郭天祥，吳　鵬，孫志寬，趙　毅

(1.華北電力大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，保定　071003；2. 華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，保定　071003；3.國(guó)網(wǎng)能源開(kāi)發(fā)有限公司，北京　010003)

燃煤電廠(chǎng)低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性管理

郭天祥1，吳鵬2，孫志寬3，趙毅1

(1.華北電力大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，保定071003；2. 華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，保定071003；3.國(guó)網(wǎng)能源開(kāi)發(fā)有限公司，北京010003)

摘要：依據(jù)我國(guó)燃煤電廠(chǎng)氮氧化物控制方向，建立低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性管理分析模型。分析表明，燃煤電廠(chǎng)低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性與改造部分的設(shè)計(jì)及安裝成本、低氮燃燒技術(shù)改造技術(shù)水平、機(jī)組鍋爐服役年限、機(jī)組容量等級(jí)、年利用小時(shí)數(shù)及改造前氮氧化物排放濃度等因素有關(guān)。低氮燃燒技術(shù)改造對(duì)燃煤電廠(chǎng)在役機(jī)組而言并非一定要進(jìn)行，其低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性隨機(jī)組服役年限的增長(zhǎng)而變差。燃煤電廠(chǎng)應(yīng)優(yōu)先對(duì)大容量機(jī)組、年利用小時(shí)數(shù)高的機(jī)組及改造前氮氧化物排放濃度較高的機(jī)組進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒；技術(shù)改造；經(jīng)濟(jì)性；成本投入；收益產(chǎn)出

1燃煤電廠(chǎng)低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)管理必要性

1.1燃煤電廠(chǎng)氮氧化物控制必要性

氮氧化物作為形成酸雨和光化學(xué)煙霧的前體物，是近些年大氣污染事件如京津冀地區(qū)的霧霾污染發(fā)生的主要引發(fā)物種，給區(qū)域大氣環(huán)境和居民生命健康帶來(lái)了嚴(yán)重危害。根據(jù)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要要求，全國(guó)氮氧化物排放總量在五年之內(nèi)削減10%作為約束性指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的主要目標(biāo)。基于關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導(dǎo)意見(jiàn)(國(guó)辦發(fā)〔2010〕33號(hào))，中國(guó)將氮氧化物作為大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重點(diǎn)污染物，加強(qiáng)氮氧化物污染減排。擬建立氮氧化物排放總量控制制度[1-4],要求新建、擴(kuò)建、改建火電廠(chǎng)應(yīng)根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書(shū)批復(fù)要求建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施，重點(diǎn)區(qū)域(國(guó)土開(kāi)發(fā)密度較高，環(huán)境承載能力開(kāi)始減弱，或大氣環(huán)境容量較小，生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問(wèn)題而需要嚴(yán)格控制大氣污染物排放的地區(qū))內(nèi)的火電廠(chǎng)應(yīng)在“十二五”期間全部安裝脫硝設(shè)施,其他區(qū)域的火電廠(chǎng)應(yīng)預(yù)留煙氣脫硝設(shè)施空間。

1.2燃煤電廠(chǎng)低氮燃燒技術(shù)改造的必要性

根據(jù)《火電廠(chǎng)氮氧化物防治技術(shù)政策》要求，燃煤電廠(chǎng)應(yīng)倡導(dǎo)合理使用燃料與污染控制技術(shù)相結(jié)合、燃燒控制技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)相結(jié)合的綜合防治措施，以減少燃煤電廠(chǎng)氮氧化物的排放。低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠(chǎng)氮氧化物控制的首選技術(shù)。發(fā)電鍋爐制造廠(chǎng)及其他單位在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)發(fā)電鍋爐時(shí)，應(yīng)配置高效的低氮燃燒技術(shù)和裝置，以減少氮氧化物的產(chǎn)生和排放。新建、改建、擴(kuò)建的燃煤電廠(chǎng)，應(yīng)選用裝配有高效低氮燃燒技術(shù)和裝置的發(fā)電鍋爐[5-9]。在役燃煤機(jī)組氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿(mǎn)足總量控制要求的電廠(chǎng)，應(yīng)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

