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第 25卷第 4期 2010年 7月 热能动力工程 J O U R N A LO FE N G I N E E R I N GF O RT H E R MA LE N E R G YA N DP O WE R V o l 25 N o 4 J u l 2010 收稿日期 2009 07 29 修订日期 2009 10 20 作者简介 郭 斌 1976 男 山东泰安人 广东电网公司电力科学研究院高级工程师 文章编号 1001 2060 2010 04 0437 04 我国 S C R 脱硝成本分析及脱硝电价政策探讨 郭 斌 廖宏楷 徐程宏 廖永进 广东电网公司电力科学研究院 广东 广州 510600 摘 要 分析了 S C R脱硝装置成本 指出还原剂费用 催化 剂费用和固定资产折旧费用是 S C R脱硝装置成本中最大的 3项费用 在此基础上 从设计脱硝率 还原剂价格 还原剂 类型及 S C R装置建设形式等方面定量分析了影响 S C R脱硝 装置上网电价增量的因素 提出了推荐的脱硝电价计算式 该式综合考虑了影响 S C R脱硝装置上网电价增量的主要因 素 对我国脱硝电价的计算及相应政策的出台具有一定的参 考意义 关键词 S C R脱硝装置 成本分析 脱硝电价 电价政策 中图分类号 F 407 2 X701 3 文献标识码 A 引 言 十一五 期间 N Ox排放的快速增长加剧了区 域酸雨的恶化趋势 研究结果显示 氮氧化物排放量 的增加使得我国酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复 合型转变 硝酸根离子在酸雨中所占的比例从 20世 纪 80年代的 1 10逐步上升到近年来的 1 3 另 外 N O x 的跨国界 长距离输送 使得我国 N Ox排 放问题引起国际上的关注 增加了我国控制 N Ox排 放的国际压力 1 可以预计 火电厂烟气脱硝必将 成为下一步我国火电厂环保工作的重点 选择性催 化还原 S C R 技术是目前火电厂烟气脱硝的主流技 术 但 S C R 技术投资大 运行维护成本高 采用 S C R 技术进行烟气脱硝必将增加发电企业的成本 目 前 我国对现有电厂的烟气脱硝 仍缺乏相关的经济 政策 制约了火电企业治理 N Ox的积极性 本研究 从分析我国 S C R 脱硝成本入手 探讨我国 S C R 脱硝 电价政策 以期对脱硝电价政策的出台提供参考 1 燃煤电厂 S C R脱硝成本分析 1 1 S C R 脱硝成本的计算原则 为使 S C R 脱硝成本的计算结果具有可比性 首 先需要确定计算原则 计算原则 脱硝装置的建设 周期为 1年 折算到满负荷时脱硝装置年利用小时 数为 5 500 h 机组厂用电率对于 600 M W等级机组 为 5 300 M W等级机组为 5 5 还原剂到厂价 格液氨为 3 000元 t 尿素 46 为 2 200元 t 催 化剂价格 5万元 m 3 水价为 2 5元 t 蒸汽价格为 60元 t 预提 修 理费 率为 1 0 保 险费 率 为 0 25 增值税率为 17 脱硝装置生产运营期限 为 20 a 脱硝装置折旧年限为 10 a 固定资产折旧残 值率为 5 脱硝工程投资自有资金比例为 20 建 设期贷款年利率为 7 47 贷款偿还年限为 10 a 流动资金贷款年利率为 7 83 资本金现金流财务 内部收益率为 8 1 2 S C R 脱硝成本的构成及分析 燃煤电厂 S C R 脱硝装置的总成本费用包括生 产成本和财务费用两部分 生产成本是 S C R脱硝 装置投产后为维持系统正常运行产生的各项生产支 出 它由还原剂费用 电费 水费 蒸汽费用 人工费 用 催化剂费用 折旧费 大修费和保险费等组成 财 务费用是为 S C R 脱硝装置建设和运行筹集资金时 所发生的贷款利息 包括长期贷款利息 短期贷款利 息和流动资金贷款利息等 图 1为采用液氨做还原 剂的 S C R 脱硝成本构成示意图 图 1 S C R 脱硝各项成本所占比例 1 2 1 还原剂费用 从图 1中可以看出 还原剂费用在所有成本中 热能动力工程2010年 所占比例最大 占 25 96 还原剂费用主要与 S C R 脱硝装置的液氨耗量 S C R脱硝装置年运行小时数 及还原剂的价格等有关 而液氨耗量又与 S C R 入口 N O x 浓度 设计脱硝率有关 S C R 入口浓度高 设计 脱硝率高 则液氨耗量多 还原剂费用所占比例增 加 1 2 2 催化剂费用 在 S C R 脱硝装置中 催化剂是最重要的部件 但催化剂价格昂贵 使用寿命短 一般在 24 000 h 左 右 催化剂费用是指在脱硝装置运行寿命期内 更 