火电厂环保设施的优化及节能措施

谢学军

（湖南华润电力鲤鱼江有限公司，湖南 资兴 423400）

随着我国环境问题的日益突出，节能环保措施及重大污染企业的整治在现阶段的国家发展中逐渐受到重视，关于火电厂的环保节能改造，在国家《电力发展十三五规划》报告中明确提出了“加快煤电转型升级，促进清洁有序发展”的指导性要求，因此火电企业必须进行系列的生产技术改革，以达到节约能源、保护环境的目的，只有如此，才能实现火电企业长远的、可持续发展的目标。

1 火电厂污染源及主要染物排放物

火电厂是利用煤炭发热来获取电能的方式生产，因此在火电厂生产过程中，最主要的污染包括废气污染、水污染、固体废弃物污染、噪声污染等。

废气污染主要是指在运煤转运站、煤破碎间、燃料燃烧系统密相区底部排渣管排渣口、分离器下部的灰冷却器排灰口、除尘器收集的尘排放口等处产生的扬尘，烟囱排出的废气内含有的二氧化硫、氮氧化物及一氧化碳等污染气体。

水污染主要是指来自锅炉的排污水、化学水处理间的废水（废酸、碱）、输煤系统冲洗水、冲灰渣废水、煤场雨水和少量的生活污水等。

固体废弃物污染主要是指大量燃料煤和石灰石在使用过程中，产生的大量尘灰和炉渣。

噪声污染主要是指火电厂采用较大型的引风机、二次风机、水泵、汽轮发电机组以及为了保护设备安全所设置的超压排气管、破碎机等都会产生较强的噪声影响周围环境，其噪声源值一般都为中频强噪声，其值在95～110 dB（A）之间。

2 火电厂环保设施

2.1 循环流化床锅炉

为了减少锅炉废气对环境的污染，锅炉采用循环流化床添加石灰石燃烧技术，这种技术煤燃烧完全、低磨损、高温分离、灰循环。采用这一技术，煤燃烧温度一般控制在850～950 ℃之间，使得煤中硫份转化为CaSO4的效率最佳，采用炉内干法脱硫和炉外烟气脱硫，炉内脱硫当Ca/S为2.0时，脱硫效率按60%计；炉外烟气脱硫钙硫比为1.2：1时，脱硫效率按75%计，总脱硫效率高达90%以上，烟囱出口SO2排放浓度为159 mg/m3，按设计烟囱120 m高度和气象资料计算，小于《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271—2014）标准规定的最高允许排放浓度上限值200 mg/m3要求。

采用循环流化床技术，煤的燃烧温度低，因而燃烧过程中NOx的产生量非常少，初始排放浓度可控制在350 mg/m3以内。采用选择性非催化还原（SCR）脱除NOx技术，脱硝效率高达75%以上，烟囱出口NOx排放浓度87.5 mg/m3，小于《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271—2014）标准规定的最高允许排放浓度上限值200 mg/m3要求。

2.2 设置有效除尘设施

为了使热电厂在生产过程中将排尘、扬尘减到最少，采用除尘效率＞99.98%的布袋除尘器，使烟囱排出的废气中含尘量降到5.55 mg/m3，远远低于GB 13271—2014标准规定的最高允许排放浓度限值30 mg/m3。运煤转运站及碎煤机室设有洒水除尘设施，各产尘点排尘均达到规范规定的要求。为了使热电厂对周围环境影响降到最低程度，设置了出口直径为2.5 m，高为120 m的烟囱，使之稀释到较小浓度。

2.3 噪声的防治设施

噪声的防治采用综合治理方式，即首先从声源上控制噪声，声源上无法根治的生产噪声，则采取有效的隔声、消声、隔振等噪声控制措施，例如：对主机和有关辅机要求生产厂家提供配套的隔声罩和消声器，将噪声控制在规定标准之内。锅炉等排大气口处安装消声器，使噪声控制在85 dB（A）以内。一、二次风机设吸气消声器，使噪声控制在85 dB（A）以内；在人员活动较频繁的声源车间，结合车间环境和建筑物结构材料适当设置吸声壁面、隔声障壁等；增加厂区植树绿化面积，绿化系数达到30%。

3 火电厂环保及节能措施

3.1 固体废弃物处理措施

火电厂固体废弃物以锅炉排渣为主，针对锅炉排渣物，可以通过冷渣机冷却后，经处理转运到制砖厂作为制砖原材料。主要工艺流程如下。

除渣工艺流程：锅炉排渣口→排渣闸门→冷渣机→耐高温皮带输送→锰渣处理间→锰渣烧结多孔砖厂。

除灰工艺流程：布袋除尘器下灰斗→螺旋闸门→电动锁气器→气力输送→灰库→与锰渣混合→锰渣烧结多孔砖厂。

3.2 生产废水处理措施

生产废水处理采用“机械过滤+反渗透预除盐+混床”系统，其主要流程为：由发电机空冷器来水与自来水管网来水→原水池→原水泵→机械过滤器→反渗透→中间水箱→中间水泵→混床→除盐水箱→除盐水泵→除氧器；为了提高除盐水的pH值，减轻给水对金属的腐蚀作用，因此在除盐水进入除氧器之前进行加氨处理。混床用稀盐酸和稀NaOH溶液再生。炉内采用磷酸盐加药系统进行校正处理，以保证炉水符合标准。

