王国太 杨荣涛
国家电投集团协鑫滨海发电有限公司 江苏省盐城市 224500
摘要：本文对江苏沿海某电厂脱硫运行经济性进行分析，从该电厂掺烧高硫煤支出和收益进行比较，直接计算出收益。并通过数据分析得出最佳掺烧高硫煤硫分比例。
关键词：高硫煤 脱硫厂用电率 石灰石 经济性
1 前言
某厂脱硫系统使用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，生产运行中燃煤硫分对脱硫系统影响直接体现为石灰石用量和厂用电率。2019年石灰石耗量13.32万吨，费用约2250万元，脱硫厂用电率平均为0.94%，厂用电费用约3653万元。
根据该厂脱硫系统运行情况，为更好地从燃煤硫分方面做到经济性运行，以下从燃烧高硫分煤对该厂的支出成本和收益进行分析。
2 燃烧高硫煤支出成本分析
（1）硫分对石灰石用量的影响
根据国家环保总局《主要污染物总量减排统计办法》第六条规定：污染物排放量可采用监测数据法、物料衡算法、排放系数法进行统计。针对煤粉炉而言，煤中硫分转换为二氧化硫的系数为0.8。公式如下：燃料燃烧二氧化硫的脱除量=燃料煤消费量×煤含硫率×硫分转换系数×2×脱硫率。算出1000MW、设计煤种1%硫分燃料中二氧化硫的脱除量Q：
Q=394t/h×1%×0.8×2×98.8%=6.23t/h
石灰石在吸收塔中化学反应方程式：2CaCO3+2SO2+O2+4H2O=2CaSO4?2H2O+2CO2。1mol的SO2脱除需1mol的CaCO3，考虑石灰石纯度为90%，钙硫比（Ca/S）为1.05，CaCO3与SO2的分子量比为100/64。消耗1%硫分燃料需石灰石量=6.23t/h÷64×100×1.05÷90%=11.35t/h。（实际2019年该厂石灰石耗量12.94 t/h，比理论值偏高主要原因：1）方形吸收塔搅拌效果差底部沉积，2）石膏带出部分石灰石颗粒。）
根据以上两个公式计算得出：燃煤中硫分每上升0.1个百分点，多消耗石灰石1.135 t/h，算出2019年石灰石多消耗11670吨，约197.22万元（该厂机组年利用小时5141小时，石灰石单价169元/吨，硫分每上升0.1个百分点）。
（2）硫分对厂用电率的影响
2019年全年燃煤硫分范围0.72～0.96%，对脱硫厂用电率的影响与机组负荷关系较大，选取全年机组日负荷率当天在同一值的机组数据，估算出煤硫分每上升0.1个百分点，脱硫厂用电率平均增加约0.14个百分点。根据2019年发电量102.82亿度电和全年电费结算电价0.378元/千瓦时，计算出燃煤硫分每增加0.1个百分点，厂用电增加费用约544.12万元。（厂用电增加费用C=发电量×电价×增加的脱硫厂用电率=102.82亿千瓦时×0.378元/千瓦时×0.14%=544.12万元）
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（3）燃煤硫分对设备的影响
1、湿式球磨机维护费用：煤硫分每上升0.1个百分点，石灰石多消耗11670吨，增加湿式球磨机运行时间466.8小时（湿式球磨机出力11670吨÷25吨/小时=466.8小时），增加钢球、润滑油、衬板等维护费用5.01万元。
2、浆液循环泵维护费用：煤硫分每上升0.1个百分点，脱硫厂用电率平均增加约0.14个百分点，主要体现在增加浆液循环泵运行时间，一台浆液循环泵运行时占用厂用电率0.1%（按照1000MW工况每小时浆液循环泵耗电1000千瓦时与单台机组一小时发电量109千瓦时比值），2019年浆液循环泵多运行时间（0.14%/0.1%）×5141小时=7197小时。根据叶轮、护板、蜗壳内衬寿命增加维护费用15.83万元。
3、对锅炉系统的影响：入炉硫分增加后主要对锅炉有以下三点影响：
1）水冷壁易产生高温腐蚀，造成管壁减薄水冷壁泄漏。
2）烟气酸露点升高，空预器冷端易产生低温腐蚀，造成空预器换热效果变差。
3）烟气酸露点升高，低温省煤器易产生低温腐蚀，造成低温省煤器泄漏。
根据以上三方面分析出，在未考虑对锅炉设备影响的提前下，燃煤硫分每上升0.1个百分点，全年费用增加石灰石197.22万元、厂用电544.12万元、脱硫设备维护20.84万元共计762.18万元。
3 燃煤硫分对公司收益的增加
（1）高硫煤减少煤炭的成本
根据煤炭市场行情，煤硫分每上升0.1个百分点，煤价下降2元/吨。2019年该厂燃煤量404.85万吨，煤硫分每上升0.1个百分点时节约煤炭成本809.7万元。
（2）石膏销售增加的收入
根据产生石膏量与消耗石灰石量比1.72，石灰石多消耗11670吨，产生石膏20072.4吨，2019年厂内销售石膏价格30元/吨，煤硫分每上升0.1个百分点，2019年增加石膏销售费用60.22万元。
以上两项2019年给公司带来收入共计869.92万元。
4 2019年燃煤硫分对脱硫系统影响的经济性分析
根据2019年两台机组负荷率、脱硫厂用电率、燃煤硫分数据，计算出燃煤硫分每上升0.1个百分点，全年费用增加石灰石197.22万元、厂用电544.12万元、脱硫设备维护20.84万元共计762.18万元；给公司带来石膏销售费用60.22万元、节约煤炭成本809.7万元共计869.92万元。
2019年在未考虑高硫分煤对锅炉设备影响和人员费用增加，燃煤硫分每上升0.1个百分点，经济效益增加107.74万元。
5 燃煤硫分建议
根据以上数据得出，燃煤硫分每上升0.1个百分点，虽然给该厂全年能带来经济效益增加107.74万元。但考虑高硫煤对脱硫系统压力较大，燃烧高硫煤易造成SO2排放浓度超标被环保考核或被迫降机组负荷、浆液循环泵和湿式球磨机等设备频繁启停造成设备损坏，根据2019年3月至12月份共306天数据分析，结合脱硫系统去年安全环保运行方式，建议该厂燃煤硫分控制在0.7%～0.8%之间。
参考文献：
[1]1000MW机组除灰脱硫运行规程，2014
[2]烟气湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行，2008
[3]郭东明.脱硫工程技术与设备[M].北京：化学工业出版社，2012:1
[4]火力发电厂烟气脱硫设计技术规程 国家能源局
[5]主要污染物总量减排统计办法 国家环保总局
作者简介：
[1]王国太（1982-），男，江苏扬州人，本科学历工学学士，高级工程师，长期从事火力电厂除灰脱硫脱硝运行管理工作。
[2]杨荣涛（1983-），男，山东莱芜人，本科学历工学学士，工程师，长期从事火力电厂运行管理工作。