火電廠環保設施節能改造技術探索

康 彭

（山西國金電力有限公司，山西 太原 030000）

當前，霧霾與環境污染等問題越來越嚴重，隨著我國國民環保意識的提升，這些問題也需要得到迫切的解決。火電廠需要利用熱能進行發電，在能源燃燒的過程中會產生大量硫化物和氮氧化物，這些物質的大量排放會增加酸雨產生的概率，對環境造成嚴重影響，所以對火電廠節能設施進行技術改造，可以節省大量不必要的能源浪費，并有效減少廢氣排放和廢水的生產量，對節能減排意義重大。

一、火電廠主要環保設施能耗

1.脫硫設備能耗

現今，煤炭是我國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成為二氧化硫排放到空氣中，進而造成污染空氣和產生酸雨等影響，所以脫硫設備對于環境保護非常重要。當前，最廣泛的脫硫方法是利用石灰石的石膏濕法進行的脫硫技術，石灰石與水制成漿液形態，在讓漿液通過一些處理工藝與廢氣進行接觸，石灰石與廢氣中二氧化硫會發生反應，成為硫化鈣，硫化鈣濃度達到一定程度就會發生析出現象，最后成為晶體形態，然后就可以將硫化物分離出來，從而降低廢氣中的二氧化硫濃度。這種石膏濕法脫硫方式，脫硫效率可以達到95%以上。這種脫硫方法通常需要大量的電能消耗，在運行過程中運行設施也會出現煙道阻力、除霧阻力和吸收塔阻力問題，并且在設備長時間運轉后如果不及時維護清理，會發生GGH堵塞，長時間運行會造成除霧器結垢，進而加強堵塞，堵塞和阻力都會大量消耗電能，并且容易造成故障。在運行中需要經常檢測系統是否受到堵塞，阻力是否正常。

2.脫硝設備能耗

氮氧化物在廢氣中的濃度沒有二氧化硫那么大，但是由于火電廠每天總體廢氣排放總量多，所以脫硝也是環保設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，所以需要對氮氧化物進行處理。選擇性催化還原脫硝法是當前比較流行的一種脫硝方式，其特點是效率高，產物為氮氣和水，所以二次污染小，技術也比較成熟，被許多國家廣泛應用，其脫硝效率可達到70%至90%，但其投資費用較高，運行成本大，每次的維修和維護都需要消耗大量資金，其中的催化劑的更換費用也比較大[1]。

3.除塵設備能耗

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，煙道結合電除塵器設備，在煙道中形成高壓電荷電場，廢氣通過帶有高壓電荷的電場時，使煙氣顆粒帶有電荷，使其向異性電荷的方向進行移動，通過吸附的方式將煙塵顆粒進行收集。再利用振打等方法，讓顆粒掉落到容器中，進而達到收集塵粒的目的。這種方式可以有效地收集廢氣中的塵粒，起到保護環境的作用。目前這種技術實際使用中會存在反電暈現象，反電暈現象是由于塵粒吸附性太強，通過振打的方式無法脫落，致使電暈線沉積顆粒過多，使電暈線變粗，而電暈線變粗會讓放電效果降低，直接導致電除塵的效率得不到保障，造成除塵設備能耗增大。

二、火電廠環保設施技術改造

1.脫硫技術改造

火電廠脫硫設備中，能源損耗受多種因素的多方面影響，所以在進行技術改造過程中，也需要圍繞多個方面進行探索，才能有效解決脫硫設備的能耗問題。

第一個入手方向是燃煤的含硫量摻配問題。對煤炭中的含硫量進行平均配置可以有效地降低脫硫系統的阻力和堵塞。

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

第三個方向是GGH優化技術，在脫硫的過程中，完成凈化的氣體溫度在45到55攝氏度之間，這就會引發另一個問題，這個溫度很容易產生腐蝕性酸液，針對這個問題使用GGH技術可以提高氣體的排放溫度，減少環境污染。