换催化剂的总费用摊销到每年的运行成本 如图 1 所示 催化剂费用占 23 52 催化剂费用可计算 为 Cc a t a l y Cc a t a l y i 1 i n 1 i n 1 1 式中 C c a ta l y 每年催化剂摊销费用 Cc a ta l y 更换每 层催化剂的费用 i 银行贷款利息 n 催化剂使用 寿命 a 从式 1 可以看出 催化剂年摊销费用与催化 剂价格及银行贷款利率有关 1 2 3 固定资产折旧费 固定资产折旧费指一定时期内为弥补固定资产 损耗按照规定的固定资产折旧率提取的固定资产折 旧 它反映了固定资产在当期生产中的转移价值 如图 1所示 固定资产折旧费是 S C R 脱硝成本中又 一重要成本 占 23 96 它与 S C R 脱硝装置的动态 投资有关 1 2 4 电 费 S C R 脱硝装置的电费包括两部分 一是由于 S C R 脱硝装置本身的电耗而产生的费用 二是由于 加装了 S C R 脱硝装置 引起烟气阻力增加 从而造 成引风机电耗增加而产生的费用 对于采用液氨做 还原剂的 S C R 脱硝装置 其本身的电耗比较小 一 般在每小时几十至一百多千瓦之间 而由于系统阻 力增加引起的引风机电耗增加是主要的 如图 1所 示 电费平均占总成本费用的 10 35 左右 1 2 5 蒸汽费用 对于采用液氨做还原剂的 S C R 脱硝装置 其蒸 汽费用也由两部分组成 一是液氨制备区液氨蒸发 所需的蒸汽耗量 二是 S C R 反应器采用蒸汽吹灰所 需的蒸汽耗量 蒸汽费用在 S C R 脱硝装置中所占 成本不大 如图 1所示 蒸汽费用在 1 35 左右 1 2 6 水 费 S C R 脱硝装置中水耗非常少 有的脱硝装置水 耗为零 如图 1所示 水费仅占 0 05 因此水费在 S C R 脱硝装置成本中基本可以不考虑 1 2 7 财务费用 财务费用由长期贷款利息 短期贷款利息和流 动资金贷款利息组成的 其中工程建设长期借款利 息是主要的 占财务费用的 98 以上 财务费用主 要与贷款金额 还贷年限及贷款利息有关 如图 1 所示 财务费用占脱硝成本的 8 93 左右 1 3 S C R 脱硝装置上网电价增量的计算 S C R 脱硝装置上网电价增量的计算是一个试算 迭代的过程 即在假定一个电价增量的情况下 在一 定的约束条件下 计算出总成本费用 销售收入和股 利分配等参数后 将计算结果列入资本金现金流量 表中 再将资本金现金流量表中的净现金流的内部 收益率与期望的内部收益率相比较 如果比期望的 内部收益率高 则降低电价增量 如果比期望的内部 收益率低 则增加电价增量 通过试算最终得到电价 增量 2 燃煤电厂 S C R脱硝上网电价增量的影响 因素分析 2 1 设计脱硝率对上网电价增量的影响 图 2为某电厂在 S C R 入口 N O x 浓度不变时 脱 硝率与上网电价增量关系曲线 图 2 脱硝率与上网电价增量关系曲线 从图 2可以看出 随着脱硝率的增加 上网电价 增量增大 这是因为设计脱硝率高 所需催化剂体 积大 还原剂消耗量多 总成本费用增加 因此上网 电价增量增加 脱硝率与上网电价增量关系可计算为 y 0 1951x 0 8051 2 式中 x 脱硝率比 y 上网电价增量比 从式中可 知 设计脱硝率每增加 10 上网电价增量增加 1 9 左右 438 第 4期郭 斌 等 我国 S C R 脱硝成本分析及脱硝电价政策探讨 2 2 还原剂价格对上网电价增量的影响 图 3为液氨价格变化与 S C R 脱硝装置上网电 价增量的关系曲线 图中可以看出 随着液氨价格的 增加 上网电价增量呈线性增加 液氨价格变化与 所需上网电价增量之间的关系可计算为 y 0 2974x 0 7026 3 式中 x 液氨价格比 y 上网电价增量比 从式中 可以看出 液氨价格变化 10 上网电价增量增加 2 9 左右 图 3 液氨价格与上网电价增量关系曲线 2 3 还原剂类型对上网电价增量的影响 表 1为 3个电厂分别采用液氨做还原与采用尿 素做还原剂时 脱硝经济指标汇总 从表中可以看 出 采用尿素做还原剂 由于年脱硝成本的增加 引 起上网电价增量的增加 3个电厂的上网电价增量 采用尿素比采用液氨平均高 20 左右 表 1 采用液氨与尿素做还原剂的经济指标汇总 动态投资 万元 动态单位投 资 元 k W 1 年脱硝成 本 万元 上网电价增量 元 M W h 1 电厂一 液氨 11 16284 62 477 75 299 电厂一 尿素 12 71796 42 991 86 368 电厂二 液氨 24 1232014 814 29 343 电厂二 尿素 26 170218 15 840 311 113 电厂三 液氨 10 116169 41 9598 88 电厂三 尿素 11 722195 42 482 611 