火電廠環(huán)保設(shè)施的優(yōu)化及節(jié)能措施

謝學(xué)軍

（湖南華潤(rùn)電力鯉魚江有限公司，湖南 資興 423400）

隨著我國(guó)環(huán)境問題的日益突出，節(jié)能環(huán)保措施及重大污染企業(yè)的整治在現(xiàn)階段的國(guó)家發(fā)展中逐漸受到重視，關(guān)于火電廠的環(huán)保節(jié)能改造，在國(guó)家《電力發(fā)展十三五規(guī)劃》報(bào)告中明確提出了“加快煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)清潔有序發(fā)展”的指導(dǎo)性要求，因此火電企業(yè)必須進(jìn)行系列的生產(chǎn)技術(shù)改革，以達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的，只有如此，才能實(shí)現(xiàn)火電企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1 火電廠污染源及主要染物排放物

火電廠是利用煤炭發(fā)熱來(lái)獲取電能的方式生產(chǎn)，因此在火電廠生產(chǎn)過程中，最主要的污染包括廢氣污染、水污染、固體廢棄物污染、噪聲污染等。

廢氣污染主要是指在運(yùn)煤轉(zhuǎn)運(yùn)站、煤破碎間、燃料燃燒系統(tǒng)密相區(qū)底部排渣管排渣口、分離器下部的灰冷卻器排灰口、除塵器收集的塵排放口等處產(chǎn)生的揚(yáng)塵，煙囪排出的廢氣內(nèi)含有的二氧化硫、氮氧化物及一氧化碳等污染氣體。

水污染主要是指來(lái)自鍋爐的排污水、化學(xué)水處理間的廢水（廢酸、堿）、輸煤系統(tǒng)沖洗水、沖灰渣廢水、煤場(chǎng)雨水和少量的生活污水等。

固體廢棄物污染主要是指大量燃料煤和石灰石在使用過程中，產(chǎn)生的大量塵灰和爐渣。

噪聲污染主要是指火電廠采用較大型的引風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、水泵、汽輪發(fā)電機(jī)組以及為了保護(hù)設(shè)備安全所設(shè)置的超壓排氣管、破碎機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的噪聲影響周圍環(huán)境，其噪聲源值一般都為中頻強(qiáng)噪聲，其值在95～110 dB（A）之間。

2 火電廠環(huán)保設(shè)施

2.1 循環(huán)流化床鍋爐

為了減少鍋爐廢氣對(duì)環(huán)境的污染，鍋爐采用循環(huán)流化床添加石灰石燃燒技術(shù)，這種技術(shù)煤燃燒完全、低磨損、高溫分離、灰循環(huán)。采用這一技術(shù)，煤燃燒溫度一般控制在850～950 ℃之間，使得煤中硫份轉(zhuǎn)化為CaSO4的效率最佳，采用爐內(nèi)干法脫硫和爐外煙氣脫硫，爐內(nèi)脫硫當(dāng)Ca/S為2.0時(shí)，脫硫效率按60%計(jì)；爐外煙氣脫硫鈣硫比為1.2：1時(shí)，脫硫效率按75%計(jì)，總脫硫效率高達(dá)90%以上，煙囪出口SO2排放濃度為159 mg/m3，按設(shè)計(jì)煙囪120 m高度和氣象資料計(jì)算，小于《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13271—2014）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高允許排放濃度上限值200 mg/m3要求。

采用循環(huán)流化床技術(shù)，煤的燃燒溫度低，因而燃燒過程中NOx的產(chǎn)生量非常少，初始排放濃度可控制在350 mg/m3以內(nèi)。采用選擇性非催化還原（SCR）脫除NOx技術(shù)，脫硝效率高達(dá)75%以上，煙囪出口NOx排放濃度87.5 mg/m3，小于《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13271—2014）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高允許排放濃度上限值200 mg/m3要求。

2.2 設(shè)置有效除塵設(shè)施

為了使熱電廠在生產(chǎn)過程中將排塵、揚(yáng)塵減到最少，采用除塵效率＞99.98%的布袋除塵器，使煙囪排出的廢氣中含塵量降到5.55 mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB 13271—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高允許排放濃度限值30 mg/m3。運(yùn)煤轉(zhuǎn)運(yùn)站及碎煤機(jī)室設(shè)有灑水除塵設(shè)施，各產(chǎn)塵點(diǎn)排塵均達(dá)到規(guī)范規(guī)定的要求。為了使熱電廠對(duì)周圍環(huán)境影響降到最低程度，設(shè)置了出口直徑為2.5 m，高為120 m的煙囪，使之稀釋到較小濃度。

