Nm3/h）；
CSO2入——计算时间段内脱硫进口平均SO2的含量；
T1——脱硫投运时间；
T2——脱硫未投运时间。
经过FGD后SO2的排放量为：Y出=L?CSO2出×T1+L?CSO2入×T2
式中：Y出——SO2的排放量；
L——计算时间段内平均烟气流量（Nm3/h）；
CSO2出——计算时间段内脱硫出口平均SO2的含量。
该厂脱硫效率的计算方式为：η=1-CSO2出/CSO2入×（21-O2入）/（21-O2出）
因此可以得出：CSO2出=CSO2入×（1-η）×（21-O2出）/（21-O2入）（2）
式中：CSO2出——脱硫出口SO2含量，单位为mg/Nm3；
CSO2入——脱硫入口SO2含量，单位为mg/Nm3；
η——脱硫效率，单位为%；
O2出——脱硫出口氧量，单位为%；
O2入———脱硫入口氧量，单位为%。
Y出=L?CSO2入×（1-η）×（21-O2出）/（21-O2入）×T1+L×CSO2入×T2 （3）
由于该厂脱硫系统进出口氧量变化较大，因此都取平均值，O2出取平均值5.0，O2入取平均值4.5，脱硫出口的烟气量随负荷变化不大，取平均值2000000Nm3/h，T为两台机组的运行时间。
得出：Y出=1.94×CSO2入×（1-η）×T1×10-3+L?CSO2入×T2 （4）
排污费=Y出×1260
注：每千克二氧化硫的排污费为1.26元。
FGD脱除的SO2为：
Y=Y入-Y出=L×（CSO2入-CSO2出）×T1
4经济性对比分析
以2016年为例进行经济性对比分析，2016年耗煤量为3057628t，全年平均硫份为0.45%，2016年两台机实际运行时间为14527.22h，脱硫系统运行时间为14236.68h，以硫份为1500mg/Nm3为分界，分别进行经济性对比。
（1）FGD入口硫份在1500mg/Nm3以下时，就以0.45%（1094mg/Nm3）为例。运行两台吸收塔浆液循环泵、单台氧化风机时，以脱硫效率为90%时为基础，脱硫效率每增加1个百分点的成本费用及排污费用。
表1
如果在硫份较低的情况下启动一台吸收塔浆液循环泵及氧化风机，仍旧以0.45%为例，此时效率由90%，上升至96.5%，排污费用降低了247.46万元，脱硫的运行成本增加了349.76万元，因此在硫份较低时不建议运行三台吸收塔浆液循环泵、两台氧化风机。
（2）FGD入口硫份在1500mg/Nm3以上时，以1700mg/Nm3为例，在两台吸收塔浆液循环泵运行时，如果效率可以维持在90%，再启动一台吸收塔浆液循环泵及氧化风机后的排污费用及增加的能耗对比。
表2
结束语
目前某电厂运行状况来看，如果在FGD入口硫份低于1500mg/Nm3时，建议两台吸收塔浆液循环泵运行，而且效率越高越经济；如果在燃煤硫份较高时，保持三台吸收塔浆液循环泵、两台氧化风机运行，提高脱硫效率，是较经济的。
参考文献
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[4]石景明.某电厂脱硫升级改造方案及实施[D].华北电力大学（北京），2016
论文作者:牛建宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/9
标签：烟气论文; 石灰石论文; 吸收塔论文; 浆液论文; 二氧化论文; 效率论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;