基于寿命周期成本的炼化环保项目后评价研究

陶卫君 秦丽娟

(中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司，834003)

近年来，随着国家环保治理力度的加大，炼化企业环保资金投入力度也越来越大，一大批炼化环保项目投入运行。如何客观、科学地对这些炼化环保项目的投资成效进行项目后评价，总结经验和教训，为今后炼化环保项目投资管理提供借鉴，更好地发挥炼化环保项目的投资效益，成为炼化环保项目投资管理中亟需解决的问题［1－4］。

1 炼化环保项目后评价体系介绍

1.1 炼化环保投资项目的特点

相比其他炼化投资项目，炼化环保投资项目具有自身的特点。从项目功能目标看，炼化环保投资项目的功能目标主要是污染减排、环境隐患整改或风险防范，一般情况下，炼化环保项目投资项目的经济效益并不显著，其投资效益主要体现在项目产生的环境效益和社会效益。从项目寿命周期内的费用构成看，根据建成的炼化环保项目的实际运行情况，炼化环保投资项目在整个寿命周期内的运行、维护、检修、改造等使用成本要远大于它的建设成本。因此，对于炼化环保项目投资管理，在满足项目功能目标的同时，要加强项目寿命周期成本(Life Cycle Cost，简称LCC)优化管理，不仅要考虑项目建设成本，还应该考虑项目在寿命周期内的使用成本，要统筹兼顾项目寿命周期内功能与费用的平衡。

1.2 基于LCC的炼化环保投资项目后评价

从项目寿命周期成本管理的角度，炼化环保投资项目的后评价主要考察项目功能目标实现程度和项目寿命周期成本优化2个方面的指标。

项目功能目标实现程度评价主要考察项目前期目标、工程建设目标以及投资效果目标的实现程度。其中，项目前期目标评价主要考察项目立项依据是否充分，项目建设时机是否合适，工艺技术选择、工程方案设计等前期决策管理是否科学，尤其是在进行工艺技术和工程设计方案比选时，是否将各种技术指标与投资费用、使用费用等经济指标结合在一起，进行定量的综合比较，从而确定对该项目最适当的技术和方案。工程建设目标评价主要考察工程设计方案是否具有可施工性，是否严格控制了大的设计变更，设备材料的设计选型是否充分进行了性能和费用的综合比较，项目管理是否严格控制了工程施工质量、进度、造价之间的平衡，工程竣工整体质量是否达到要求，工程项目是否具有一定的创新成果，是否应用了新工艺、新技术、新设备、新材料。投资效果目标评价主要考察装置投入运行后是否实现了长周期平稳可靠运行，各项技术经济实际指标是否达到或超过设计水平，污染物排放浓度等环保指标是否达标，项目实施后产生的经济效益、环境效益、社会效益是否达到预期的目标。

项目寿命周期成本优化评价主要考察项目建设成本和项目寿命周期内使用成本两方面的整体优化程度。评价标准不再局限于单一的项目建设成本控制指标，而是把项目投入运行后寿命周期内的使用成本指标也纳入后评价指标体系当中。事实上，项目的建设成本和寿命周期内的使用成本有着密切的联系，项目规划、设计阶段的工艺技术选择、工程方案设计、设备材料选型采购决策不仅直接决定项目建设成本，也基本决定了项目寿命周期内的使用成本，包括装置正常运行成本、维护和检修成本、改造成本等。因此，项目建设成本控制优化评价不仅要考察在项目规划、设计、施工阶段工程造价的控制情况，还要考察在工艺技术方案、工程设计方案、设备材料选型方案的比选决策中是否进行了寿命周期成本分析，是否考虑了项目投运后在整个寿命周期内的使用成本。项目寿命周期内使用成本优化评价主要考察项目投运后装置运行成本、维护和检修成本、改造成本等方面的实际情况和优化策略，以及对项目寿命周期成本的影响程度。