1.3進(jìn)行技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)管理必要性

低氮燃燒技術(shù)的使用無(wú)論在成本投入，還是在運(yùn)行維護(hù)上均優(yōu)于其他脫硝技術(shù)。然而，新原有機(jī)組配套燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，采用低氮燃燒技術(shù)時(shí)的成本是各不相同的[10-13]。此外，《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)對(duì)重點(diǎn)地區(qū)和非重點(diǎn)地區(qū)的氮氧化物排放要求不同，不同機(jī)組設(shè)計(jì)壽命和服役年限不同，爐膛出口氮氧化物排放濃度不同，配備的低氮燃燒技術(shù)水平不同等，導(dǎo)致機(jī)組鍋爐使用低氮燃燒技術(shù)時(shí)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)投入與產(chǎn)出的影響也各不相同。基于我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)實(shí)力還不雄厚的國(guó)情，燃煤電廠(chǎng)應(yīng)在滿(mǎn)足排放要求的情況下選擇較為經(jīng)濟(jì)的脫硝技術(shù)運(yùn)行模式。

一般燃煤電廠(chǎng)鍋爐出口氮氧化物排放濃度大多在356～1 100 mg/Nm3，而《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)所規(guī)定一般燃煤鍋爐氮氧化物排放限值為100 mg/Nm3，僅有少部分爐型為200 mg/Nm3。這意味著脫硝效率一般需在71.9%以上。由于低氮燃燒技術(shù)應(yīng)用不像其他資源消耗型煙氣脫硝技術(shù)，不耗費(fèi)其他物質(zhì)資源，機(jī)組脫硝方案優(yōu)先考慮低氮燃燒技術(shù)。鑒于目前低NOx燃燒技術(shù)脫硝效率在20～60%，后續(xù)煙氣脫硝以SCR工藝為主，針對(duì)“低氮燃燒技術(shù)+SCR”脫硝方案，進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性管理分析[14-15]。

2低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)管理依據(jù)

2.1低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性

低氮燃燒技術(shù)對(duì)于燃煤電廠(chǎng)而言，在經(jīng)濟(jì)上存在成本投入與收益產(chǎn)出兩部分內(nèi)容。

對(duì)于燃煤電廠(chǎng)來(lái)講，若成本投入大于收益產(chǎn)出，則無(wú)法在機(jī)組服役年限內(nèi)通過(guò)收益產(chǎn)出來(lái)回收因低氮燃燒技術(shù)改造而產(chǎn)生的成本，此時(shí)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)采用“原有燃燒系統(tǒng)+SCR”脫硝模式；若成本投入小于收益產(chǎn)出，則可在機(jī)組服役年限內(nèi)通過(guò)收益產(chǎn)出來(lái)回收因低氮燃燒技術(shù)改造而產(chǎn)生的成本，此時(shí)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造是比較經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)采用“低氮燃燒技術(shù)改造+SCR”脫硝模式。因此，可通過(guò)構(gòu)建成本收益函數(shù)，根據(jù)函數(shù)值來(lái)描述低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性：

F=F2-F1

(1)

F越大，低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性越好。F=0意味著成本投入與收益產(chǎn)出相同，此時(shí)可提出燃煤電廠(chǎng)低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)可行性判據(jù)。

(2)

根據(jù)F=0時(shí)可計(jì)算得到投入成本和收益產(chǎn)出相等時(shí)SCR進(jìn)口或爐膛出口處氮氧化物濃度。當(dāng)改造前SCR進(jìn)口處氮氧化物實(shí)際濃度高于計(jì)算值時(shí)，可進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造，否則不應(yīng)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。因此低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)可行性判據(jù)也可采用式(3)形式。以SCR進(jìn)口處氮氧化物濃度[16]作為低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)合理性的表觀判斷指標(biāo)更為直觀，應(yīng)用時(shí)也更為方便。

(3)

2.2成本投入

低氮燃燒技術(shù)的成本是指為實(shí)現(xiàn)低氮燃燒而進(jìn)行的資本投入和資本損失，以低氮燃燒技術(shù)改造的成本函數(shù)F1(見(jiàn)式(4))來(lái)衡量,一般按單位發(fā)電容量來(lái)計(jì)算。其不僅考慮了燃燒系統(tǒng)的年折原有成本，同時(shí)考慮了資本貼現(xiàn)的影響。

(4)

