火電廠環(huán)保設(shè)施節(jié)能改造技術(shù)探索

康 彭

（山西國(guó)金電力有限公司，山西 太原 030000）

當(dāng)前，霧霾與環(huán)境污染等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，隨著我國(guó)國(guó)民環(huán)保意識(shí)的提升，這些問(wèn)題也需要得到迫切的解決。火電廠需要利用熱能進(jìn)行發(fā)電，在能源燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量硫化物和氮氧化物，這些物質(zhì)的大量排放會(huì)增加酸雨產(chǎn)生的概率，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，所以對(duì)火電廠節(jié)能設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造，可以節(jié)省大量不必要的能源浪費(fèi)，并有效減少?gòu)U氣排放和廢水的生產(chǎn)量，對(duì)節(jié)能減排意義重大。

一、火電廠主要環(huán)保設(shè)施能耗

1.脫硫設(shè)備能耗

現(xiàn)今，煤炭是我國(guó)火電廠主要的燃燒能源，但煤炭中含有大量的硫元素，煤炭燃燒后這些硫元素就會(huì)成為二氧化硫排放到空氣中，進(jìn)而造成污染空氣和產(chǎn)生酸雨等影響，所以脫硫設(shè)備對(duì)于環(huán)境保護(hù)非常重要。當(dāng)前，最廣泛的脫硫方法是利用石灰石的石膏濕法進(jìn)行的脫硫技術(shù)，石灰石與水制成漿液形態(tài)，在讓漿液通過(guò)一些處理工藝與廢氣進(jìn)行接觸，石灰石與廢氣中二氧化硫會(huì)發(fā)生反應(yīng)，成為硫化鈣，硫化鈣濃度達(dá)到一定程度就會(huì)發(fā)生析出現(xiàn)象，最后成為晶體形態(tài)，然后就可以將硫化物分離出來(lái)，從而降低廢氣中的二氧化硫濃度。這種石膏濕法脫硫方式，脫硫效率可以達(dá)到95%以上。這種脫硫方法通常需要大量的電能消耗，在運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行設(shè)施也會(huì)出現(xiàn)煙道阻力、除霧阻力和吸收塔阻力問(wèn)題，并且在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后如果不及時(shí)維護(hù)清理，會(huì)發(fā)生GGH堵塞，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成除霧器結(jié)垢，進(jìn)而加強(qiáng)堵塞，堵塞和阻力都會(huì)大量消耗電能，并且容易造成故障。在運(yùn)行中需要經(jīng)常檢測(cè)系統(tǒng)是否受到堵塞，阻力是否正常。

2.脫硝設(shè)備能耗

氮氧化物在廢氣中的濃度沒(méi)有二氧化硫那么大，但是由于火電廠每天總體廢氣排放總量多，所以脫硝也是環(huán)保設(shè)施中重要的處理步驟。其也是造成酸雨和污染的主要因素之一，所以需要對(duì)氮氧化物進(jìn)行處理。選擇性催化還原脫硝法是當(dāng)前比較流行的一種脫硝方式，其特點(diǎn)是效率高，產(chǎn)物為氮?dú)夂退?，所以二次污染小，技術(shù)也比較成熟，被許多國(guó)家廣泛應(yīng)用，其脫硝效率可達(dá)到70%至90%，但其投資費(fèi)用較高，運(yùn)行成本大，每次的維修和維護(hù)都需要消耗大量資金，其中的催化劑的更換費(fèi)用也比較大[1]。

