火電廠環保設施的優化及節能措施

謝學軍

（湖南華潤電力鯉魚江有限公司，湖南 資興 423400）

隨著我國環境問題的日益突出，節能環保措施及重大污染企業的整治在現階段的國家發展中逐漸受到重視，關于火電廠的環保節能改造，在國家《電力發展十三五規劃》報告中明確提出了“加快煤電轉型升級，促進清潔有序發展”的指導性要求，因此火電企業必須進行系列的生產技術改革，以達到節約能源、保護環境的目的，只有如此，才能實現火電企業長遠的、可持續發展的目標。

1 火電廠污染源及主要染物排放物

火電廠是利用煤炭發熱來獲取電能的方式生產，因此在火電廠生產過程中，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煤轉運站、煤破碎間、燃料燃燒系統密相區底部排渣管排渣口、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生的揚塵，煙囪排出的廢氣內含有的二氧化硫、氮氧化物及一氧化碳等污染氣體。

水污染主要是指來自鍋爐的排污水、化學水處理間的廢水（廢酸、堿）、輸煤系統沖洗水、沖灰渣廢水、煤場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機、二次風機、水泵、汽輪發電機組以及為了保護設備安全所設置的超壓排氣管、破碎機等都會產生較強的噪聲影響周圍環境，其噪聲源值一般都為中頻強噪聲，其值在95～110 dB（A）之間。

2 火電廠環保設施

2.1 循環流化床鍋爐

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

采用循環流化床技術，煤的燃燒溫度低，因而燃燒過程中NOx的產生量非常少，初始排放濃度可控制在350 mg/m3以內。采用選擇性非催化還原（SCR）脫除NOx技術，脫硝效率高達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準》（GB 13271—2014）標準規定的最高允許排放濃度上限值200 mg/m3要求。

2.2 設置有效除塵設施

為了使熱電廠在生產過程中將排塵、揚塵減到最少，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，遠遠低于GB 13271—2014標準規定的最高允許排放濃度限值30 mg/m3。運煤轉運站及碎煤機室設有灑水除塵設施，各產塵點排塵均達到規范規定的要求。為了使熱電廠對周圍環境影響降到最低程度，設置了出口直徑為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，聲源上無法根治的生產噪聲，則采取有效的隔聲、消聲、隔振等噪聲控制措施，例如：對主機和有關輔機要求生產廠家提供配套的隔聲罩和消聲器，將噪聲控制在規定標準之內。鍋爐等排大氣口處安裝消聲器，使噪聲控制在85 dB（A）以內。一、二次風機設吸氣消聲器，使噪聲控制在85 dB（A）以內；在人員活動較頻繁的聲源車間，結合車間環境和建筑物結構材料適當設置吸聲壁面、隔聲障壁等；增加廠區植樹綠化面積，綠化系數達到30%。

3 火電廠環保及節能措施

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，針對鍋爐排渣物，可以通過冷渣機冷卻后，經處理轉運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→耐高溫皮帶輸送→錳渣處理間→錳渣燒結多孔磚廠。

除灰工藝流程：布袋除塵器下灰斗→螺旋閘門→電動鎖氣器→氣力輸送→灰庫→與錳渣混合→錳渣燒結多孔磚廠。

3.2 生產廢水處理措施

生產廢水處理采用“機械過濾+反滲透預除鹽+混床”系統，其主要流程為：由發電機空冷器來水與自來水管網來水→原水池→原水泵→機械過濾器→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，減輕給水對金屬的腐蝕作用，因此在除鹽水進入除氧器之前進行加氨處理。混床用稀鹽酸和稀NaOH溶液再生。爐內采用磷酸鹽加藥系統進行校正處理，以保證爐水符合標準。

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。干法煙氣脫硫技術是指脫硫吸收和產物處理均在干燥狀態下進行的煙氣脫硫技術，目前，發展了多種工藝，包括吸收劑噴射技術、電法干式脫硫技術及干式催化脫硫技術，爐內噴鈣是其中一種應用較廣泛的吸收劑噴射技術。

爐內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生成硫酸鈣和亞硫酸鈣，這些反應產物和飛灰一起被除塵設備所捕獲。爐外石灰石-石膏法是從鍋爐引風機后的煙道將煙氣引入脫硫吸收塔，在吸收塔內脫硫凈化。煙氣經吸收塔上方除霧器除去水霧后，接入煙囪排往大氣。根據環保要求與鍋爐燃燒特點，采用爐內噴鈣+爐外石灰-石膏法的運行方式。

采用脫硫措施后，火電廠在發電過程中，將極大減少含硫氣體的排放，爐內脫硫鈣硫比為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，我國在新建的機組上普遍采用低NOx燃燒技術，并逐步對在運機組進行低NOx燃燒技術改造，但由于低NOx燃燒技術固有的局限性，很難達到很高的NOx脫除效率。目前適用于動力鍋爐煙氣脫硝技術有：選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）、SNCR/SCR聯合脫硝法、活性炭同時脫硫脫硝法等。

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、尿素等產生），在催化劑作用下，利用氨氣與NOx的選擇性反應，將NOx還原成氮氣和水。在沒有催化劑的情況下，上述反應溫度在980 ℃左右，當溫度高于1 100 ℃，氨氣會氧化成NO，而且NOx的還原速度也會很快下降；當溫度低于800 ℃，反應速度會很慢，NOx被還原的量很少，此時就需要添加催化劑。采用催化劑后，上述反應溫度可以在300～400 ℃之間進行，該溫度相當于省煤器與空氣預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、實用的原則進行設計。盡量采用當地的綠化樹種及花卉。苗木分別選用具有滯塵、耐潮、抗污、降噪能力強的樹種，以常綠喬灌木為主，適量間植落葉喬灌木，以適應熱電站區不同分區的功能和環境要求，如：鍋爐房四周，采用抗污染和滯塵能力強的樹種，綠化層次為疏透結構；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，綠化層次為緊密結構；循環水站及油罐區綠化為通風結構等。通過上述因地制宜的綠化美化處理，可以使火電廠廠區綠化美化，實現文明生產良好的外部環境的同時可以做到美化環境、降低污染。

3.6 火電廠節能措施

火電廠運行主要的節能措施包括：對主要設備如鍋爐、風機和泵等進行優化選型，合理布置管道，使流向暢通，減少阻力降低泵的能耗，達到節能的效果；禁止選用已被有關部委明令淘汰的機電產品，選用節能效果顯著的優質產品。如選用新型、高效的各類水泵、風機和電動機，以提高運行效率，降低用電率；選用優質閥門，避免蒸汽的跑、冒、漏現象，影響全廠發電效率；對管道保溫，采用經濟厚度計算法，設計出合理的保溫厚度，以取得綜合節能效益；熱力系統采用合理的回熱系統，充分提高循環效率；除鹽水經過冷渣機，回收爐渣熱量，達到廢熱回收利用；優化電氣系統設計，合理規劃電氣設備布置及電纜走向，減少電纜長度及降低電壓損耗。

4 結語

伴隨著我國國民經濟的發展，環保、節能與經濟建設之間的矛盾日益突出，在電能供給方面，火電廠是現階段最主要的電能產出企業，同時也是造成大氣污染及水污染的主要企業。在經濟建設可持續發展觀念的指導下，如何有效的控制火電廠污染物的排放及發電過程中最大限度的利用能源，是當下火電企業需要面臨的重要問題，必須在經濟效益同環境效益之間做出合理的選擇，只有通過系列的技術改造，在確保生產過程節能環保的前提下，火電企業才能有更加長遠，更加健康，擁有可持續發展的未來。