張文祥ZHANG Wen-xiang

（蘇晉朔州煤矸石發(fā)電有限公司，朔州 036800）

0 引言

現(xiàn)階段一般火電廠脫硫系統(tǒng)采取自建石灰石制粉站方式，為滿足最不利工況，制粉站出力較設(shè)計(jì)石灰石耗量均偏大，如實(shí)際燃燒煤種較設(shè)計(jì)煤種硫份偏低，將進(jìn)一步加劇了制粉站的閑置浪費(fèi)情況，同時(shí)有部分電廠因受設(shè)計(jì)因素或廠區(qū)面積限制，無(wú)法自建石灰石制粉站，采取外購(gòu)石灰石粉方式，火電廠以外制粉站，因工業(yè)用電成本較火電廠廠內(nèi)用電成本高，所以外部制粉站單位制粉成本一般比廠內(nèi)自建制粉站成本高[1]。

某電廠為循環(huán)流化床鍋爐，采取爐內(nèi)和爐外協(xié)同脫硫方式，制粉站為干磨制粉，產(chǎn)品為粗、細(xì)干粉[2]，因入爐煤較設(shè)計(jì)煤種偏低，制粉站利用小時(shí)數(shù)偏低。因某電廠地處大型煤炭基地，周邊火電廠較多，部分電廠采取外購(gòu)干粉模式，通過調(diào)研大部分外購(gòu)粉價(jià)格均偏高，各電廠脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)成本進(jìn)一步加劇。如某電廠脫硫制粉站采取外售，在滿足本廠脫硫耗量和外銷創(chuàng)利的同時(shí)，可為周邊提供低廉的石灰石粉，加之該制粉站可提供粗、細(xì)石灰石粉，可同時(shí)滿足煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐的脫硫需求，市場(chǎng)前景廣闊。

1 系統(tǒng)介紹

某電廠煙氣脫硫采用爐內(nèi)噴鈣+爐外濕法脫硫工藝，脫硫劑為外購(gòu)粒徑≤40mm 的塊狀石灰石，經(jīng)過制粉系統(tǒng)的研磨篩分后，生產(chǎn)出粒徑≤0.063mm 的細(xì)粉（250 目90%通過率）和平均粒徑為0.45mm 的粗粉[3]，分別用于爐外濕法脫硫和爐內(nèi)噴鈣干法脫硫[4]。

制粉站共布置4 臺(tái)磨機(jī)，單臺(tái)磨機(jī)設(shè)計(jì)出力為50t/h（細(xì)粉占比10%-30%），磨機(jī)出力受石灰石粒徑及硬度影響[5]，各磨機(jī)所產(chǎn)粗、細(xì)粉比例通過磨機(jī)配套選粉機(jī)轉(zhuǎn)速以及配套風(fēng)機(jī)的閥門開度來調(diào)節(jié)，可生產(chǎn)粗、細(xì)、粗細(xì)混合石灰石粉，其中粗細(xì)混合粉需要經(jīng)過后續(xù)復(fù)合高效選粉機(jī)篩選分離粗細(xì)粉，分別用于爐內(nèi)和爐外脫硫[6]。受制于爐內(nèi)氮氧化物控制要求以及爐內(nèi)、外脫硫經(jīng)濟(jì)性對(duì)比影響，某電廠爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)投運(yùn)率較低，粗粉耗量?jī)H占總耗量的9%，制粉系統(tǒng)一直采取粗、細(xì)粉單獨(dú)制備的運(yùn)行方式，而不投運(yùn)10kV 高效選粉機(jī)設(shè)備[7]，制粉站工藝流程如圖1。

圖1 制粉站工藝流程

制粉站生產(chǎn)能力按煤質(zhì)硫份1.81%所需粗、細(xì)粉設(shè)計(jì)，其中單臺(tái)磨機(jī)設(shè)計(jì)粗粉生產(chǎn)能力36.27t/h，細(xì)粉生產(chǎn)能力12.25t/h，但2022 年實(shí)際入爐煤硫份0.97%，2023 年1-6 月實(shí)際入爐煤硫份0.81%，實(shí)際入爐煤硫份的偏低，致使所需制粉量較設(shè)計(jì)偏差較大，2022 年單臺(tái)磨機(jī)平均運(yùn)行時(shí)間僅為1307h，制粉站生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大約實(shí)際需求量，設(shè)備、人員資源存在閑置浪費(fèi)。