在项目功能目标实现程度评价和项目寿命周期成本优化评价的基础上，综合上述两方面后评价结果，得出炼化环保项目综合评价结论，基于LCC的炼化环保项目后评价指标体系见图1。

图1 基于LCC的炼化环保项目后评价指标体系

2 案例分析

2.1 项目概况

中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司(以下简称克拉玛依石化分公司)热电厂烟气脱硫项目是环保治理专项投资项目。根据《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2003)［5］规定，2010年 1月 1日起，电厂锅炉烟气二氧化硫最高允许排放的质量浓度第1时段为1 200 mg/m3、第2时段为400 mg/m3。克拉玛依石化分公司热电厂现有的1#炉、2#炉排放的烟气执行第1时段标准，3#炉、4#炉执行第2时段标准。为确保在国家规定时间段内实现烟气达标排放，克拉玛依石化分公司热电厂对烟气脱硫环保投资项目进行立项。2007年3月20日克拉玛依石化分公司委托大唐环境科技工程有限公司编制《中国石油克拉玛依石化分公司热电厂煤粉锅炉增设烟气脱硫工程可行性研究报告》，2008年4月可行性研究报告编制完成，上报中国石油天然气股份有限公司炼油与化工分公司(以下简称炼油与化工分公司)，因项目总投资小于5 000万元，克拉玛依石化分公司代表炼油与化工分公司下达可行性研究报告的批复(油克石化计〔2008〕22号)，计划实施时间:2008—2009年。2008年10月，与A环保工程有限公司签订本项目设计、采购、施工(简称EPC)合同，2009年4月项目开工建设，11月7—13日完成系统调试，12月19日开始进行168 h试运行，12月30日工程竣工验收。

2.2 项目功能目标实现程度评价

2.2.1 前期工作目标评价

该项目在前期工作决策脱硫工艺技术选择过程中，克拉玛依石化分公司通过项目可行性研究、与设计单位和工程单位进行技术交流、实地调研等多种方式，从工艺技术成熟度、脱硫剂资源供应、脱硫副产品的处理、脱硫过程二次污染、建设成本、运行成本等方面对石灰石－石膏法、氨水－硫酸铵法等不同工艺技术方案进行了反复、充分的比较。考虑到石灰石的来源和石膏的再利用问题，同时炼油脱硫车间脱硫剂氨水资源丰富，决定本项目的脱硫工艺技术方案选用氨水－硫酸铵法，脱硫过程中不产生废气和废水，副产物硫酸铵可直接作为化肥出售，用于农业生产［6－9］。

在工程方案设计决策过程中，克拉玛依石化分公司从脱硫后净烟气二氧化硫浓度、脱硫效率、硫酸铵品质、氨逃逸量等技术指标，以及液氨耗量、工艺水消耗量、耗电量等运行成本指标，对参与投标的3家工程公司的设计方案进行了充分比较，最终选择了A环保工程有限公司为该项目的EPC总承包单位。

2.2.2 工程建设目标评价

在工程设计方面，业主方在对该项目EPC总承包商——A环保工程有限公司的工程设计方案的审查过程中，没有及时发现设计的不合理之处。在该工程设计方案中，4台130 t/h煤粉锅炉合用1套脱硫装置，脱硫部分采用浓缩塔和吸收塔的“双塔”结构设计，但是浓缩塔的塔直径设计偏小，导致浓缩塔的烟气处理负荷高，塔内烟气流速过快，影响蒸发浓缩效果;浓缩塔与吸收塔的联络烟道水平距离设计偏短，烟气经过该段烟道时不仅流场混乱，而且流速极高，超过了除雾器的正常工作范围，除雾效果极不理想;硫酸铵后处理系统设计不合理，在试运行中发现后处理部分不能连续运行，不得不重新设计改造。