213 2 4 S C R 建设形式 新建机组或老机组改造 对上 网电价增量的影响 老机组加装 S C R 脱硝装置 上网电价增量明显 高于新建机组同步安装 S C R 脱硝装置 这是因为 1 老机组加装 S C R脱硝装置 需要对空预器 引 风机等进行改造 投资费用增加 2 老机组 N O x 排放浓度一般比新建机组高 年脱硝成本高 3 老 机组加装 S C R脱硝装置 受限制的因素多且复杂 不利于设计优化 且设计难度 施工难度增加 造成 投资费用增加 4 新建机组有利于统一设计 统一 订货 同步施工 可形成批量采购 有利于降低成本 综上所述 多种因素叠加 造成老机组加装 S C R 脱 硝装置后 其上网电价增量明显高于同步安装脱硝 装置的新建机组 2 5 其它因素的影响 S C R 入口浓度增加 也会引起上网电价增量的 增加 这是因为在其它参数不变时 S C R入口 N Ox 浓度增加 所需还原剂量增加 导致总成本费用增 加 所以对于 S C R 脱硝装置 应尽可能首先进行炉 内一次脱硝 降低 S C R 入口 N Ox浓度 以减少投资 和运行成本 据计算 S C R入口 N O x 浓度每增加 10 上网电价增量增加 0 47 左右 对上网电价 增量影响不大 另外 银行贷款利息 自有资金比例 催化剂价 格 不同建设时期的物价水平等都会影响 S C R 脱硝 装置成本 从而对上网电价增量产生影响 3 我国脱硝电价政策探讨 3 1 我国脱硝电价政策现状 火电企业加装 S C R 烟气脱硝装置会明显增加 火电机组的发电成本 我国已经出台了燃煤机组的 脱硫电价优惠政策 但由于脱硝工程在我国起步比 较晚 目前国家暂未出台相应的脱硝电价优惠政策 对于不同地区的不同电厂 其设计脱硝率 还原剂的 价格 还原剂类型 S C R 建设形式 新建机组或老机 组改造 等不同 其投资和运行成本必然不同 如果 出台相同的脱硝电价 对于电厂来说是不公平的 也 是不合理的 如同步建设 S C R 装置的新建机组 其 脱硝运行成本明显低于老机组改造的成本 所以如 果单纯从 一刀切 的脱硝加价政策来看 不利于电 厂选择科学合理的脱硝工艺和脱硝效率 对我国节 能减排政策也是不利的 不能积极引导企业主动加 装脱硝装置 不利于能源与环境的和谐发展 3 2 建议的脱硝电价计算式 我国脱硝电价的制定应综合考虑对 S C R脱硝 经济性影响比较大的因素 如设计脱硝率 还原剂价 格 还原剂类型 S C R 建设形式 新建机组或老机组 改造 等 根据对影响 S C R 脱硝装置上网电价增量 的定量分析 可得到如下的 S C R 脱硝电价增量计算 式 上网电价增量 基准电价增量 K1 K2 K3 K4 4 439 热能动力工程2010年 式中 基准电价增量由国家有关部门根据全国的平 均水平确定 K1 脱硝率因子 K2 液氨价格因子 K3 还原剂类型因子 K4 建设形式因子 将式 2 和式 3 带入式 4 中可得 S C R脱硝电价增量 计算式 上网电价增量 基准电价增量 0 1951x 1 0 8051 0 2974x 2 0 7026 K3 K4 5 式中 x 1 设计脱硝率与基准电价增量对应的脱硝 率比 x 2 液氨实际价格与基准电价增量对应的液 氨价格比 K3可取 1 0 1 2 还原剂以液氨为基 准 K4根据 S C R 建设形式而定 对于新建机组 K4 可取 0 7 0 85 对于老机组改造 K4可取 1 1 1 3 式 5 综合考虑了影响 S C R 脱硝装置上网电价 增量的主要因素 如脱硝率 还原剂类型 还原剂的 到厂价格 S C R 建设形式等 4 结论及建议 1 火电企业安装 S C R 脱硝装置 会增加火电 企业的发电成本 其中还原剂费用 催化剂费用和固 定资产折旧费用 S C R 脱硝装置成本中最大的 3项 费用 2 定量分析了 S C R脱硝装置上网电价增量 的影响因素 并给出了主要影响上网电价增量的计 算式 3 分析了我国脱硝电价现状 介绍了推荐的 脱硝电价计算式 该计算式既考虑了不同发电企业 的脱硝成本 又防止个别发电企业钻政策的空子 获 得不应该得到的经济利益 4 国家有关部门应出台科学合理的脱硝电价 政策 针对不同的烟气脱硝技术和各发电企业的具 体情况 制定合理的脱硝电价 充分调动电力企业治 理 N Ox排放的积极性 从而促进能源与环境的和谐 发展 参考文献 1 中国环境科学研究院环境标准研究所 火电厂氮氧化物防治 技术政策 征求意见稿 编制说明 M 北京 中国环境科学研 究院环境标准研究所 2009 2 郭 斌 火电厂氮氧化物控制策略的研究报告 R 广州 广 东电网公司电力科学研究院 2009 3 中华人民共和国国家发展和改革委员会 电力工业基本建设 预算管理制度及规定 M 北京 中国电力出版社 