本文計(jì)劃通過梳理核算制粉站制粉成本，探討制粉站整體外包托管的可行性，并研究托管所需的系統(tǒng)改造方案，以期為某電廠制粉站利用最大化和節(jié)能運(yùn)行、外包托管提供理論數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 成本核算

2.1 實(shí)際成本核算

制粉站的成本組成包括：原料成本、運(yùn)維人工成本、耗電成本、備品備件等耗材成本，以2022 年實(shí)際生產(chǎn)為例，核算某電廠制粉成本。

2.1.1 原料成本

根據(jù)爐內(nèi)外脫硫系統(tǒng)工藝要求及實(shí)際工況，脫硫?qū)I(yè)在行業(yè)內(nèi)創(chuàng)新采用高、低品質(zhì)石灰石參配運(yùn)行方案，爐內(nèi)脫硫使用低品質(zhì)石灰石，爐外脫硫使用高低品質(zhì)1:1 參配使用，在保證脫硫效率的同時(shí)降低了石灰石采購(gòu)成本。以高品質(zhì)石灰石采購(gòu)單價(jià)59 元/噸，低品質(zhì)石灰石采購(gòu)單價(jià)48 元/噸，2022 年石灰石消耗量130637.74 噸，其中高品質(zhì)53308.48 噸，低品質(zhì)77359.26 噸計(jì)算，石灰石綜合單價(jià)52.49 元/噸。

2.1.2 運(yùn)維人工成本

根據(jù)輸煤、制粉系統(tǒng)檢修維護(hù)項(xiàng)目立項(xiàng)金額375 萬(wàn)元/年，2022 年石灰石耗量130637.74 噸計(jì)算，運(yùn)維人工成本28.71 元/噸。

2.1.3 電耗成本

①2022 年制粉站耗電統(tǒng)計(jì)。

2022 年各月制粉站重要設(shè)備及各接待負(fù)荷段耗量統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 制粉站耗量統(tǒng)計(jì)表

②電耗成本核算。

2022 年石灰石耗量130637.74 噸，耗電量390.08 萬(wàn)kWh，則每生產(chǎn)1 噸石灰石耗電量為29.86kWh，以度電成本0.31 元計(jì)算，制粉站每生產(chǎn)1 噸石灰石，電耗成本為9.71 元/噸。

③粗、細(xì)粉電耗成本。

現(xiàn)歐版磨采取粗、細(xì)粉單獨(dú)制備運(yùn)行方式，粗粉在生產(chǎn)過程中較細(xì)粉在磨機(jī)內(nèi)循環(huán)研磨次數(shù)少，產(chǎn)量高，耗電量小，且粗粉僅可作為循環(huán)流化床爐內(nèi)噴鈣使用，使用量不高，而細(xì)粉作為爐外濕法脫硫的脫硫劑，具有普遍適用性，如后期制粉站計(jì)劃實(shí)行托管外包運(yùn)行方式，則需分別核算粗、細(xì)粉的電耗成本。

1）細(xì)粉電耗成本。

在粗、細(xì)粉制備時(shí)，存在部分刮板、皮帶等共用情況，各自耗電量無(wú)法徹底區(qū)分，選取2022 年4-7 月制粉站單獨(dú)制備細(xì)粉的工況，4-7 月制粉站耗電量73.1 萬(wàn)kWh、石灰石耗量（全部用于制備細(xì)粉）23339.45 噸，核算每生產(chǎn)1噸細(xì)粉耗電量為31.32kWh，以度電成本0.31 元計(jì)算，制粉站每生產(chǎn)1 噸細(xì)粉，電耗成本為9.71 元/噸。

2）粗粉電耗成本。

每生產(chǎn)1 噸細(xì)粉耗電量31.32kWh、2022 年制細(xì)粉量118727.51 噸、2022 年制細(xì)粉耗電量為371.85 萬(wàn)/kWh、2022 年制粉站總耗電量390.08 萬(wàn)/kWh，則2022 年制粗粉耗電量為18.23 萬(wàn)/kWh，2022 年制粗粉量為11910.23t，核算每生產(chǎn)1 噸粗粉耗電量為15.31kWh，度電成本0.31 元計(jì)算，制粉站每生產(chǎn)1 噸粗粉，電耗成本為4.75 元/噸。