式中q1——原燃燒系統(tǒng)的購(gòu)置安裝成本，元；

n——燃燒系統(tǒng)原設(shè)計(jì)使用年限，年；

β——低氮燃燒技術(shù)改造單位千瓦造價(jià)，元；

q——額定發(fā)電容量，kW；

i——銀行年利率；

n1——原燃燒系統(tǒng)已服役年限，年；

α——燃燒系統(tǒng)殘值率，一般取0.05。

對(duì)于新建機(jī)組，直接采用先進(jìn)低氮燃燒技術(shù)，原有燃燒系統(tǒng)折原有成本為0元；對(duì)于在役機(jī)組進(jìn)行燃燒裝置改造時(shí)，除原有燃燒系統(tǒng)折原有成本外，改造部分在機(jī)組剩余使用壽命期內(nèi)折原有改造部分(在正常情況下燃燒系統(tǒng)與鍋爐配套，而鍋爐與發(fā)電機(jī)組配套，三者的使用壽命相同)。

2.3低氮燃燒技術(shù)的收益產(chǎn)出

低氮燃燒技術(shù)的收益產(chǎn)出以低氮燃燒技術(shù)改造的收益產(chǎn)出函數(shù)F2來(lái)衡量，其包括收益損失f1和收益彌補(bǔ)f2兩部分。具體計(jì)算見(jiàn)式(5)至式(11)。收益損失部分由低氮燃燒技術(shù)采納后所造成的能量損失造成的。一般低氮燃燒技術(shù)采納后鍋爐熱效率會(huì)降低，在同等燃煤量下，企業(yè)發(fā)供電量減少，使企業(yè)收益受到一定的損失。收益彌補(bǔ)部分主要表現(xiàn)為由于采用低氮燃燒技術(shù)而減少的SCR運(yùn)行費(fèi)用。采用低氮燃燒技術(shù)后，可使SCR系統(tǒng)進(jìn)口煙氣中氮氧化物濃度降低，從而減少氨噴入量，節(jié)省電費(fèi)，延長(zhǎng)脫硝催化劑的使用壽命，由此降低企業(yè)對(duì)SCR系統(tǒng)的資本投入。

F2=f1+f2

(5)

f1=PPrice，1×B×(η2-η1)×H

(6)

f2=f氨+f電+f催化劑

(7)

(8)

f電=q×H×δ×(c0-c)

(9)

(10)

(11)

式中PPrice，1——電力用煤價(jià)格，元/t；

B——用煤量，t/h；

H——機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)，h;

η1、η2——低氮燃燒技術(shù)改造前后鍋爐熱效率；

f氨、f電、f催化劑——低氮燃燒技術(shù)改造帶來(lái)的液氨、用電及催化劑的成本節(jié)約量，元；

Q——煙氣量，m3/h；

c0、c——低氮燃燒技術(shù)改造前后氮氧化物濃度(SCR反應(yīng)器前)，g/m3；

γ——氨氮摩爾比，根據(jù)煙氣組成在0.67～1.3之間波動(dòng)，隨煙氣中NO2含量的增加而增加；

MNH3、MNOx——氨和氮氧化物的摩爾質(zhì)量，g/mol；

PPrice，2——液氨的價(jià)格，元/g；

δ——液氨系統(tǒng)用電率，可取0.000 9/0.44；

m——催化劑量，m3；

PPrice，3——催化劑的價(jià)格，元/ m3；

T——催化劑的使用壽命，h。

3低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)管理

3.1機(jī)組服役年限影響下的低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性管理

機(jī)組服役年限影響低氮燃燒系統(tǒng)改造成本的回收期。對(duì)于現(xiàn)役的300 MW機(jī)組機(jī)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造[17]時(shí)，機(jī)組服役年限對(duì)滿(mǎn)足F=0的改造前氮氧化物排放濃度變化情況見(jiàn)圖1。

圖1　機(jī)組服役年限對(duì)低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性的影響

在圖1中，當(dāng)機(jī)組服役年限一定，改造前SCR進(jìn)口處氮氧化物實(shí)際排放濃度C實(shí)際高于計(jì)算值CF=0時(shí)，位于藍(lán)色線(xiàn)上方時(shí)，F(xiàn)>0，低氮燃燒技術(shù)改造在機(jī)組剩余服役年限內(nèi)所帶來(lái)的節(jié)約收益F2大于低氮燃燒系統(tǒng)改造成本函數(shù)值F1，可進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。此時(shí)電廠(chǎng)脫硝技術(shù)方案應(yīng)采用“低氮燃燒技術(shù)改造+SCR”；當(dāng)機(jī)組服役年限一定，改造前SCR進(jìn)口處氮氧化物實(shí)際排放濃度C實(shí)際低于計(jì)算值CF=0時(shí)，位于藍(lán)色線(xiàn)下方時(shí)，F(xiàn)<0，低氮燃燒技術(shù)改造在機(jī)組剩余服役年限內(nèi)所帶來(lái)的節(jié)約收益F2不能夠彌補(bǔ)低氮燃燒系統(tǒng)改造成本函數(shù)值F1，技術(shù)改造在經(jīng)濟(jì)上是不可行的，此時(shí)電廠(chǎng)脫硝技術(shù)方案應(yīng)采用“原有燃燒技術(shù)+SCR”。