3.除塵設(shè)備能耗

電除塵是一種十分高效的除塵方式，其又稱為靜電除塵，其工作原理為，煙道結(jié)合電除塵器設(shè)備，在煙道中形成高壓電荷電場(chǎng)，廢氣通過(guò)帶有高壓電荷的電場(chǎng)時(shí)，使煙氣顆粒帶有電荷，使其向異性電荷的方向進(jìn)行移動(dòng)，通過(guò)吸附的方式將煙塵顆粒進(jìn)行收集。再利用振打等方法，讓顆粒掉落到容器中，進(jìn)而達(dá)到收集塵粒的目的。這種方式可以有效地收集廢氣中的塵粒，起到保護(hù)環(huán)境的作用。目前這種技術(shù)實(shí)際使用中會(huì)存在反電暈現(xiàn)象，反電暈現(xiàn)象是由于塵粒吸附性太強(qiáng)，通過(guò)振打的方式無(wú)法脫落，致使電暈線沉積顆粒過(guò)多，使電暈線變粗，而電暈線變粗會(huì)讓放電效果降低，直接導(dǎo)致電除塵的效率得不到保障，造成除塵設(shè)備能耗增大。

二、火電廠環(huán)保設(shè)施技術(shù)改造

1.脫硫技術(shù)改造

火電廠脫硫設(shè)備中，能源損耗受多種因素的多方面影響，所以在進(jìn)行技術(shù)改造過(guò)程中，也需要圍繞多個(gè)方面進(jìn)行探索，才能有效解決脫硫設(shè)備的能耗問(wèn)題。

第一個(gè)入手方向是燃煤的含硫量摻配問(wèn)題。對(duì)煤炭中的含硫量進(jìn)行平均配置可以有效地降低脫硫系統(tǒng)的阻力和堵塞。

第二個(gè)方向就是脫硫添加劑的應(yīng)用，脫硫添加劑可以有效改變石灰石與二氧化硫的反應(yīng)程度，促進(jìn)沉淀物的形成過(guò)程，減少水蒸氣起到降低液氣比的作用。

第三個(gè)方向是GGH優(yōu)化技術(shù)，在脫硫的過(guò)程中，完成凈化的氣體溫度在45到55攝氏度之間，這就會(huì)引發(fā)另一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)溫度很容易產(chǎn)生腐蝕性酸液，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題使用GGH技術(shù)可以提高氣體的排放溫度，減少環(huán)境污染。

第四個(gè)方向是CEMS檢測(cè)點(diǎn)的選擇優(yōu)化，CEMS系統(tǒng)可以有效地針對(duì)氣體排放量、污染物和排放顆粒濃度等信息進(jìn)行有效監(jiān)控，并及時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所以對(duì)CEMS檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化非常有必要[2]。

2.脫硝技術(shù)改造

脫硝技術(shù)在參考方向上可以借鑒脫硫技術(shù)，結(jié)合上文的論述過(guò)程，以風(fēng)壓、熱能損耗及蒸汽等為入手點(diǎn)，為脫硝節(jié)能技術(shù)改造提供理論基礎(chǔ)。脫硝設(shè)施能耗主要由于催化劑問(wèn)題，所以可以圍繞提高催化劑利用效率等方向入手。在脫硝的過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)遇到灰塵顆粒過(guò)大、灰量大和流場(chǎng)不均等問(wèn)題，這就會(huì)造成催化劑積灰，如果積灰沒(méi)有經(jīng)過(guò)及時(shí)清理，就會(huì)使設(shè)備負(fù)擔(dān)過(guò)重，能源損耗加大。

3.除塵技術(shù)改造

除塵技術(shù)的改造也可以大大降低能源消耗。減少能耗可以通過(guò)增加除塵效率和減少反電暈現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)踐得知，當(dāng)前間歇脈沖供電法是一種能有效減少反電暈現(xiàn)象的方法，并且在各大電廠中已經(jīng)投入到除塵技術(shù)中。脈沖供電法具有常規(guī)供電方式的所有優(yōu)勢(shì)，其不僅可以有效起到抑制電暈現(xiàn)象的作用，還可以增加場(chǎng)暈強(qiáng)度，更容易實(shí)現(xiàn)灰塵顆粒的分離和吸附，進(jìn)而節(jié)省電能。