2.3 噪聲的防治設(shè)施

噪聲的防治采用綜合治理方式，即首先從聲源上控制噪聲，聲源上無(wú)法根治的生產(chǎn)噪聲，則采取有效的隔聲、消聲、隔振等噪聲控制措施，例如：對(duì)主機(jī)和有關(guān)輔機(jī)要求生產(chǎn)廠家提供配套的隔聲罩和消聲器，將噪聲控制在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。鍋爐等排大氣口處安裝消聲器，使噪聲控制在85 dB（A）以內(nèi)。一、二次風(fēng)機(jī)設(shè)吸氣消聲器，使噪聲控制在85 dB（A）以內(nèi)；在人員活動(dòng)較頻繁的聲源車間，結(jié)合車間環(huán)境和建筑物結(jié)構(gòu)材料適當(dāng)設(shè)置吸聲壁面、隔聲障壁等；增加廠區(qū)植樹綠化面積，綠化系數(shù)達(dá)到30%。

3 火電廠環(huán)保及節(jié)能措施

3.1 固體廢棄物處理措施

火電廠固體廢棄物以鍋爐排渣為主，針對(duì)鍋爐排渣物，可以通過冷渣機(jī)冷卻后，經(jīng)處理轉(zhuǎn)運(yùn)到制磚廠作為制磚原材料。主要工藝流程如下。

除渣工藝流程：鍋爐排渣口→排渣閘門→冷渣機(jī)→耐高溫皮帶輸送→錳渣處理間→錳渣燒結(jié)多孔磚廠。

除灰工藝流程：布袋除塵器下灰斗→螺旋閘門→電動(dòng)鎖氣器→氣力輸送→灰?guī)臁c錳渣混合→錳渣燒結(jié)多孔磚廠。

3.2 生產(chǎn)廢水處理措施

生產(chǎn)廢水處理采用“機(jī)械過濾+反滲透預(yù)除鹽+混床”系統(tǒng)，其主要流程為：由發(fā)電機(jī)空冷器來(lái)水與自來(lái)水管網(wǎng)來(lái)水→原水池→原水泵→機(jī)械過濾器→反滲透→中間水箱→中間水泵→混床→除鹽水箱→除鹽水泵→除氧器；為了提高除鹽水的pH值，減輕給水對(duì)金屬的腐蝕作用，因此在除鹽水進(jìn)入除氧器之前進(jìn)行加氨處理。混床用稀鹽酸和稀NaOH溶液再生。爐內(nèi)采用磷酸鹽加藥系統(tǒng)進(jìn)行校正處理，以保證爐水符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 脫硫措施

脫硫措施是火電廠減少大氣污染的主要措施，主要采用干法煙氣脫硫技術(shù)。干法煙氣脫硫技術(shù)是指脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干燥狀態(tài)下進(jìn)行的煙氣脫硫技術(shù)，目前，發(fā)展了多種工藝，包括吸收劑噴射技術(shù)、電法干式脫硫技術(shù)及干式催化脫硫技術(shù)，爐內(nèi)噴鈣是其中一種應(yīng)用較廣泛的吸收劑噴射技術(shù)。

爐內(nèi)噴鈣是把干燥的吸收劑（石灰石粉、消石灰或白云石等）直接噴到鍋爐爐膛的氣流中去，爐膛內(nèi)的熱量將吸收劑煅燒成具有活性的CaO粒子，這些粒子與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣和亞硫酸鈣，這些反應(yīng)產(chǎn)物和飛灰一起被除塵設(shè)備所捕獲。爐外石灰石-石膏法是從鍋爐引風(fēng)機(jī)后的煙道將煙氣引入脫硫吸收塔，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化。煙氣經(jīng)吸收塔上方除霧器除去水霧后，接入煙囪排往大氣。根據(jù)環(huán)保要求與鍋爐燃燒特點(diǎn)，采用爐內(nèi)噴鈣+爐外石灰-石膏法的運(yùn)行方式。

采用脫硫措施后，火電廠在發(fā)電過程中，將極大減少含硫氣體的排放，爐內(nèi)脫硫鈣硫比為2：1，脫硫效率為60%，爐外煙氣脫硫鈣硫比為1.2：1，脫硫效率為75%。