對(duì)于在役機(jī)組而言，滿(mǎn)足要求的改造前氮氧化物排放濃度和脫硝效率隨著機(jī)組服役年限的增加而增大，尤其在特別是在機(jī)組服役期限將滿(mǎn)時(shí)增大的尤為明顯。這是由于當(dāng)機(jī)組服役服役年限增加時(shí)，剩余服役年限降低，燃燒系統(tǒng)改造成本回收期縮短，年度分?jǐn)偝杀驹龃蟆?/p>

對(duì)于300 MW新投產(chǎn)機(jī)組，燃用普通煙煤，若低氮燃燒技術(shù)改造后能夠?qū)崿F(xiàn)的氮氧化物濃度排放濃度為300 mg/Nm3時(shí)，則只有低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度在412 mg/m3及以上時(shí)，才應(yīng)考慮低氮燃燒技術(shù)改造；當(dāng)機(jī)組服役期限超過(guò)17年時(shí)，則只有低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度在726 mg/m3及以上，才應(yīng)考慮低氮燃燒技術(shù)改造。

3.2低氮燃燒技術(shù)改造成本影響下的低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性管理

低氮燃燒技術(shù)改造成本包括原有原有燃燒系統(tǒng)的折原有成本和改造部分的改造部分設(shè)計(jì)安裝成本。對(duì)于新投產(chǎn)機(jī)組原有燃燒系統(tǒng)的折原有成本為零。這里主要考慮改造部分改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性的影響。對(duì)于燃用煙煤的300 MW機(jī)組，改造部分改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本對(duì)滿(mǎn)足F=0時(shí)低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度要求CF=0變化見(jiàn)圖2。

圖2　改造部分改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本對(duì)低氮燃燒系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)可行性的影響

從圖2可知，當(dāng)機(jī)組服役年限一定，改造前SCR進(jìn)口處氮氧化物實(shí)際排放濃度C實(shí)際高于計(jì)算值CF=0時(shí)，位于曲面上方時(shí)，F(xiàn)>0，低氮燃燒技術(shù)改造在機(jī)組剩余服役年限內(nèi)所帶來(lái)的節(jié)約收益F2大于低氮燃燒系統(tǒng)改造成本函數(shù)值F1，具有技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性，此時(shí)電廠(chǎng)脫硝技術(shù)方案應(yīng)采用“低氮燃燒技術(shù)改造+SCR”；當(dāng)機(jī)組服役年限一定，改造前SCR進(jìn)口處氮氧化物實(shí)際排放濃度C實(shí)際低于計(jì)算值CF=0時(shí)，位于曲面下方時(shí)，F(xiàn)<0，低氮燃燒技術(shù)改造在機(jī)組剩余服役年限內(nèi)所帶來(lái)的節(jié)約收益F2不能夠彌補(bǔ)低氮燃燒系統(tǒng)改造成本函數(shù)值F1，不具有技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性，此時(shí)電廠(chǎng)脫硝技術(shù)方案應(yīng)采用“原有燃燒技術(shù)+SCR”。

此外，當(dāng)機(jī)組服役年限一定的情況下，低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度CF=0隨著改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本的增加而增大，尤其在機(jī)組服役期限將滿(mǎn)，成本回收期較短時(shí)增大的尤為明顯。氮氧化物排放濃度CF=0隨機(jī)組服役年限的增加而增大，尤其在改造部分改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本較大時(shí)增大的尤為明顯。如在機(jī)組服役年限為10年時(shí)，改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本在20元/kW時(shí)，低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度CF=0在400 mg/Nm3；改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本在60元/kW時(shí)，低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度CF=0在541 mg/Nm3，變化141 mg/Nm3；而當(dāng)在機(jī)組服役年限為19年時(shí)，改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本在20元/kW時(shí)，低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度CF=0增大到742 mg/Nm3；改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本在60元/kW時(shí)，低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度CF=0增大到2 128 mg/Nm3，變化1 386 mg/Nm3。 此時(shí)，機(jī)組服役年限為19年與機(jī)組服役年限為10年時(shí)相比，改造部分設(shè)計(jì)、安裝成本在20元/kW和60元/kW時(shí)低氮燃燒技術(shù)改造前氮氧化物排放濃度CF=0分別增大了342 mg/Nm3和1 587 mg/Nm3。