3.3 脱硫措施

脱硫措施是火电厂减少大气污染的主要措施，主要采用干法烟气脱硫技术。干法烟气脱硫技术是指脱硫吸收和产物处理均在干燥状态下进行的烟气脱硫技术，目前，发展了多种工艺，包括吸收剂喷射技术、电法干式脱硫技术及干式催化脱硫技术，炉内喷钙是其中一种应用较广泛的吸收剂喷射技术。

炉内喷钙是把干燥的吸收剂（石灰石粉、消石灰或白云石等）直接喷到锅炉炉膛的气流中去，炉膛内的热量将吸收剂煅烧成具有活性的CaO粒子，这些粒子与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙和亚硫酸钙，这些反应产物和飞灰一起被除尘设备所捕获。炉外石灰石-石膏法是从锅炉引风机后的烟道将烟气引入脱硫吸收塔，在吸收塔内脱硫净化。烟气经吸收塔上方除雾器除去水雾后，接入烟囱排往大气。根据环保要求与锅炉燃烧特点，采用炉内喷钙+炉外石灰-石膏法的运行方式。

采用脱硫措施后，火电厂在发电过程中，将极大减少含硫气体的排放，炉内脱硫钙硫比为2：1，脱硫效率为60%，炉外烟气脱硫钙硫比为1.2：1，脱硫效率为75%。

3.4 脱硝措施

在燃煤电站NOx排放的控制方面，我国在新建的机组上普遍采用低NOx燃烧技术，并逐步对在运机组进行低NOx燃烧技术改造，但由于低NOx燃烧技术固有的局限性，很难达到很高的NOx脱除效率。目前适用于动力锅炉烟气脱硝技术有：选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、SNCR/SCR联合脱硝法、活性炭同时脱硫脱硝法等。

选择性催化还原法：通过在烟气中加入氨气（由还原剂如液氨、氨水、尿素等产生），在催化剂作用下，利用氨气与NOx的选择性反应，将NOx还原成氮气和水。在没有催化剂的情况下，上述反应温度在980 ℃左右，当温度高于1 100 ℃，氨气会氧化成NO，而且NOx的还原速度也会很快下降；当温度低于800 ℃，反应速度会很慢，NOx被还原的量很少，此时就需要添加催化剂。采用催化剂后，上述反应温度可以在300～400 ℃之间进行，该温度相当于省煤器与空气预热器之间的烟气温度。选择性催化还原法脱硝效率一般为80%～90%。

3.5 火电厂绿化措施

火电厂绿化改造按美观、实用的原则进行设计。尽量采用当地的绿化树种及花卉。苗木分别选用具有滞尘、耐潮、抗污、降噪能力强的树种，以常绿乔灌木为主，适量间植落叶乔灌木，以适应热电站区不同分区的功能和环境要求，如：锅炉房四周，采用抗污染和滞尘能力强的树种，绿化层次为疏透结构；围墙边，种植高大阔叶树种形成屏障，以减少噪音和粉尘的影响，绿化层次为紧密结构；循环水站及油罐区绿化为通风结构等。通过上述因地制宜的绿化美化处理，可以使火电厂厂区绿化美化，实现文明生产良好的外部环境的同时可以做到美化环境、降低污染。

3.6 火电厂节能措施

火电厂运行主要的节能措施包括：对主要设备如锅炉、风机和泵等进行优化选型，合理布置管道，使流向畅通，减少阻力降低泵的能耗，达到节能的效果；禁止选用已被有关部委明令淘汰的机电产品，选用节能效果显著的优质产品。如选用新型、高效的各类水泵、风机和电动机，以提高运行效率，降低用电率；选用优质阀门，避免蒸汽的跑、冒、漏现象，影响全厂发电效率；对管道保温，采用经济厚度计算法，设计出合理的保温厚度，以取得综合节能效益；热力系统采用合理的回热系统，充分提高循环效率；除盐水经过冷渣机，回收炉渣热量，达到废热回收利用；优化电气系统设计，合理规划电气设备布置及电缆走向，减少电缆长度及降低电压损耗。

4 结语

伴随着我国国民经济的发展，环保、节能与经济建设之间的矛盾日益突出，在电能供给方面，火电厂是现阶段最主要的电能产出企业，同时也是造成大气污染及水污染的主要企业。在经济建设可持续发展观念的指导下，如何有效的控制火电厂污染物的排放及发电过程中最大限度的利用能源，是当下火电企业需要面临的重要问题，必须在经济效益同环境效益之间做出合理的选择，只有通过系列的技术改造，在确保生产过程节能环保的前提下，火电企业才能有更加长远，更加健康，拥有可持续发展的未来。