第四個方向是CEMS檢測點的選擇優化，CEMS系統可以有效地針對氣體排放量、污染物和排放顆粒濃度等信息進行有效監控，并及時傳輸監測數據，所以對CEMS檢測點進行優化非常有必要[2]。

2.脫硝技術改造

脫硝技術在參考方向上可以借鑒脫硫技術，結合上文的論述過程，以風壓、熱能損耗及蒸汽等為入手點，為脫硝節能技術改造提供理論基礎。脫硝設施能耗主要由于催化劑問題，所以可以圍繞提高催化劑利用效率等方向入手。在脫硝的過程中，系統會遇到灰塵顆粒過大、灰量大和流場不均等問題，這就會造成催化劑積灰，如果積灰沒有經過及時清理，就會使設備負擔過重，能源損耗加大。

3.除塵技術改造

除塵技術的改造也可以大大降低能源消耗。減少能耗可以通過增加除塵效率和減少反電暈現象來實現。通過實踐得知，當前間歇脈沖供電法是一種能有效減少反電暈現象的方法，并且在各大電廠中已經投入到除塵技術中。脈沖供電法具有常規供電方式的所有優勢，其不僅可以有效起到抑制電暈現象的作用，還可以增加場暈強度，更容易實現灰塵顆粒的分離和吸附，進而節省電能。

三、環保設施改造技術實踐效果

1.從設施節能角度分析

通過對圖1改造后的設施布置圖進行分析可知，在火電廠需要高負荷運轉的狀態下，廢氣排除較多，這時兩個機組可以同時運行，以滿足廢氣處理需要。在火電廠可以在低負荷的狀態下運行時，可以通過關閉另一臺機組的運行方式來節省環保設施運行時的能源消耗。在實際情況模擬中，以正常情況下運行3臺漿液設施和2臺300MW燃煤機組計算，在無須高負荷運載的情形中，每月以30天，每天運行12個小時，電費假設為0.47元/（kW .h），則每個月可以為電廠節省10萬元的能源開支，其節約的能源程度十分理想。當前電力執行市場交易，通過停運機組方式節能降耗不現實，此條不可行。

圖1 改造后設施布置圖

2.從運行安全情況分析

從安全的角度進行考慮，假設在兩臺環保設施正在同時運行的過程中，某組運行情況不正常，或者直接無法運行，這個時候就可以對非正常運行的那一組設施進行關停，然后及時地檢修，這個過程中，另一組設施可正常運行，承擔起處理廢氣的效果，在節省效率的基礎上，避免了因為設施損壞而無法處理廢氣的問題，間接地提升了機組的安全性能。

3.從環保效果進行分析

節能環保是當今企業發展遵循國家可持續發展戰略的重要響應，所以在企業生產中，需要遵守國家的環保規定，因此，設施改造后的環保問題也十分重要。在通過對設施進行改造后，在脫硫系統中，可以有效減少GGH堵塞現象的發生，避免了機組非正常運行情況下的耗電問題，也增加了脫硝過程催化劑的使用效果，達到了節能環保的目的。

4.從廢水生產問題分析

電除塵沖灰系統、脫硫廢水和冷卻排污是火電廠發電過程中主要的廢水來源，在沒有改進的環保設施運行中，若果設備停用，會需要大量的水來對脫硫設施，以及除塵設施進行冷卻，這時就會有許多的廢水產生，水資源浪費現象嚴重。而通過以上分析改進之后，在低負荷運載狀態下，吹灰系統的用水量可以大大減少，如果機組設施從高負荷狀態下轉為低負荷運行，某一組設施停用后，這些設備所需要的冷卻水就可以避免使用，以此來降低火電廠的消耗，減少廢水量。

結語

在國家對企業節能減排實施管控的情況下，對傳統的環保設施進行技術改造可以有效地避免排放廢氣超標不符合標準的情況，并且改造后可以節約企業的運行能耗問題，進而大大減少因為能源消耗的不必要資金，并且隨著國家大力倡導可持續發展，保護生態環境也是每個企業應當盡到的義務，所以加強火電廠環保設施改造具有重要的意義。