一个绿色的传奇在贵州省黔南布依族苗族自治州都匀市悄然上演:
燃煤电厂产生的大气污染物二氧化硫,在这里制成98%工业级浓硫酸──电厂里建起化工厂。变废为宝的同时,开山劈石运取石灰石的事不再有了,占地堆放和填埋脱硫石膏的事也不再有了。
这就是在国电都匀发电有限公司(福泉电厂)(简称国电都匀)两台60万千瓦机组实施的世界上最大的有机胺法脱硫制酸项目带来的变化。如果没有这个项目,这个电厂每年需要开采近50万吨石灰石,产生近90万吨石膏。
经过5年的工程建设及科技攻关,国电都匀有机胺法脱硫制酸项目实施已取得实际成果,进入常态化运行阶段。该项目在资源回收、循环经济、环境保护、产业与科技带动等方面起到了重要示范作用,具有较好的推广价值。
为探寻其中的奥妙,记者走进了演绎这一传奇的北京国电龙源环保工程有限公司(简称龙源环保)和项目现场。
图1 龙源环保运维人员在巡检有机胺脱硫设备。冯义军 摄
图2 有机胺脱硫制酸系统。崔鹏 摄
图3 有机胺脱硫胺液净化系统。崔鹏 摄
实现从煤中提取硫资源的梦想,走出“用污染解决污染”的怪圈
“目前的环保治理往往是在用一个污染解决另一个污染,我们应该不断寻求打破这种怪圈的路径,做到真正的绿色发展。”一谈起有机胺脱硫制酸项目,龙源环保总经理唐坚就向记者如此表示。
传统脱硫工艺石灰石开采对生态环境的破坏及水资源污染问题、石膏堆放带来新的固体废弃物及二次污染问题,都给气候、土壤、植物和人类健康带来危害,已成为经济不发达地区新的环境负担。
“电厂每年产生石膏量90多万吨,由于当地新兴产业不发达,只能用汽车运到7千米外的灰场抛弃堆放,年运输处理成本2064万元,加上灰场维护费用,石膏年处理费用近3000万元。”国电都匀总经理曾军向记者表示。
贵州磷肥和电力工业副产石膏量巨大,同时区域经济欠发达,石膏综合利用率极低,大部分堆弃处置,占用大量土地资源,对土壤和地下水存在二次污染的风险。贵州山地环境脆弱,减少石灰石开采量有重要意义。
中国国电集团在国电都匀两台60万千瓦机组脱硫工艺路线的选择上,充分考虑到上述问题,尝试摒弃了传统石灰石──石膏工艺,改用清洁的资源回收型有机胺脱硫技术。通过综合分析电厂所处的地理环境和电力化工市场情况,结合黔南州高硫煤资源丰富、下游生产链完整的地域特点,有针对性地实施了“有机胺煤──电──磷一体化资源循环利用项目”,并积极探索“电力+环保+化工”的跨行业联合生产模式,实现资源再利用、循环经济的目的。
“前些年,我们在国电凯里电厂搞湿法脱硫时,看到煤炭含硫量特别高,还曾开玩笑说‘直接制硫酸得了’,没想到现在从煤炭中提取硫酸的梦想真的实现了。”龙源环保副总经理秦国伟谈道。
据介绍,国电都匀有机胺法脱硫制酸项目遵循“减量化、再利用、资源化”原则,脱硫剂循环使用,工艺过程清洁无污染,将脱硫产物作为下游产业的原料,使得硫污染转变为硫资源,实现了治废技术从抛弃法向资源循环利用方式的转变,契合资源环境禀赋特征和区域经济特点,为高硫煤蕴藏丰富的西南地区合法利用高硫煤打开局面。项目年减少石灰石开采50万吨,减少90万吨石膏的运输及处置等问题。
“有机胺脱硫制酸项目还具有碳捕集技术示范作用。”秦国伟表示。随着环保政策的日益严苛,国内包括二氧化硫、二氧化碳捕集利用技术在内的清洁煤技术的发展也越来越紧迫。
据介绍,有机胺脱硫技术是脱碳工艺必不可少的前级处理工艺,国电集团在都匀项目上的先行无疑是一次重要的技术储备。此外,有机胺脱硫工艺利用溶剂在低温下吸收污染物、高温下解析的工艺过程,与有机胺捕集二氧化碳技术高度近似,将为有机胺捕集二氧化碳项目的大规模实施起到良好的示范作用,并积累宝贵的技术经验。
把电力、环保、化工系统集成,塑造“煤电磷”一体化产业链
国电都匀有机胺脱硫项目是该技术在国内电力行业烟气脱硫领域的首次应用,也是目前世界上最大规模的有机胺脱硫制酸工艺项目,烟气处理量大,成分复杂,处理困难。
“脱硫塔比传统脱硫工艺的两倍还要大,高度达到65米,相当于两台30万机组运行维护的工作量。”贵州龙源瓮福环保科技有限公司(简称龙源瓮福公司)总工程师张敬涛在生产现场向记者介绍道。
“我们的员工需要取得电力和化工等领域的相关上岗资格,有的人有好几个证书。”龙源瓮福公司总经理黄紧跟告诉记者。他所在的这个公司是由北京国电龙源环保工程有限公司、瓮福(集团)有限责任公司和国电都匀发电有限公司共同投资设立的国有合资公司,具体负责国电都匀有机胺脱硫项目的运营维护。