2007 新技术 新工艺 上海正在建造 1 600 M W联合循环电站 据 G a s T u r b i n eWo r ld 2009年 7 8月号报道 S i e m e n s E n e r g y 西门子能源公司 和合作伙伴 S E P G 上 海电力生产设备公司 已接到一份来自电力供应者 申能公司的订单 提供 4台 S G T 5 4000F 燃气轮机 和相关的 S P P A T 3000测量仪表和控制系统 这些燃气轮机和控制系统将用于 1 600 M W以 L N G 液化天然气 作为燃料的上海临港联合循环电站 该电站将由 4套 400 M W联合循环发电装置组成 基准的 S G T 5 4000F1 1联合循环配置在 I S O 条件下 的额定输出功率为 423 M W 效率为 58 4 临港电站的开发正与一个新的 L N G 接收终端的建造同时进行 该接收终端位于上海南部的洋山深水 港 它将向电站供给 L N G 燃料 在竣工时 临港电站将主要用来保持对上海电网峰值负荷的调整 临港电站于 2009年 6月开始建造 工程的投资为 8亿美元 计划要求前两套联合循环发电装置于 2010 年投入运行 预期后续两套装置将及时投入生产 发出全部输出功率 以便有助于在 2011年夏季满足季节 性峰值负荷需求 从 2004年起 S i m e n s 公司已接受了总计 15台 F 级和 2台 E 级燃气轮机订单 用于中国联合循环电站项 目 此外 它的 S P P A T 3000 I C 测量仪表 控制 系统目前已安装在 18个中国电站 总计 36台装置 总 的输出功率达到 23 G W 吉桂明 摘译 440 热能动力工程2010年 w a s t h e i n f l u e n c e o f O2c o n c e n t r a t io n C a Oa n dF e 2O3o nc o a l s a m p l eH ge m i s s i o n s i na na i r a n dO2 C O2a t m o s p h e r e Wh e na c o n v e r s i o nism a d ef r o ma na i r a t m o s p h e r et oa20 O2 C O2c o n c e n t r a ti o na t m o s p h e r e th eg a s s t a tes in g l e s u b s t a n c em e r c u r y H g 0 g c o n c e n t r a t io nint h e f lu e g a s p r o d u c e db y b u r n i n g l ig n i t e w i l l s l ig h t l y d e c r e a s ea n dt h e t o t a l g a s s ta t e m e r c u r y H g T g w i l l s l i g h t l y i n c r e a s e w h i l e b i t u m i n o u s c o a l w i l l e x h i b i t a c o n t r a r y t e n d e n c y I nt h e O2 C O2a t m o s p h e r e w h e nO2c o n c e n t r a t i o nr a n g e s fr o m20 t o25 H g T g c o n c e n t r a t i o no f t h eb i tu m i n o u s c o a l w i ll c h a n g e i n s i g n i fi c a n t l y i e a r o u n d19 g m 3 Wh e nO 2 c o n c e n t r a t i o nis 30 t h eH g T g c o n c e n tr a t i o n w i ll c o n s p i c u o u s l y i n c r e a s e t o23 2 g m 3 w h i l e t h e H g 0 g c o n c e n t r a t i o n w il l b a s i c a l l y n o t b e a f fe c te d C a Oa n dF e 2O3c a nc u r b t h e H g e m i s s i o n s a n d t h e e f f e c t i v e n e s s a c h i e v e di n t h e O2 C O2a t m