2.1.4 備品備件等耗材成本

梳理2022 年制粉站所消耗的備品備件耗材，列支項(xiàng)目大致分為設(shè)備備件費(fèi)用、設(shè)備耗材費(fèi)用、車間耗材費(fèi)用，匯總?cè)绫?。

表2 2022 年制粉站備品備件耗材費(fèi)用統(tǒng)計(jì)

2022 年石灰石耗量130637.74t，備品備件產(chǎn)生費(fèi)用77232.94 萬(wàn)元，則備品備件等耗材成本為0.59 元/噸。

2.1.5 制粉站成本匯總

匯總上述各項(xiàng)成本費(fèi)用，現(xiàn)制粉站主要為原料及運(yùn)維人工成本，具體如表3。

表3 制粉站成本統(tǒng)計(jì)

2.2 滿負(fù)荷成本核算

因某電廠實(shí)際入爐煤硫份不高，制粉量較少，制粉設(shè)備利用率不高，如制粉站滿負(fù)荷出力，年細(xì)粉生產(chǎn)量可達(dá)35.2 萬(wàn)噸（以現(xiàn)有細(xì)粉倉(cāng)刮板機(jī)輸送最大出力44 噸/小時(shí)，系統(tǒng)年利用率8000h 估算），屆時(shí)運(yùn)維人工成本將隨著產(chǎn)量的增大而降低，綜合總成本也隨之降低。

以制粉站滿負(fù)荷35.2 萬(wàn)噸制粉量核算，運(yùn)行人工成本為10.65 元/噸，對(duì)比各運(yùn)行方式下的成本如表4。

表4 各運(yùn)行方式下的成本

3 制粉站外包托管可行性分析

3.1 經(jīng)濟(jì)性分析

如制粉站實(shí)行托管，達(dá)到滿負(fù)荷出力工況，外包運(yùn)維成本費(fèi)、石灰石原料成本會(huì)進(jìn)一步降低，但因其它電廠不進(jìn)行石灰石高、低品質(zhì)工作，脫硫劑全部為高品質(zhì)石灰石，制粉單價(jià)會(huì)微漲。綜合以上分析托管后：①原料成本、運(yùn)維人工成本可能會(huì)大幅降低；②材料成本單耗可能會(huì)增加；③托管成本必然少于92 元/噸，但實(shí)際成本降低主要取決于石灰石購(gòu)買單價(jià)和制粉站的產(chǎn)量即外售情況。

3.2 外銷市場(chǎng)行情分析

現(xiàn)周邊40 公里范圍內(nèi)，有兩家電廠有石灰石成品粉需求，且在建的一家距離15 公里的電廠也有需求，在150公里范圍內(nèi)至少兩家電廠有此需求，因周邊電廠現(xiàn)有的自建制粉站均為濕磨機(jī)，不具備外銷條件，非電廠的制粉站因電費(fèi)成本，制粉成本優(yōu)勢(shì)不明顯，由此可知，市場(chǎng)需求量約在15 萬(wàn)噸以上，市場(chǎng)行情較為看好。但一般爐外脫硫石灰石細(xì)粉粒徑需求較某電廠偏小，該電廠成品細(xì)粉平均粒徑0.063mm，一般電廠要求0.045mm，計(jì)劃通過調(diào)整磨機(jī)配套選粉機(jī)頻率和投運(yùn)高效選粉機(jī)來提高石灰石細(xì)粉品質(zhì)，達(dá)到外銷要求。

3.3 系統(tǒng)可行性分析

3.3.1 原系統(tǒng)工藝

因原制粉站未考慮外銷情況，現(xiàn)成品細(xì)粉由細(xì)粉倉(cāng)直接落入漿液箱，攪拌成石灰石漿液用于爐外脫硫，成品粗粉由粗粉倉(cāng)通過輸粉管道進(jìn)入爐內(nèi)，大致工藝流程如圖2。

