上海市燃煤電廠實(shí)施煙氣脫硫的綜合經(jīng)濟(jì)分析

1、摘要：上海市2006年-2008年環(huán)境保護(hù)和建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃中提出，未來三年全市將有11家電廠35臺(tái)共約650.8萬kW的燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施煙氣脫硫。文章結(jié)合上海市實(shí)際，提出一系列假定條件，在此基礎(chǔ)上，考慮SO2減排的作用及脫硫產(chǎn)物的利用等方面，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等角度對上海市650.8萬kW燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施濕法煙氣脫硫的成本、效益進(jìn)行了綜合分析。關(guān)鍵詞：煙氣脫硫，脫硫石膏，經(jīng)濟(jì)分析，效益Abstract: According to the requirements of Shanghai Environmental Three-year Action Plan (20062008), 35 coal

2、-fired generating sets about 6,508 MW in total in11 power plants in Shanghai will be equipped with flue gas desulfurization (FGD) installations. On the basis of some assumed conditions on the context of the actuality in Shanghai, considering the SO2 emission reductions and FGD gypsum application, th

3、e thesis analyzes the cost and benefit of FGD of above 6,508 MW coal-fired generating sets from environmental and economical perspective.Key Words: flue gas desulfurization(FGD); FGD gypsum; economic analysis; benefit 1          概況根據(jù)“上海市2006年-2008年環(huán)境

4、保護(hù)和建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃”，未來三年將有11家電廠34臺(tái)共約650.8萬kW的燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施煙氣脫硫，包括外高橋電廠的2×300MW機(jī)組、石洞口電廠的4×300MW機(jī)組、吳涇第二電廠2×600MW機(jī)組等。其中外高橋電廠一期300MW1號燃煤機(jī)組煙氣脫硫裝置已于2005年12月30日成功完成168小時(shí)的試運(yùn)轉(zhuǎn)并通過驗(yàn)收，于12月31日起正式投入調(diào)試運(yùn)行。國內(nèi)外煙氣脫硫的方法有很多，但一般來說，對于較大機(jī)組，石灰石-石膏法即濕法脫硫方法被認(rèn)為是當(dāng)今世界較為成熟可靠、使用最廣泛、效益-費(fèi)用比較高的主流方法。上海市燃煤電廠均考慮使用濕法脫硫方式。本文從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等角度對上

5、海市650.8萬kW燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施濕法煙氣脫硫的成本、效益情況進(jìn)行綜合分析。2          經(jīng)濟(jì)分析的依據(jù)與參數(shù)為方便估算，特根據(jù)煙氣脫硫裝置市場現(xiàn)狀，參考國內(nèi)外電廠煙氣脫硫?qū)嵗绕涫且淹度脒\(yùn)行的上海市外高橋電廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)狀運(yùn)行參數(shù)，對相關(guān)數(shù)據(jù)作出如下假設(shè)或界定：(1)     假設(shè)上海市2006-2008年650.8萬kW燃煤發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間5500小時(shí)，使用的煤含硫量為0.8%，發(fā)電煤耗350g/kW·h；(2)  

6、0;  考慮國產(chǎn)化率的提高，使用的濕法煙氣脫硫裝置脫硫效率90%，總投資以300元/kW計(jì)，貸款比例80%，貸款年限10年，貸款利率以6%計(jì)，10年等額還本；(3)     石灰石：每萬kW機(jī)組耗量約0.1t/h，價(jià)格45元/t；水：每萬kW機(jī)組耗量約1.5t/h，價(jià)格以工業(yè)水價(jià)格計(jì)，即約0.65元/t；蒸汽：每萬kW機(jī)組耗量約0.15t/h，價(jià)格80元/t；電：脫硫電耗以總發(fā)電量的1.5%計(jì)，電價(jià)計(jì)為0.2元/kW·h；(4)     職工工資以55000元/人·年計(jì)，正常運(yùn)行所需技

7、術(shù)及研究人員以平均10人/臺(tái)機(jī)組計(jì)(共34臺(tái)機(jī)組)；(5)     固定資產(chǎn)折舊年限10年；設(shè)備維修費(fèi)用按平均每年占脫硫總工程造價(jià)的2%計(jì)。3          經(jīng)濟(jì)成本分析脫硫經(jīng)濟(jì)成本主要包括固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行費(fèi)用兩方面。根據(jù)上文設(shè)定的假設(shè)條件，上海市電廠650.8萬kW燃煤機(jī)組安裝煙氣脫硫裝置的總投資約為19.524億元，按80%的貸款比例計(jì)，則貸款額共約為15.62 億元。運(yùn)行費(fèi)用主要包括生產(chǎn)成本、運(yùn)營費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用和其他費(fèi)用1。其中生產(chǎn)成本指的是原輔材料、能