在设备材料选型方面，主体装置脱硫浓缩塔和吸收塔防腐内衬材料选用了奥地利进口的带铆钉的BEKA新型聚丙烯材料，整体防腐效果较好，但是硫酸铵后处理系统选用的316 L不锈钢蒸发结晶器受浆液的腐蚀及冲刷，设备腐蚀磨损快，更换频率非常高，难以保证设备的长周期运行。吸收塔顶部选用的国产折流板除雾器除雾效果差，无法有效去除脱硫后净烟气中的液滴。

在工程施工管理中，业主方和监理方对EPC总承包商的工程施工缺乏监督，工程承包方为了保证整个工期的施工进度，在浓缩塔和吸收塔防腐内衬PP板包衬施工过程中，没有严格按照PP材料焊接工艺相关标准施工，PP板焊接不严，施工之后也没有按照设计要求和技术标准做相应的检测，以至于装置投入试运行后，脱硫浆液从焊缝渗漏，腐蚀设备。

2.2.3 投资效果目标评价

脱硫装置投入运行后，经当地环保部门检测，脱硫后排放烟气中二氧化硫、粉尘、氮氧化物浓度均达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2003)的要求。该项目建成之后实现了二氧化硫等污染物减排目标，每年减少的二氧化硫排放量超过2 kt、减少粉尘排放量超过150 t，明显改善了新疆克拉玛依地区的空气质量，缓解了企业环保的压力。

2010年 11月 24—28日，第三方检测机构——南京电力设备质量性能检验中心对该项目烟气脱硫系统进行性能检测标定。检测结果显示，3台锅炉运行和两台锅炉运行下脱硫效率平均值分别为96.3%，96.1%，均超过了95%的设计值。脱硫副产品硫酸铵品质符合化肥标准《硫酸铵》(GB535—1995)合格品标准。烟气脱硫装置运行性能指标检测情况见表1。

表1 烟气脱硫装置运行性能指标检测情况

脱硫装置投入运行后出现的问题主要有:从吸收塔顶部湿烟囱排放的湿烟气拖尾在500～1 500 m，根据风力大小，拖尾长度不同，烟羽现象明显，持续时间在10～30 min，烟羽下游较近的范围内出现烟囱雨。在4台锅炉同时运行情况下，塔内烟气流速非常高，气液夹带量大，烟囱雨现象非常明显;由于吸收塔除雾器除雾效果差，不能有效去除净烟气中的液滴，根据第三方检测机构的标定及设计审核，吸收塔除雾器没有达到性能指标要求。

对湿烟囱出口净烟气颗粒物进行检测发现，在3台锅炉运行条件下，烟气脱硫系统出口颗粒物的质量浓度为470.7 mg/m3，其中，硫酸铵气溶胶质量分数为78.4%，总氮质量分数为17.0%，亚硫酸铵质量分数为0.37%，亚硫酸氢铵质量分数为0.30%。可以看出脱硫烟气中硫酸铵气溶胶含量非常高，随脱硫后的净烟气从湿烟囱排出，对环境形成的二次污染不可忽视。

由于从除尘系统过来的原烟气中各种杂质成分含量偏高，浆液的腐蚀及冲刷性强，对设备的损坏程度大，设备配件更换频率高，尤其是硫酸铵后处理系统的蒸发结晶器在不到一年的时间内，腐蚀和磨损严重，多次发生泄露，由最初封堵几根换热管直至报废，导致后处理系统无法长周期连续运行。