3.3機(jī)組運(yùn)行狀況影響下的低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性管理

機(jī)組運(yùn)行狀況影響低氮燃燒技術(shù)改造收益產(chǎn)出函數(shù)值F2，主要體現(xiàn)在機(jī)組容量及年利用小時(shí)數(shù)兩個(gè)因素上。此兩因素對(duì)成本收益函數(shù)F的影響如圖3所示。

圖3　機(jī)組容量和機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)對(duì)低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性的影響

從圖3中(a)可以看出，當(dāng)機(jī)組容量一定時(shí)，隨機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)的增加，低氮燃燒技術(shù)改造成本收益函數(shù)值F增大，但增大的幅度逐漸降低。當(dāng)機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)相同的情況，隨機(jī)組容量增加，低氮燃燒技術(shù)改造成本收益函數(shù)值F逐漸增大，而且隨機(jī)年利用小時(shí)數(shù)增加，成本收益函數(shù)與機(jī)組容量曲線(xiàn)斜率逐漸增大，表明機(jī)組容量變化對(duì)低氮燃燒技術(shù)改造成本收益函數(shù)值F的影響在逐漸增大。提高機(jī)組容量等級(jí)和年利用小時(shí)數(shù)可提高低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性。隨著機(jī)組容量的增加，低氮燃燒技術(shù)改造成本投入會(huì)增加，但增加的幅度小于收益產(chǎn)出隨機(jī)組容量變化而增加的幅度，整體上低氮燃燒技術(shù)改造成本收益函數(shù)值F仍隨機(jī)組容量的增大而增大，技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性仍朝向有利的方向發(fā)展。因此，提高機(jī)組容量等級(jí)尤為重要，燃煤電廠(chǎng)應(yīng)優(yōu)先對(duì)大容量在役機(jī)組進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

從圖3中(b)可以看出，在滿(mǎn)足低氮燃燒技術(shù)改造成本收益函數(shù)值F=0情況下，機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)隨機(jī)組容量的增大而減小。但對(duì)于機(jī)組容量一定的情況下，隨機(jī)組服役年限增長(zhǎng)，機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)增大。如對(duì)于300 MW機(jī)組，在機(jī)組服役年限為10年時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過(guò)2 760 h時(shí)，可進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造；但在機(jī)組服役年限為15年時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過(guò)4 160 h時(shí)，才可進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造；對(duì)于200 MW機(jī)組，在機(jī)組服役年限為10年時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過(guò)3 030 h時(shí)，才可進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造；在機(jī)組服役年限為15年時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過(guò)4 370 h時(shí)，才可進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

這些表明在相同的服役年限內(nèi)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造時(shí)，小容量機(jī)組對(duì)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)的要求比大容量機(jī)組要高；對(duì)同一機(jī)組，服役年限越長(zhǎng)，低氮燃燒技術(shù)改造對(duì)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)的要求越高。因此，從企業(yè)的角度講，考慮低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性時(shí)要尤為關(guān)注機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)。

3.4低氮燃燒技術(shù)改造效果影響下的低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性管理

低氮燃燒技術(shù)改造效果主要表現(xiàn)為改造后氮氧化物排放濃度和脫硝效率，體現(xiàn)了低氮燃燒技術(shù)改造的技術(shù)水平。不同的改造效果影響改造的收益產(chǎn)出函數(shù)值F2的大小。因此，對(duì)不同改造效果下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，具體結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　改造效果對(duì)低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性的影響

