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4SNCR脱硝技术成本分析
4.1成本种类
该水泥公司SNCR脱硝工程成本主要分为建设成本和运行成本。工程建设投入约500万元,属于一次性支出成本,后期无新增费用。运行成本主要包括氨水以及水电的使用。其中氨水的使用成本占运行成本95%。通过调节氨水的使用量,降低NO的排放量,减少排污费的缴纳,可以对企业生产成本产生较大影响,因此本文中主要讨论氨水和排污费对生产成本的影响。
4.2排污费征收情况
排污费征收制度目的是促使企事业排污单位加强治理的意识从而能够达到保护环境的目的。国内外学者对排污费制度建立和缴纳进行了研究。2014年以来,国家、江苏省和南京市密集出台了多项规定来规范排污费征收规定,南京市大气污染物收费规范逐步细化,单价逐年增加(见表4)。
《水泥工业大气污染物排放标准》中规定,现有水泥企业于2015年7月1日开始执行新标准,即NOx排放浓度从800mg/m3降为400mg/m3。同时《南京市调整排污费征收标准实施细则》中提出排污费差别化收费。即NO排放浓度低于排放标准50%的按收费标准50%收取排污费;排放浓度在标准50%~80%之间(含80%),按收费标准的80%收取排污费,从而鼓励水泥企业降低NOx排放浓度。本文通过对比《水泥工业大气污染物排放标准》执行前后,即2015年4月份和8月份该水泥企业的生产及排污费缴纳情况来分析运行成本。
通过对比两个月排污费缴纳情况(见表5),发现由于新老排放标准的不同,NOx排污费缴纳金额相差近一倍。调阅该公司生产数据(见表6)发现,4月份吨熟料氮氧化物排污费成本为1.65元,8月份成本为2.47元。
吨熟料氮氧化物排污费成本上升原因主要为:(1)新废气排放标准的实施,降低了企业差别化收费减免的额度;(2)生产工况的不同导致废气排放量不同,加快废气排放流速可有效减少NOx排放浓度,但NO排放总量却会增加,导致排污费增加。
4.3氨水使用成本分析
该水泥企业SNCR脱硝工程采用的是20%氨水作为还原剂。经调研周边市场,20%氨水价格为550元/t。对比分析2015年4月份和8月份氨水使用情况(见表7),发现2015年4月吨熟料氨水成本为2.46元/t,8月份吨熟料氨水成本为2.31元/t。
分析发现不同NOx排放浓度下虽然吨熟料氨水使用量差别不大。氨水的使用量主要与窑内燃料型NOx反应情况有关,空气流速加快降低了氨水的使用量,但排污费成本大幅增加,使得总生产成本增加,同时流速加快提高了生产过程中的热损耗,进~步提高了企业的生产成本。
4.4优化方案
4.4.1排污费标准
2017年1月开始,南京市将执行更严格的排污费标准,NOx排污费单价上升至9元/kg。同时,我国于2018年1月1日将排污费改为环境保护税,NOx排放浓度低于排放标准50%的按收费标准50%收取排污费;排放浓度在标准50%一70%之间(含70%),按收费标准的75%收取排污费。
4.4.2水泥企业脱硝成本分析
该水泥企业分解炉内设有5套氨水喷枪,为了研究氨水喷入量对分解炉内脱硝效率的影响,通过调节分解炉内氨水喷射速率,将20%的氨水喷入,脱硝情况如图4所示。
如图4所示,在氨水喷人量达到0.7t/h时,NOx排放浓度达到国家标准;在氨水喷人量达到0.9t/h以上,NOx排放浓度低于320mg/m3,即排污费可以减免20%;根据趋势图,NOx排放浓度低于200mg/m3预计需要达到2t/h,即排污费可以减免50%。
调阅2017年1月该水泥企业生产情况,发现共生产25d,生产l4万吨水泥熟料,排放废气2.3亿标立方米。
以2017年1月份生产情况为例,通过图5分析发现,NO排放浓度在320mg/m3和300mg/m3时吨熟料增加成本最低。排放浓度在320mg/m3时,如工况异常易超过此排放限值导致不能减免排污费。因此,在2017年1月起新的排污费征收标准实施后,水泥企业将NO排放浓度控制在300ms/m左右有利于企业成本控制,同时降低了氨水喷射量。
4.4.3环境保护税影响分析
根据环境保护税税目税额表显示,大气污染物每污染当量税额为1.2—12元,即1.26—12.6kg。目前南京市已实施的排污费,未来环保税在此基础上较难降低。因此以2017年1月该公司生产情况为条件,分析税额为9、10、11、12、12.6元/kg,NOx排放浓度为200、250、280、300、400mg/m3时对企业生产成本的影响。
由图6和图7所示,环保税额为9kg和10元/kg时,NOx排放浓度为280mg/m3时,脱硝成本较低,分别为5.94元/t和6.28元/t;当环保税额大于10元/kg时,NOx排放浓度为200mg/m3时,脱硝成本较低,分别为6.52元/t、6.68元/t和6.78元/t。由于企业经济效益最大化和环保减排存在冲突。因此,在环境保护税实施后,南京市可以将税额调至11元/kg,从而促进水泥企业自觉进行进一步脱硝,最大限度降低NOx的排放。
4.4.4优化建议
该水泥企业近三年年生产熟料约170万吨。经查阅资料,2016年1月至今,水泥熟料价格在77~110t之间。根据上述分析,环保税额从9kg提升至11元/kg,虽然能够最大限度降低NOx排放,但该公
司熟料增加成本0.58元/t,年增加生产成本近98.6万元。为了提高水泥企业脱硝积极性,可以根据火电行业超低排放的要求,在提高环保税额同时强制要求企业NOx排放低于200mg/m,同时给予电价补贴和提高企业环境评价等级等方式实施。
5结论
(1)分解炉内温度一般在850℃至950℃之间,在此区问随着温度的升高,NOx的排放量逐渐增大。水泥企业通过采取SNCR脱硝技术,NOx排放浓度能满足《水泥工业大气污染物排放标准》的要求;
(2)环境管理过程中,氨水使用成本和排污费成本对水泥熟料成本影响最大。环境税法实施前,该水泥企业通过脱硝将NO排放浓度控制在300mg/m。左右,生产成本降至最低,即吨熟料生产成本为5.94元;
(3)环境税法实施后,将NOx税额提高至l1kg能最大限度促进企业降低NO的排放,即排放浓度达到200mg/m3以下。同时可以通过电价补贴和提高企业环境评价等级等方式提高水泥企业脱硝积极性。
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