o s p h e r e i s s u p e r i o r t o t h a t i na na i r a t m o s p h e r e A ft e r C a Oh a s b e e na d d e d t h eH g 0 g c o n c e n t r a ti o nw il l d e c r e a s er e m a r k a b l y A t a s a m e O2c o n c e n t r a t io n th e O2 C O2a tm o s p h e r e w il l b e m o r e f a v o r a b l e f o r t h e r e d u c t i o n o f H g T g e m i s s i o n s A f t e r F e 2O3h a s b e e na d d e d t h eH g T g c o n c e n t r a t i o nw i l l s o m e w h a t d e c r e a s e w h il et h e O2c o n c e n t r a t io n w il l i n c r e a s e s oth a t H g 0 g o x i d a t i o n w il l b e e n h a n c e da c c o r d i n g l y K e yw o r d s c o a l c o m b u s ti o n H g e m i s s i o n s s e d i m e n t a t i o nb o i l e r O2 C O2c o m b u s t i o n o n l i n e H ga n a l y z e r 烟气直接加热结晶硫酸铵的实验研究 E x p e r i m e n t a l S t u d yo f C r y s t a ll i z e dA m mo n i u m S u l f a t eD i r e c t l y H e a t e db yF l u e G a s e s 刊 汉 Z H A N GT i n g f a WA N GZ h u li a n g H a r b inP o w e r P l a n t E n g i n e e r in g C o L td H a r b i n C h i n a P o s t C o d e 150040 J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g f o r T h e r m a l E n e r g y P o w e r 2010 25 4 432 436 I m p r o v e da n d i n n o v a t e dw e r e t h e t r a d i t i o n a l a m m o n i a m e t h o d b a s e dfl u e g a s d e s u l fu r i z a t i o nt e c h n o l o g ie s a n dd e v e l o p e dw a s a n e wt y p e g a s l i q u i dh e a t e x c h a n g e r i n g f l o wc r y s t a l li z e r w it hc r y s t a l l i z e da m m o n i u ms u l f a te d i r e c t ly h e a t e db y b o i le r f l u e g a s e s T h e c r y s t a ll i z e r f e a tu r e s ah i g ht h e r m a l e f f i c i e n c y as m a l l d r a ga n dr e s i s t a n c etof o u li n g t h u s e n j o y i n g a v e r y b i gd e v e l o p m e n t p o t e n t i a l T h r o u g he x p e r i m e n t s s t u d i e dw a sth ei n f l u e n c eo f th ea i r b u b b l e d i s t r i b u t i o nint h elo o p f l o wc r y s t a ll i z e r h o t a i r f lo wr a