三、環(huán)保設(shè)施改造技術(shù)實(shí)踐效果

1.從設(shè)施節(jié)能角度分析

通過(guò)對(duì)圖1改造后的設(shè)施布置圖進(jìn)行分析可知，在火電廠需要高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，廢氣排除較多，這時(shí)兩個(gè)機(jī)組可以同時(shí)運(yùn)行，以滿足廢氣處理需要。在火電廠可以在低負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以通過(guò)關(guān)閉另一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行方式來(lái)節(jié)省環(huán)保設(shè)施運(yùn)行時(shí)的能源消耗。在實(shí)際情況模擬中，以正常情況下運(yùn)行3臺(tái)漿液設(shè)施和2臺(tái)300MW燃煤機(jī)組計(jì)算，在無(wú)須高負(fù)荷運(yùn)載的情形中，每月以30天，每天運(yùn)行12個(gè)小時(shí)，電費(fèi)假設(shè)為0.47元/（kW .h），則每個(gè)月可以為電廠節(jié)省10萬(wàn)元的能源開支，其節(jié)約的能源程度十分理想。當(dāng)前電力執(zhí)行市場(chǎng)交易，通過(guò)停運(yùn)機(jī)組方式節(jié)能降耗不現(xiàn)實(shí)，此條不可行。

圖1 改造后設(shè)施布置圖

2.從運(yùn)行安全情況分析

從安全的角度進(jìn)行考慮，假設(shè)在兩臺(tái)環(huán)保設(shè)施正在同時(shí)運(yùn)行的過(guò)程中，某組運(yùn)行情況不正常，或者直接無(wú)法運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候就可以對(duì)非正常運(yùn)行的那一組設(shè)施進(jìn)行關(guān)停，然后及時(shí)地檢修，這個(gè)過(guò)程中，另一組設(shè)施可正常運(yùn)行，承擔(dān)起處理廢氣的效果，在節(jié)省效率的基礎(chǔ)上，避免了因?yàn)樵O(shè)施損壞而無(wú)法處理廢氣的問(wèn)題，間接地提升了機(jī)組的安全性能。

3.從環(huán)保效果進(jìn)行分析

節(jié)能環(huán)保是當(dāng)今企業(yè)發(fā)展遵循國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要響應(yīng)，所以在企業(yè)生產(chǎn)中，需要遵守國(guó)家的環(huán)保規(guī)定，因此，設(shè)施改造后的環(huán)保問(wèn)題也十分重要。在通過(guò)對(duì)設(shè)施進(jìn)行改造后，在脫硫系統(tǒng)中，可以有效減少GGH堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，避免了機(jī)組非正常運(yùn)行情況下的耗電問(wèn)題，也增加了脫硝過(guò)程催化劑的使用效果，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。

4.從廢水生產(chǎn)問(wèn)題分析

電除塵沖灰系統(tǒng)、脫硫廢水和冷卻排污是火電廠發(fā)電過(guò)程中主要的廢水來(lái)源，在沒(méi)有改進(jìn)的環(huán)保設(shè)施運(yùn)行中，若果設(shè)備停用，會(huì)需要大量的水來(lái)對(duì)脫硫設(shè)施，以及除塵設(shè)施進(jìn)行冷卻，這時(shí)就會(huì)有許多的廢水產(chǎn)生，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。而通過(guò)以上分析改進(jìn)之后，在低負(fù)荷運(yùn)載狀態(tài)下，吹灰系統(tǒng)的用水量可以大大減少，如果機(jī)組設(shè)施從高負(fù)荷狀態(tài)下轉(zhuǎn)為低負(fù)荷運(yùn)行，某一組設(shè)施停用后，這些設(shè)備所需要的冷卻水就可以避免使用，以此來(lái)降低火電廠的消耗，減少?gòu)U水量。

結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家對(duì)企業(yè)節(jié)能減排實(shí)施管控的情況下，對(duì)傳統(tǒng)的環(huán)保設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造可以有效地避免排放廢氣超標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，并且改造后可以節(jié)約企業(yè)的運(yùn)行能耗問(wèn)題，進(jìn)而大大減少因?yàn)槟茉聪牡牟槐匾Y金，并且隨著國(guó)家大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境也是每個(gè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)盡到的義務(wù)，所以加強(qiáng)火電廠環(huán)保設(shè)施改造具有重要的意義。