從圖4中(a)可以看出，當(dāng)改造后氮氧化物排放濃度一定的情況下，隨著脫硝效率的增加，低氮燃燒技術(shù)改造成本收益函數(shù)值F增大，且增大的幅度不斷加大。當(dāng)脫硝效率一定的情況下，改造后氮氧化物排放濃度的增大，意味著改造前氮氧化物排放濃度增大，此時(shí)，技術(shù)改造前后氮氧化物排放濃度的下降絕對(duì)值增大，改造的成本收益函數(shù)值F增大。因此，對(duì)于同等技術(shù)水平低氮燃燒技術(shù)，與改造前氮氧化物排放濃度較低的機(jī)組相比，改造前氮氧化物排放濃度較高的機(jī)組比進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)可行性較好。如在改造后氮氧化物排放濃度為300 mg/Nm3的情況下，隨著脫硝效率從30%增大到40%時(shí)，成本收益函數(shù)值F由-29萬(wàn)元增加51萬(wàn)元，低氮燃燒技術(shù)改造在經(jīng)濟(jì)上由不可行轉(zhuǎn)變?yōu)榭尚?。?dāng)脫硝效率維持在30%時(shí)，改造后氮氧化物濃度從300 mg/Nm3增加至400 mg/Nm3即改造前濃度從429 mg/Nm3增加至571 mg/Nm3時(shí)成本收益函數(shù)值F由-29萬(wàn)元增加至5萬(wàn)元，低氮燃燒技術(shù)改造在經(jīng)濟(jì)上由不可行轉(zhuǎn)變?yōu)榭尚小?/p>

從圖4中(b)可以看出，當(dāng)機(jī)組設(shè)計(jì)壽命一定的情況下，隨著服役年限的增加，F(xiàn)=0曲線(xiàn)上移，對(duì)技術(shù)改造的脫硝效率要求提高，以提高技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)機(jī)組服役年限一定的情況下，隨機(jī)組設(shè)計(jì)壽命的增加，F(xiàn)=0曲線(xiàn)下移，對(duì)技術(shù)改造的脫硝效率要求降低，從經(jīng)濟(jì)性的角度，企業(yè)應(yīng)在保證安全的前提下盡可能的延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，以提高機(jī)組鍋爐進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性。

4結(jié)語(yǔ)

(1)燃煤電廠(chǎng)在役機(jī)組低氮燃燒技術(shù)改造并非一定要進(jìn)行。企業(yè)氮氧化物控制應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)性管理分析來(lái)確定是否應(yīng)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

(2)從低氮燃燒技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)性管理角度看，燃煤電廠(chǎng)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造時(shí)應(yīng)盡可能的控制改造部分的設(shè)計(jì)、安裝成本，保證低氮燃燒技術(shù)改造的技術(shù)水平。

(3)在役機(jī)組的低氮燃燒技術(shù)改造應(yīng)可能盡早的進(jìn)行，應(yīng)在安全的前提下盡可能的延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命、努力提高電廠(chǎng)機(jī)組的容量等級(jí)和年利用小時(shí)數(shù)。

(4)從經(jīng)濟(jì)管理角度講，燃煤電廠(chǎng)應(yīng)優(yōu)先對(duì)大容量機(jī)組、改造前氮氧化物排放濃度較高的機(jī)組進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

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(本文編輯：趙艷粉)

Economic Management of Low Nitrogen Combustion Technology Update in Coal-Fired Power Plant

GUO Tian-xiang1，WU Peng2，SUN Zhi-kuan3，ZHAO Yi1

(1. School of Environmental Science & Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003；2. School of Energy Power & Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003；3. Shenhua Guoneng Energy Group Co., Ltd., Beijing 010003)

Abstract:Economic management analysis model of low nitrogen combustion technology update was established on the basis of NOx control policies for coal-fired power plants in China. The analysis results showed that the economy of low nitrogen combustion technology update is influenced by various factors such as design and installation costs of technology update, technology level, boiler′s service life, unit capacity and annual utilization hours, NOx emission concentration before update. Low nitrogen combustion technology update should be preferred for coal-fired power plants, but not necessarily an economical selection, because the economy becomes poor with the increase of unit service life. Low nitrogen combustion technology update should be carried out for those units with large capacity, high annual utilization hours and high NOx emission concentrations before update.

Key words:low nitrogen combustion; technology upgrade; economic management; cost input; yield output

DOI：10.11973/dlyny201601023

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(916051203)；浙江省工業(yè)鍋爐爐窯煙氣污染控制工程技術(shù)研究中心開(kāi)放基金(2012B01)

作者簡(jiǎn)介：郭天祥(1982)，男，博士，講師，主要從事燃煤電廠(chǎng)脫硫脫硝技術(shù)方面的研究。

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-1256(2016)01-0103-07

Foundation items：the Fundamental Research Funds for the Central Universities(916051203); Zhejiang Provincial Engineering Research Center of Industrial Boiler & Furnace Flue Gas Pollution Control(2012B01)

收稿日期：2015-09-23