2.3 项目寿命周期成本优化评价

2.3.1 项目建设成本优化评价

该项目的前期决策过程中在寿命周期成本优化方面的工作不够深入细致，工艺技术选择和工程建设方案没有对不同方案的寿命周期成本进行全面的比较。在脱硫工艺技术选择决策方面，对湿式氨法脱硫过程中形成的气溶胶污染考虑不足，因此项目建成后一直受到气溶胶二次污染的困扰，没有找到好的解决办法。在项目建设成本控制方面，尽管采用了EPC总承包模式，EPC总承包合同价格与比可行性研究批复的价格相比有所下降，工程造价得到了一定的控制，但是在工程设计方案中几个重大设计失误，包括浓缩塔的塔直径设计偏小、浓缩塔与吸收塔的联络烟道水平距离设计偏短、硫酸铵后处理系统设计不合理等设计问题，设备选型过程中蒸发结晶器、折流板除雾器等设备选型不合理的问题，以及工程施工过程中浓缩塔和吸收塔防腐内衬PP板焊接不严的施工质量问题在装置运行中不断暴露出来，导致脱硫装置无法长周期连续运行，检修维护成本大大增加。

2.3.2 项目使用成本优化评价

烟气脱硫装置的运行成本包括液氨、工艺水、耗电量、冷却循环水、蒸汽、压缩空气等成本，收益主要来自脱硫副产品硫酸铵销售收入。按照表1中3台锅炉运行的数据，单价按照液氨2 500元/t，工艺水1元/t，厂用电0.36元/kW·h，脱硫装置运行时间按每年8 000 h计算，脱硫装置年运行成本595.5万元，再加上冷却循环水、蒸汽、压缩空气的运行成本，年运行成本超过600万元。脱硫副产品硫酸铵销售价格按500元/t，运行时间按每年8 000 h计算，年收益为312万元左右。装置运行成本远远超过硫酸铵销售收入，按照30年的项目设计寿命周期计算，运行成本比收益高出近亿元，压力非常大。

2.4 项目综合评价

综合上述分析，该项目在功能目标实现程度方面，前期工作开展比较扎实，但是EPC总承包商在工程方案设计、设备材料选型以及工程施工方面均存在一些不合理的做法。从装置投入运行后的实际运行效果看，基本实现了二氧化硫等污染物达标排放的目标。在项目寿命周期成本优化方面，该项目在前期决策过程中寿命周期成本优化工作还不够深入细致，尽管采用了EPC总承包模式控制了工程造价，但是在工程设计方案中几个重大设计失误使装置投入运行后检修维护成本大大增加，从装置投入运行后第三方检测标定数据看，项目运行成本压力非常大，对脱硫装置进行技术改造的费用非常大。

3 结语

从寿命周期成本管理的角度，对炼化环保项目进行后评价是一种新的项目后评价方法的尝试，从项目功能目标实现程度和项目寿命周期成本优化两个方面能够比较全面的考察炼化环保项目的投资成功程度。从案例分析中可以看出，炼化环保投资项目在前期决策、设计、建设过程中要加强项目寿命周期成本分析，在满足项目功能目标的前提下，优化项目建设方案，使项目建设成本和寿命周期使用成本达到整体最优化。

［1］周若洪，段国华.中国石化项目后评价工作十年——经验与启发［J］.当代石油石化，2007，(15)4:7 －10.

［2］方兴君.做好项目独立后评价的思考与体会［J］.石油规划设计，2009，20(1):41 －43.

［3］毛春屏.石化企业投资项目后评价特点及案例分析［J］.石油化工技术与经济，2009，25(6):14 －18.

［4］王月.石油化工投资项目后评价众素例合析［J］.当代石油石化，2004，(12)4:32 －35.

［5］环境保护部.GB13223—2003火电厂大气污染物排放标准［S］.北京:中国标准出版社，2003.

［6］李援，申满对，林大泉.中国石油化工集团公司烟气脱硫装置的现状分析及建议［J］.化工环保，2010，30(3):187 －191.

［7］徐长香，傅国光.氨法烟气脱硫技术综述［J］.电力环境保护，2005，21(2):17 －20.

［8］傅国光，徐长香.资源回收型湿式氨法烟气脱硫技术［J］.中国环保产业，2010(9):29－34.

［9］何翼云.氨法烟气脱硫技术及其进展［J］.化工环保，2012，32(2):141－144.