3.4 脫硝措施

在燃煤電站NOx排放的控制方面，我國(guó)在新建的機(jī)組上普遍采用低NOx燃燒技術(shù)，并逐步對(duì)在運(yùn)機(jī)組進(jìn)行低NOx燃燒技術(shù)改造，但由于低NOx燃燒技術(shù)固有的局限性，很難達(dá)到很高的NOx脫除效率。目前適用于動(dòng)力鍋爐煙氣脫硝技術(shù)有：選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）、SNCR/SCR聯(lián)合脫硝法、活性炭同時(shí)脫硫脫硝法等。

選擇性催化還原法：通過在煙氣中加入氨氣（由還原劑如液氨、氨水、尿素等產(chǎn)生），在催化劑作用下，利用氨氣與NOx的選擇性反應(yīng)，將NOx還原成氮?dú)夂退?。在沒有催化劑的情況下，上述反應(yīng)溫度在980 ℃左右，當(dāng)溫度高于1 100 ℃，氨氣會(huì)氧化成NO，而且NOx的還原速度也會(huì)很快下降；當(dāng)溫度低于800 ℃，反應(yīng)速度會(huì)很慢，NOx被還原的量很少，此時(shí)就需要添加催化劑。采用催化劑后，上述反應(yīng)溫度可以在300～400 ℃之間進(jìn)行，該溫度相當(dāng)于省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度。選擇性催化還原法脫硝效率一般為80%～90%。

3.5 火電廠綠化措施

火電廠綠化改造按美觀、實(shí)用的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。盡量采用當(dāng)?shù)氐木G化樹種及花卉。苗木分別選用具有滯塵、耐潮、抗污、降噪能力強(qiáng)的樹種，以常綠喬灌木為主，適量間植落葉喬灌木，以適應(yīng)熱電站區(qū)不同分區(qū)的功能和環(huán)境要求，如：鍋爐房四周，采用抗污染和滯塵能力強(qiáng)的樹種，綠化層次為疏透結(jié)構(gòu)；圍墻邊，種植高大闊葉樹種形成屏障，以減少噪音和粉塵的影響，綠化層次為緊密結(jié)構(gòu)；循環(huán)水站及油罐區(qū)綠化為通風(fēng)結(jié)構(gòu)等。通過上述因地制宜的綠化美化處理，可以使火電廠廠區(qū)綠化美化，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)良好的外部環(huán)境的同時(shí)可以做到美化環(huán)境、降低污染。

3.6 火電廠節(jié)能措施

火電廠運(yùn)行主要的節(jié)能措施包括：對(duì)主要設(shè)備如鍋爐、風(fēng)機(jī)和泵等進(jìn)行優(yōu)化選型，合理布置管道，使流向暢通，減少阻力降低泵的能耗，達(dá)到節(jié)能的效果；禁止選用已被有關(guān)部委明令淘汰的機(jī)電產(chǎn)品，選用節(jié)能效果顯著的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。如選用新型、高效的各類水泵、風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，以提高運(yùn)行效率，降低用電率；選用優(yōu)質(zhì)閥門，避免蒸汽的跑、冒、漏現(xiàn)象，影響全廠發(fā)電效率；對(duì)管道保溫，采用經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算法，設(shè)計(jì)出合理的保溫厚度，以取得綜合節(jié)能效益；熱力系統(tǒng)采用合理的回?zé)嵯到y(tǒng)，充分提高循環(huán)效率；除鹽水經(jīng)過冷渣機(jī)，回收爐渣熱量，達(dá)到廢熱回收利用；優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃電氣設(shè)備布置及電纜走向，減少電纜長(zhǎng)度及降低電壓損耗。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)保、節(jié)能與經(jīng)濟(jì)建設(shè)之間的矛盾日益突出，在電能供給方面，火電廠是現(xiàn)階段最主要的電能產(chǎn)出企業(yè)，同時(shí)也是造成大氣污染及水污染的主要企業(yè)。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展觀念的指導(dǎo)下，如何有效的控制火電廠污染物的排放及發(fā)電過程中最大限度的利用能源，是當(dāng)下火電企業(yè)需要面臨的重要問題，必須在經(jīng)濟(jì)效益同環(huán)境效益之間做出合理的選擇，只有通過系列的技術(shù)改造，在確保生產(chǎn)過程節(jié)能環(huán)保的前提下，火電企業(yè)才能有更加長(zhǎng)遠(yuǎn)，更加健康，擁有可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)。