t e a n dt e m p e r a t u r eo nt h em a ina n da v e r a g ec r y s t a l p a r ti c l e d i a m e t e r T h er e s e a r c hr e s u l t s s h o wth a t t h ea v e r a g ed i a m e t e r o f a i r b u b b l e s int h e r i n gfl o wc r y s ta l l iz e r u s in g a n a i r a m m o n i u ms u l f a t e s y s t e mi s o n l y a b o u t 0 5 m m th e p a r t i c l e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o ni s u n i f o r ma n d t h ec h a n g e o f t h ea v e r a g e a i r c o n t e n t r a t e r a n g e s f r o m0 12 t o 0 25 T h eh o t a i r t e m p e r a t u r eb e c o m e s ak e yc o n t r o l m e t h o df o r c o n tr o l l i n g t h ec r y s t a l p a r t i c l ed i a m e t e r o f a m m o n i u ms u l fa t e T h r o u g har e g u la t i o no f i n i t i a l h o t a i r te m p e r a t u r e t h ea v e r a g e p a r t i c l ed i a m e t e r o f t h ea m m o n i u ms u l f a t ec a ni n c r e a s eb yo v e r 20 K e yw o r d s a m m o n i am e t h o d b a s e df l u e g a s d e s u lf u r i z a t i o n c r y s ta l l iz a t io no f a m m o n iu ms u lf a t e r i n gfl o wc r y s t a l l i z e r g a s l i q u i dd i r e c t h e a t e x c h a n g e 我国 S C R 脱硝成本分析及脱硝电价政策探讨 A n a ly s i s o f t h e S C R S e le c t i v e C a t a ly t i c R e d u c t i o n b a s e d D e n i t r a t i o nC o s t i nC h i n aa n dE x p l o r a t o r yS t u d yo f I t s P o l ic i e s o nD e n i t r a t i o nE l e c t r i c i t yP r i c e 刊 汉 G U OB i n L I A OH o n g k a i X UC h e n g h o n g e t a l G u a n g d o n g E l e c t r i c G r i dC o m p a n y A c a d e m y o f E l e c t r i c P o w e r S c ie n c e G u a n g z h o u C h i n a P o s t C o d e 510600 J o u r n a l o f E n g i n e e r i n gf o r T h e r m a l E n e r g y P o w e r 2010 25 4 437 440 A n a l y z e dw a s t h e c o s t f o r a S C R b a s e dd e n i tr a t i o nd e v i c e I t h a s b e e np o in te do u t t h a t t h ee x p e n s e s f o r r e d u c t io n a n dc a t a l y t 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