圖2 工藝流程

3.3.2 改造方案

①方案一：粗粉倉(cāng)改造為外銷罐，并增設(shè)卸料裝置。某電廠爐內(nèi)噴鈣用量較少，單個(gè)粗粉倉(cāng)存料完全可滿足兩臺(tái)鍋爐爐內(nèi)噴鈣用量，可將#1、#2 粗粉倉(cāng)之間輸粉管線互通，單座粗粉倉(cāng)滿足兩臺(tái)爐爐內(nèi)噴鈣，另一粗粉倉(cāng)增設(shè)一路封閉式溜槽，溜槽下方配套設(shè)置旋轉(zhuǎn)給料機(jī)及散裝裝置，在保證罐車裝卸空間的條件下溜槽保證最大傾斜角度，同時(shí)增加振打、流化裝置，保證下料暢通。優(yōu)點(diǎn)：技改成本較低，無(wú)需另設(shè)儲(chǔ)罐，僅增加粗粉管線聯(lián)絡(luò)管，可存儲(chǔ)量大，粗粉倉(cāng)每米78.5m3，最高料位9.5m，可儲(chǔ)存1044t 石灰石細(xì)粉，系統(tǒng)較為靈活，可避免磨因使用量大，造成制系統(tǒng)料位不足，頻繁啟動(dòng)磨機(jī)；缺點(diǎn)：如溜槽長(zhǎng)度較長(zhǎng)，有堵料風(fēng)險(xiǎn)，單套系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

②方案二：細(xì)粉倉(cāng)增設(shè)卸料裝置。在兩座細(xì)粉倉(cāng)處設(shè)置卸料溜槽并配套卸料裝置，在外銷的同時(shí)需保證某電廠脫硫劑穩(wěn)定供應(yīng)，需保證細(xì)粉倉(cāng)料位不低于5m 的安全料位并保證底部漿液箱處下料不受影響，可在兩座細(xì)粉倉(cāng)距底部5m 位置增設(shè)一路封閉式溜槽，溜槽下方配套設(shè)置旋轉(zhuǎn)給料機(jī)及散裝裝置，在保證罐車裝卸空間的條件下溜槽保證最大傾斜角度，同時(shí)增加振打、流化裝置，保證下料暢通。優(yōu)點(diǎn)：技改成本較低，原有細(xì)粉上料系統(tǒng)無(wú)需改動(dòng)，兩套外售下料系統(tǒng)可同時(shí)運(yùn)行，外銷量大、裝粉效率高，同時(shí)可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：溜槽長(zhǎng)度較長(zhǎng)，易有堵料風(fēng)險(xiǎn)，單一細(xì)粉倉(cāng)存料有限，磨機(jī)需較頻繁啟動(dòng)運(yùn)行。

③方案三：增設(shè)細(xì)粉銷售專用粉倉(cāng)。在粗粉倉(cāng)東側(cè)增加單臺(tái)細(xì)粉倉(cāng)及兩臺(tái)粉罐車裝卸裝置，粉倉(cāng)進(jìn)料可從粗粉倉(cāng)頂部斗提處增加刮板機(jī)輸送，以節(jié)約上料技改成本。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)为?dú)配置粉倉(cāng)避免對(duì)原有系統(tǒng)造成干擾，兩套卸車裝置增加裝車效率，提高裝粉效率。缺點(diǎn)：技改成本較高，廠區(qū)內(nèi)位置狹窄。

綜上考慮技改成本，建議選擇方案一或方案二。

4 結(jié)論

通過核算當(dāng)前運(yùn)行工況下，單位制粉成本和滿負(fù)荷成本，可知原料成本和運(yùn)維人工成本為制粉站單位制粉成本的主要因素，滿負(fù)荷運(yùn)行成本比當(dāng)前成本低降低較多，如該電廠制粉站實(shí)行外包托管模式，制粉成本可進(jìn)一步降低，受益于周邊火電廠需求量旺盛，加之此制粉站對(duì)比一般電廠制粉站僅可產(chǎn)出單一濕細(xì)粉產(chǎn)品的情況，市場(chǎng)行情較為廣闊，通過簡(jiǎn)單的技改，可達(dá)到自用、外銷的托管要求，實(shí)現(xiàn)電廠自用、外包單位、外銷電廠三方收益的良好經(jīng)濟(jì)效益。