循環(huán)硫化床電廠環(huán)保改造技術(shù)應用研究

齊凱，史劍，司振華，史貴如

（中煤大同能源有限責任公司電廠，山西 大同 037000）

中煤大同能源有限責任公司電廠（下稱電廠）位于山西省大同市云岡區(qū)塔山工業(yè)園區(qū)，隸屬于中煤資源發(fā)展集團有限責任公司，2008年8月開工建設，2010年11月竣工，并正式投產(chǎn)運行，建設規(guī)模為2×480t/h超高壓一次中間再熱循環(huán)流化床鍋爐配兩臺國產(chǎn)135MW高溫超高壓直接空冷凝式汽輪發(fā)電機組。近年來，電廠依次開展了污水零排放、煙氣綜合治理和煤場氣膜封閉等多項大型環(huán)保改造工程。

1 污水回收達到零排放

大同市水資源嚴重匱乏。全市人均水資源占有量415.8m3，其中本地水資源占有量325m3，占全省人均水資源占有量的85.3%，占全國人均占有量的12%，遠低于國際公認的人均500m3的嚴重缺水界限；同時，隨著工業(yè)發(fā)展與人口增長，加劇水資源污染排放和地下水嚴重超采等現(xiàn)象。電廠為了減少地下水使用量和排污量，充分利用礦井疏干水、工業(yè)廢水、生活污水等水資源，自2017年開始，電廠不斷學習國內(nèi)外先進經(jīng)驗，持續(xù)改進生產(chǎn)工藝流程，加大水處理資金投入，實現(xiàn)了污水回收處理再利用，達到了污水零排放目標。

1.1 礦井疏干水回用

煤礦在開采過程中破壞了地下水原始賦存狀態(tài)并產(chǎn)生了裂隙，使各含水層之間的水力聯(lián)系變得密切，大氣降水、地表水等沿著原有和新的裂隙滲入井下采掘空間形成的地下水稱為“疏干水”，由于疏干水水質(zhì)渾濁，金屬離子含量較大，疏干水的排放不僅浪費了寶貴的地下水資源，而且造成了一系列的環(huán)境污染，根據(jù)環(huán)保、節(jié)水、經(jīng)濟的原則，我廠新增了一套板式陶瓷膜過濾系統(tǒng)，進行礦井疏干水回收處理再利用，煤礦污水收集至電廠疏干水原水箱，經(jīng)過疏干水板式陶瓷膜過濾池，最后進入工業(yè)蓄水池。2019年回收量為4817t，2020年回收量為59531t，近3年累計減少地下水使用量64348t，我廠除鹽水成本13元/噸，疏干水回收成本1.5元/噸，取得了較好的經(jīng)濟效益與環(huán)保成果。

1.2 中水回用

中水分為工業(yè)廢水和生活污水，包括化學水處理系統(tǒng)清洗廢水、過濾器反洗水、鍋爐排污廢水、冷卻塔排污水、城市熱網(wǎng)管網(wǎng)排污廢水、公司辦公樓污水等，由于中水種類多，各種廢水的污染物種類、含量和排量不固定，致使中水的成分非常復雜，其主要污染物有懸浮物、油、有機物等。我廠增加了工業(yè)廢水和生活污水兩套水處理設備設施，工業(yè)廢水是收集生產(chǎn)排放水，通過工業(yè)廢水處理設備（機械攪拌澄清器、油水分離器、全自動自清洗過濾器、污泥濃縮池、板框式污泥脫水機等設備），最后進入工業(yè)蓄水池；生活污水是收集公司行政區(qū)、電廠生活污水，通過生活污水處理設備（化糞池、一體化處理等設備），最終匯入工業(yè)蓄水池。在生產(chǎn)、生活環(huán)節(jié)中，提高了生活污水、工業(yè)廢水、含煤廢水的回用規(guī)模與范圍，實現(xiàn)了中水全部回收再利用，2018年年度中水回收量為146802t，2019年年度回收量為171623t，2020年回收量為191266t，近三年累計減少地下水使用量為509691t，中水回收費用2.5元/噸，中水回收利用也是我廠一項重要的節(jié)水綜合措施，帶來了明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益及社會效益。

1.3 節(jié)水工藝

鍋爐補給水主要用的是水處理車間經(jīng)過反滲透及EDI裝置處理過的脫鹽高純水，我廠為了降低鍋爐水汽的損失，使鍋爐補充水率降低，鍋爐水系統(tǒng)加藥由磷酸鹽更換為氫氧化鈉，經(jīng)過氫氧化鈉處理后，鍋爐減少了排污，關(guān)閉了連續(xù)排污，由連續(xù)排污變?yōu)槎ㄆ谂盼?；同時，在排污期間，有一部分蒸汽會排到空氣中，避免了進一步增加汽水損耗?；瘜W水處理車間制水所產(chǎn)生的濃水以前安排專人拉運，經(jīng)過簡單的設備升級改造，灰?guī)旆呕页龎m、超低排放煙道冷卻、廠區(qū)綠化等全部使用濃水，進一步廢物利用，實現(xiàn)了濃水零排放。

通過一系列節(jié)水減排措施，我廠2018年度濃水回用111519t，2019年度回用86879t，2020年回用110621t，近3年累計減少地下水使用量309019t，不僅節(jié)省了每年40萬元濃水拉運費用，而且還節(jié)約了72萬元的水費。電廠近三年用水量情況統(tǒng)計表如表1。

