一、 項目概況
為了迎接G20峰會在杭州召開,響應國家環保要求,杭州蕭山電廠在原有SCR基礎上再后續上了臭氧脫硝,達到超低排放要求(NO化合物在10μg/m³)。
二、目前煙氣脫硝概況
目前煙氣脫硝技術可分為干法和濕法兩大類,其中干法脫硝中的選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)技術是市場應用最廣(約占60%煙氣脫硝市場)、技術最成熟的脫硝技術,其原理是向煙氣中噴氨或尿素等含有NH3自由基的還原劑,在高溫下直接(或催化劑的協同下)與煙氣中的NOx發生氧化還原反應,把NOx還原成氮氣和水。但該技術也有其巨大的局限性,由于化學反應需要在高溫下進行,而對于中小型鍋爐以及工業鍋爐來說,排煙溫度遠不能達到化學反應所需要的高溫,因此低溫煙氣脫硝技術就成為市場的必須。
低溫煙氣脫硝技術以低溫氧化技術(LoTOx)最為簡單有效,由于煙氣中的氮氧化物主要組成是NO(占95%),NO難溶于水,而高價態的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3,溶解能力大大提高,很容易通過堿液噴淋等手段將其從煙氣中脫出。將煙氣中的NO轉化為高價態,需引入較強的氧化劑,在眾多氧化劑中,臭氧是最環保清潔的強氧化劑,在高效轉化NO至高價態的過程中不遺留任何二次污染物, O3的生存周期相對較長,將少量氧氣或空氣電離后產生O3,然后送入煙氣中,可顯著降低能耗。
在岑可法院士的帶領下,王智化教授團隊面向國家節能減排的重大需求、在國際上首次提出了活性分子多種污染物一體化脫除新思路,在國家自然科學基金、國家優秀青年基金、國家“973”計劃課題和國家“863”計劃項目的資助下,采用活性分子高效氧化NO、Hg0為可溶的NO2、Hg2+,同時實現苯、甲苯、二噁英等有機物大分子的氧化降解,結合堿液吸收實現SO2、NOx、Hg和二噁英等一體化協同脫除新方法。
臭氧脫硝系統可使NOx排放減少到10μg/g以下,可滿足最嚴格的減排要求。并且不會使SO2轉化為SO3,此外,煙氣中的顆粒物和硫化物對臭氧消耗或 NOX脫除效率的影響并不明顯,該系統不僅可以高效去除氮氧化物,而且對二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果。同時它不存在堵塞、氨泄漏等問題。
三、VPSA制氧和液氧成本對比
氧氣做為臭氧發生器的氧源,在臭氧脫硝中占比較重,現場有兩種制氧方式:
1、 VPSA制氧機
2、 液氧儲罐
以200Nm3/h的制氧機為例:
VPSA和液氧成本對比 |
|||
200 |
|||
A |
單位產氣電耗 |
0.4 |
KWH/Nm3O2 |
B |
電價 |
0.8 |
RMB/KWH |
VC |
可變成本:B×A |
0.32 |
RMB/Nm3O2 |
D |
設備總投資 |
1,100,000 |
RMB |
E |
氧氣年產量:=200Nm3/Hr×24H×360天 |
1,728,000 |
Nm3/年 |
F |
10年后設備折舊=D×10% |
110,000 |
RMB |
G |
設備折舊(年)=(D-F)/10 |
99,000 |
RMB |
H |
年息=D×8%×5/3 |
52,800 |
RMB |
I |
年維修費=D×0.02 |
22,000 |
RMB |
FC |
固定成本:FC=(G+H+I)/E |
0.101 |
RMB/Nm3O2 |
ZC |
氧氣成本:ZC=VC+FC |
0.421 |
RMB/Nm3O2 |
液態氧氣成本計算: |
|||
J |
液態氧氣單價 |
900 |
RMB/噸 |
K |
液態氧氣體積 |
700 |
Nm3O2 |
L |
氧氣成本(J/K) |
1.285714286 |
RMB/Nm3O2 |
預期利潤率計算: |
|||
M |
VPSA供氧成本 |
0.421 |
RMB/Nm3O2 |
N |
液態氧氣成本 |
1.285714286 |
RMB/Nm3O2 |
O |
每消耗單位氧節省費用= |
0.864714286 |
RMB/Nm3O2 |
液態氧氣價格-VPSA供氧價格 |
|||
T |
使用VPSA供氧每噸氧氣節省:O×K |
605.3 |
RMB |
P |
每年節省費用=O×年消耗量E |
1,494,226 |
RMB |
Q |
投資回收期=D/(P+G) |
0.736166945 |
年 |
通過計算可以看出,作為輔助設備的VPSA制氧機,其投資少,見效快,投資回收期短,對于長期需氧用戶,只要工藝能滿足要求,VPSA制氧機是非常經濟的選擇。
四、結語
VPSA制氧機所產氧氣,純度大于93%,露點達到-80°度以下,通過降噪廠房和整套減震消音措施,噪音可以達到環保要求。同時,因其開停方便和流量調節功能,使其更適合用于污水處理、脫硫脫銷行業,配套臭氧發生器。目前,國內蕭山電廠、濟南熱電、太陽紙業電廠等多套燃煤鍋爐脫硝項目,配套VPSA制氧做為臭氧發生器的氣源。并且,設計可靠的VPSA制氧機能長期穩定的工作,開車率高,維修量少,是污水處理、脫硫脫銷燒等用氧源的理想選擇,國外氣體公司亦都采用同類流程‧
隨著我國市場經濟的不斷發展和完善,工業企業作為自負盈虧、獨立核算的商品生產者和經營者,不僅需參與市場競爭,而且還要不斷地創造價值和使用價值。成本費用是一項綜合反應企業管理質量的重要指標,也是企業進行決策的重要依據。變壓吸附制氧機工藝日趨成熟,能耗也達到了相當水平,其在中小型現場供氣領域已逐步取代了深冷裝置,和液氧貯槽供氣相比優勢更是明顯。