近年来,国电贵州分公司、国电都匀发电有限公司和北京国电龙源环保工程有限公司进一步加强沟通,充分认识全球最大规模、最先进的脱硫工艺的技术难度,定期组织与电厂的技术交流与协作,重视运行督导和设备管理,实现一体化管理,相关各方形成合力。
“国电都匀有机胺脱硫项目将电力、环保、化工3大系统结合,系统集成了各行业特点,需要各环节有系统的适应性。”龙源环保设计部总经理钟洪玲分析道。
据钟洪玲介绍,在引进消化吸收技术的基础上,设计上实现了再创新,以更好地达到安全运行及节能降耗。比如在解决脱硫系统与主机、硫酸装置可靠性和协调性方面,他们综合利用制酸自产蒸汽并确保脱硫解析热源的稳定,让脱硫系统和制酸装置实现自动切换、交叉运行,脱硫系统能适应并迅速响应机组的全负荷范围变化。
国电都匀调整脱硫系统蒸汽气源,保证供汽充足,使胺液解析充分并进入良性循环;组织全面排查入厂煤含氟情况,及时停止采购氟离子超标达60多倍的3个地方煤,控制入炉高氟煤种,为脱硫提供了较好的运行条件。
“硫酸装置采用‘高气浓转化+一转一吸+低位热能回收’一体化先进工艺配置,是目前世界上最先进的制酸技术组合。”龙源瓮福公司副总经理岑祖望向记者介绍道。岑祖望是瓮福(集团)有限责任公司派驻到国电都匀有机胺脱硫项目的代表,他具有多年硫酸行业工作经验。
在这个项目建设及科技攻关的几年间,由于有机胺脱硫系统采用大量非常规的新技术、新设备,在先期设备制造、材质选择、安装工艺等方面存在不足,脱硫系统热态试运后,暴露了设计、设备、安装质量等多方面问题,后经整改有了较大改观。“在科技创新的道路上,需要不断探索新技术、新经验。龙源环保走了不少弯路,交了学费。环保部、科技部、国资委、国电集团以及方方面面的各级领导对创新的包容,对创新的容错,让有机胺项目终于成功运行。”唐坚说道。
目前,装置已实现安全稳定运行,平均负荷下实现达标排放。1号装置性能测试工作已经完成,两台机组同时通过当地环保部门的环保监测。
记者了解到,龙源瓮福公司每天召开视频协调会,及时掌握第一手数据,加强运行督导,以实现装置的稳定运行和达标排放为共同目标,各项工作有序推进。
为保护绿水青山呼吁,相关政策应予大力支持
相关资料显示,以贵州省2000万千瓦的火力发电机组来测算,若推广国电都匀有机胺脱硫制酸项目,每年减少硫磺进口量将达300万吨,每年减少石灰石开采将达3000万吨,每年减少石膏排放将达2000万吨,每年减少二氧化碳排放将达400万吨,同时,节约用地达8万亩,每年节约石膏堆存管理费用将在5亿元以上,节约烧石灰耗煤将达260万吨标煤以上。
如此巨大的社会效益、环保效益是对生态保护的最具体的体现。在应用和推广国电都匀有机胺脱硫制酸技术的进程中,又有哪些问题呢?
国电都匀有机胺脱硫制酸项目是有机胺脱硫技术在大型燃煤发电机组的首次应用,规模在世界范围远超同类技术项目。在技术创新与工业化实施阶段,科技研发与工程实施投入大,经济性成为该技术进一步推广的瓶颈。据了解,该项目因为世界首创,系统不断完善、不断调试,造成投资成本增加,总概算投资额达12亿元,是常规石灰石──石膏湿法脱硫投资额的4倍,另外,占运行成本比重近90%的电、蒸汽的能耗和胺液、碱液等物质消耗量大、单价高,导致项目整体运行成本偏高。
“我国早期引进脱硫、太阳能发电、垃圾发电等,都经历过产业初期的高成本阶段,也都得到过政策的扶持,步入了良性发展通道。恳请国家针对本项目的特殊性,给予政策性补贴支持,使项目正常运转实现基本的盈亏平衡,同时加大扶持力度,推动脱硫技术向清洁、资源化发展。”唐坚在接受记者采访时表示。
相关专家测算得出,以本项目高效清洁的二氧化硫减排技术为依托,协商电网运营商,可为国电都匀争取更高的年利用小时数,利用小时数目标6000小时/年。
脱硫电价是影响本项目经济性的重要外部因素,鉴于本项目是真正的环境友好型环保项目,有力地保护了当地自然环境及水土资源,环境效益及社会效益突出,建议国家针对本项目给予特别的电价补贴,在传统脱硫工艺基础上补贴3分/千瓦时。
另外,本工艺成功解决了高硫煤难以综合利用的历史难题,为国家实现资源综合利用创造了条件。相关专家也建议给予项目一次性补贴。
“我们也将积极从技术上、运行探索中研究提高工艺运行经济性的措施,以求降低运行的能耗和物耗,并最终达到减少并降低运行成本的目标。”唐坚表示。
原标题:独家观察|世界最大有机胺脱硫制酸项目调查
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