8、源資源的成本(石灰石、水、蒸汽、電等)；運(yùn)營費(fèi)用包括固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、修理費(fèi)用、工資與福利等；財(cái)務(wù)費(fèi)用主要指貸款利息；其他費(fèi)用以上述費(fèi)用總和的10%計(jì)算。根據(jù)上述參數(shù)界定，可得出運(yùn)行費(fèi)用各項(xiàng)組成部分的數(shù)值，詳見表1。    表1  脫硫設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用分析 由此可見，在上海所處背景下，依據(jù)上述假設(shè)條件，脫硫設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用以生產(chǎn)成本和運(yùn)營費(fèi)用為主；從各分項(xiàng)來看，總運(yùn)行費(fèi)用中比例最大的組成部分依次為固定資產(chǎn)折舊、用電費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用等，分別占總運(yùn)行費(fèi)的37.41%、20.57%、9.88%，這三項(xiàng)的比例總和約達(dá)70%。從上述運(yùn)行費(fèi)用構(gòu)成中可以看出，

9、上海市電廠濕法煙氣脫硫設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用與設(shè)備總投資額、電及蒸汽等原輔料消耗量及其價(jià)格、貸款比例及利息額等因素之間存在較大的正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)上述計(jì)算，上海市這幾家電廠650.8萬kW燃煤機(jī)組上煙氣脫硫設(shè)施后平均每年約增加發(fā)電成本5.22億元，單位發(fā)電成本平均約增加0.015元/kW·h。4          環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益分析4.1      節(jié)省排污費(fèi)按照每度電350g原煤發(fā)電煤耗、0.8%的煤含硫量、90%的SO2轉(zhuǎn)化率計(jì)算，650.8萬kW機(jī)組上

10、脫硫裝置后每年SO2處理量約達(dá)18.04萬噸，按90%的脫硫效率計(jì)，則脫硫設(shè)施共可削減約16.24萬噸的SO2排放。按上海市目前SO2排污費(fèi)0.63元/kg計(jì)，則650.8萬kW機(jī)組上脫硫后每年可節(jié)省SO2排污費(fèi)用約1.02億元。此外，脫硫裝置可在脫硫的同時(shí)減少NOx、粉塵等污染物的排放，在很大程度上有助于改善大氣環(huán)境質(zhì)量。4.2      脫硫產(chǎn)物利用效益濕法脫硫方式下，每處理1噸SO2理論上約產(chǎn)生2.7噸脫硫石膏(二水石膏)?？紤]到產(chǎn)生的石膏中可能含有某些雜質(zhì)等因素，以1:3計(jì)，則上海未來三年650.8萬kW機(jī)組上脫硫裝置后，共可產(chǎn)生約54

11、.12萬噸的脫硫石膏。目前上海市正從多方面開展對電廠脫硫石膏綜合利用的研究與實(shí)踐工作，從文獻(xiàn)與實(shí)地調(diào)研、專家訪談、物料測試等結(jié)果來看，脫硫石膏的特性較優(yōu)，可用于石膏板制作、水泥緩凝劑等，其市場前景良好。脫硫石膏價(jià)格目前還處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與供求關(guān)系、質(zhì)量、電廠地理位置等均有很大聯(lián)系，現(xiàn)狀價(jià)格一般約在2560元/噸。若按50元/噸的價(jià)格計(jì)算，則650.8萬kW機(jī)組上脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏共可使電廠獲得每年0.27億元的經(jīng)濟(jì)收入。4.3      環(huán)境效益上海市大氣環(huán)境質(zhì)量總體情況較好，但仍有待改善，大氣污染對人體健康等仍有一定的影響。研究表明2，上海市

12、2000年由于大氣污染而造成的健康損失約占當(dāng)年GDP的1.6%。而其中燃煤大氣污染(主要為SO2和顆粒物)是除了汽車尾氣污染以外的主要大氣污染。若上海市2006-2008年不對這650.8萬kW的燃煤機(jī)組實(shí)施煙氣脫硫，每年將因此多排放16.24萬噸SO2，以及NOx、粉塵等其他污染物的排放，增加大氣中污染物的量及濃度，對人體健康、農(nóng)作物以及環(huán)境質(zhì)量等造成極大的損害，帶來嚴(yán)重?fù)p失。SO2是一種有毒氣體，患有心臟病和呼吸道疾病的人對這種氣體最為敏感，還常跟大氣中的飄塵結(jié)合在一起，進(jìn)入人和其它動(dòng)物的肺部，或在高空中與水蒸氣結(jié)合成酸性降水，對人和其它動(dòng)植物造成危害?？諝庵蠸O2濃度只有1PPM時(shí)，會(huì)使

13、人產(chǎn)生被壓迫的不適感；濃度達(dá)到8PPM時(shí)，人就會(huì)感到呼吸困難；濃度達(dá)到10PPM時(shí)，咽喉纖毛就會(huì)排出粘液。1989年科學(xué)研究人員對北京的兩個(gè)居民區(qū)作了大氣污染與死亡率的相關(guān)值研究3，結(jié)果表明，大氣中SO2的濃度每增加1倍，總死亡率增加11%；總懸浮物顆粒物濃度每增加1倍，總死亡率增加4%。根據(jù)潘小川、Kristin Aunan等專家2004年所做的研究#，大氣中SO2濃度增加1g/m3，將使呼吸系統(tǒng)疾病死亡人數(shù)增加0.1%、心血管疾病死亡人數(shù)增加0.04%(同前)；另有研究表明，大氣中SO2濃度增加1g/m3，還將使肺癌死亡率增加34.43例/10萬人4。因此，SO2排放可能對人體健康和生命造