表1 單位：t

2 煙氣治理實現(xiàn)節(jié)能減排

為全面貫徹落實山西省大氣污染治理計劃的各項要求，實現(xiàn)山西省政府下達的大氣污染防治目標，持續(xù)改善大同市環(huán)境空氣質(zhì)量，秉承守護“大同藍”的方針。2017年9月～2018年7月，電廠完成了超低排放改造工程，改造范圍包括對原有鍋爐進行低氮燃燒改造，增加兩套循環(huán)流化床干法脫硫除塵一體化系統(tǒng)、并對現(xiàn)有SNCR脫硝系統(tǒng)、引風機、供電系統(tǒng)，熱工控制系統(tǒng)等設備設施進行了必要的改造，從而實現(xiàn)了電廠煙氣超低排放的目標。電廠近3年煙氣排放指標統(tǒng)計表如表2。

表2 單位：mg/Nm3、t

本次改造在保持原有布袋除塵器的基礎上，每臺爐新增一套除塵脫硫一體化系統(tǒng)（即流化床超凈吸收塔+超凈布袋除塵器），爐膛內(nèi)部二次風口、中心筒內(nèi)徑、分離器入口煙道等系統(tǒng)進行了升級改造。煙氣經(jīng)過鍋內(nèi)SNCR脫硝完成NOx脫除后，進入循環(huán)流化床反應塔，在塔內(nèi)煙氣與形成流化狀態(tài)的吸收劑物料接觸，在噴水降溫共同作用下，SO2等酸性污染物質(zhì)完成反應脫除，煙氣中細微粉塵顆粒和重金屬汞等物質(zhì)通過凝并作用，匯集成較粗顆粒，進入配套布袋除塵器后，利用織密濾袋及表面濾餅層，兩級濾袋過濾脫除。

超低排放改造工程完工后，鍋爐平均床溫較改造前降低了約30℃，運行中能夠有效控制SO2、NOx、粉塵濃度。根據(jù)2020年年度數(shù)據(jù)統(tǒng)計，SO2平均排放濃度2.47mg/Nm3，NOx平均排放濃度27.46mg/Nm3，粉塵平均排放濃度1.82mg/Nm3，煙氣排放指標達到設計值要求，符合燃煤電廠大氣污染物超低排放標準要求，該系統(tǒng)最大特點是可以高效完成脫硫除塵一體化，實現(xiàn)了節(jié)能增效和煙氣超低排放的目標。

3 煤場封閉提高環(huán)境質(zhì)量

電廠原煤場四周為擋風抑塵網(wǎng)設計，已不能滿足環(huán)保要求，為了減少煤粉揚塵污染，提高人民群眾的環(huán)境質(zhì)量，改善當?shù)卮髿猸h(huán)境，2019年8～11月電廠完成了煤場氣膜全封閉改造工程，煤場封閉工程主體采用充氣膜結(jié)構(gòu)，長128.5m、寬112m，環(huán)墻高度3m，膜結(jié)構(gòu)完成高度為46m，建筑面積為14060㎡，安裝部分由基礎部分、膜材部分、網(wǎng)索部分、模塊式組合風柜、智能控制系統(tǒng)、排氣換氣系統(tǒng)、降塵措施、氣密結(jié)構(gòu)部分、備用能源等系統(tǒng)組成，成為大同市首座充氣膜儲煤場和最大單體充氣膜結(jié)構(gòu)建筑及中煤集團首個應用于電廠儲煤場的氣膜結(jié)構(gòu)設施，將煤場對環(huán)境的影響降至最低，實現(xiàn)了社會效益和經(jīng)濟效益雙豐收，也成為地標建筑，提升了企業(yè)在當?shù)氐挠绊懥Α?/p>

氣膜式儲煤場照明符合綠色節(jié)能理念，膜材對自然光透射率達10%～15%，透射光在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生均勻的漫射光，白天能夠充分利用日照光度無須補光，夜晚利用高效節(jié)能的二次漫反射的專利照明系統(tǒng)，無陰影、無眩光，無死角，大大節(jié)約照明能耗。同時，煤場氣膜利用氣壓來支撐，以鋼索作為輔助，無須梁、柱支撐，獲得更大的利用空間，膜材具有耐高溫、熱傳導率低、較高熱反射率和阻燃性能優(yōu)越等特點。實施煤場封閉后有效減少了煤粉對于環(huán)境的污染，提高了環(huán)境質(zhì)量，對當?shù)卮髿猸h(huán)境改善具有積極的意義，2019年我廠顆粒物無組織排放環(huán)保稅費182.84萬元，2020年費用16.8萬元，節(jié)約166.04萬元，煤場封閉后，顆粒物無組織排放環(huán)保稅費大幅降低。

中煤大同能源有限責任公司電廠在地方政府環(huán)保部門和上級公司的關(guān)心、支持和幫助下，持續(xù)深入踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅持以科學發(fā)展觀為指導，緊緊圍繞政府提出的創(chuàng)建國家環(huán)保模范城市的戰(zhàn)略部署，以改善環(huán)境質(zhì)量為目標，以控制污染物排放總量為主線，堅持污染防治與生態(tài)保護并重，電廠環(huán)境保護工作發(fā)生了質(zhì)的變化，全力推進環(huán)保工作建設，已逐漸取得了全方位、多層次的環(huán)保工作成果，為全市環(huán)境保護建設提供了強有力的環(huán)?；A和環(huán)保理念，實現(xiàn)了從“煤都黑”向“大同藍”的轉(zhuǎn)變，如今藍天白云已經(jīng)成為大同常態(tài)，“大同藍”這張新名片也將越擦越亮。