14、成影響，從而引發(fā)疾病和死亡，帶來門診損失、住院損失、誤工損失、陪護(hù)損失等健康損失；同時(shí)也可能造成農(nóng)作物減產(chǎn)、生物多樣性減少等危害。綜上，上海市650.8萬kW機(jī)組上脫硫?qū)⒖杀苊庵卮蟮慕】祿p失、農(nóng)業(yè)損失與生態(tài)破壞，改善上海市大氣環(huán)境質(zhì)量，具有極大的環(huán)境與社會(huì)效益。4.4      延伸效益上海市電廠實(shí)施濕法煙氣脫硫，產(chǎn)生的產(chǎn)物為脫硫石膏。相對于其他煙氣脫硫方式而言，這種產(chǎn)物更易于利用，且利用價(jià)值比較高，利用前景也比較喜人，因此將帶動(dòng)上海市與脫硫石膏利用相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提供新的就業(yè)崗位，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益。同時(shí)，對脫硫石膏的利用可以在一定程度上減

15、少對天然石膏礦產(chǎn)資源的開采利用，避免資源價(jià)值流失，并避免了石膏開采、運(yùn)輸過程中引發(fā)的水土流失、生態(tài)破壞、環(huán)境污染等問題。因此，由于礦產(chǎn)資源、生態(tài)環(huán)境所具有的特殊價(jià)值，電廠在脫硫的同時(shí)，也間接避免了此類環(huán)境成本。5          綜合經(jīng)濟(jì)分析綜上所述，上海市2006-2008年對650.8萬kW燃煤機(jī)組實(shí)施煙氣脫硫的綜合經(jīng)濟(jì)成本-效益分析詳見表2。表2  綜合經(jīng)濟(jì)成本-效益分析序號類別數(shù)量(億元/年)1成本固定資產(chǎn)投資共19.524億元2運(yùn)行成本生產(chǎn)成本(原輔料、能源等成本)1.703運(yùn)營費(fèi)用

16、(工資福利、折舊、維修等)2.534財(cái)務(wù)費(fèi)用(貸款利息)0.525其他費(fèi)用0.476效益經(jīng)濟(jì)效益節(jié)省SO2排污費(fèi)1.027脫硫石膏銷售0.278環(huán)境效益減少SO2等污染物排放，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，避免人體健康、生命以及農(nóng)作物、生態(tài)等損害9延伸效益促進(jìn)與脫硫石膏利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造社會(huì)效益10產(chǎn)物利用可間接避免礦產(chǎn)資源價(jià)值流失，減少生態(tài)破壞 由上述分析可以發(fā)現(xiàn)，燃煤電廠煙氣脫硫的固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行費(fèi)用均較大，而脫硫產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益相對較小，其效益更多地體現(xiàn)在無法直接以貨幣衡量的環(huán)境效益、社會(huì)效益上。6       

17、;   相關(guān)問題的說明與思考(1) 分析結(jié)果的不確定性由于本文的成本分析結(jié)果是以一系列條件與參數(shù)的假設(shè)或界定為基礎(chǔ)得出的，存在特定性，每個(gè)參數(shù)的改變都可能導(dǎo)致分析結(jié)果的差異。一方面，各個(gè)電廠的實(shí)際情況差異較大，包括采用的設(shè)備、貸款比例、人員工資福利水平、修理率等，此外不同電廠所使用的能源的來源不同也可能導(dǎo)致較大成本差異(如有些電廠使用自備水廠提供的水)，因此各個(gè)電廠的脫硫經(jīng)濟(jì)成本并不是確定的。另一方面，各種原料、能源的價(jià)格與不同時(shí)間市場供應(yīng)等因素有關(guān)，可能隨時(shí)間變化存在較大波動(dòng)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本的不確定性。此外，從長期來看，由于脫硫設(shè)施的使用年限一般長于本文設(shè)定的折舊及貸款年限

18、(10年)，因此，當(dāng)繳完貸款并完成固定資產(chǎn)折舊攤銷后，每年的脫硫經(jīng)濟(jì)成本將有較大程度的降低(按照本文的一系列假定條件，至少降低45%)。(2) CO2的排放濕法煙氣脫硫方式下，每處理1噸SO2理論上將排放約0.7噸的CO2。目前全球氣候變化問題正逐漸受到關(guān)注，如何在降低燃煤電廠SO2等污染的同時(shí)，不造成其他污染，并保持環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，是需要進(jìn)一步研究解決的問題。(3) 環(huán)境效益的量化目前，環(huán)境作為一種特殊資源的價(jià)值正越來越受到人們的重視，如何將環(huán)境損失或效益的價(jià)值進(jìn)行貨幣化，并將其納入到經(jīng)濟(jì)分析中去，是當(dāng)前環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)者們正著力研究解決的問題。這種貨幣化需要較大的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支持及人力、物力的投入，同時(shí)需要確立各種適用于國情與各地實(shí)際情況的劑量反應(yīng)關(guān)系，有待進(jìn)一步研究。&