電廠超低排放環保改造設備管理

成都三峰環保發電有限公司 牟登洪

電廠作為主要能源供應單位之一，在發電過程中產生了大量的廢氣和廢水，對環境造成了嚴重的污染。為了降低電廠的排放水平，保護生態環境，電廠超低排放的環保改造成為社會迫切的需求。在該環保改造過程中，優化設備管理尤為重要。然而，電廠超低排放設備在長期運行中常常面臨諸如設備堵塞、催化劑失效等一系列管理問題，直接影響設備的運行效率、排放達標情況以及設備壽命。因此，對電廠超低排放設備的管理問題進行深入研究是一項迫切的技術任務。

1 電廠超低排放環保改造的常用設備

1.1 煙氣脫硫裝置

煙氣脫硫裝置主要由吸收塔、循環泵、噴淋系統、進出口管道、反應器、冷卻器、泵和儀表控制系統等組成。其作用機制主要是利用化學吸收法，將煙氣中含有的二氧化硫與吸收劑進行反應，產生硫酸鈣或硫酸鈉等化合物，從而將煙氣中的二氧化硫去除，減少排放物中的硫含量，達到環保要求。同時，通過脫硫裝置去除部分氧化劑，可以減少氧化劑到達后續的SCR 脫硝裝置的量，降低SCR 脫硝設備的成本和壓力，也可延長SCR 脫硝催化劑的使用壽命。

1.2 SCR 脫硝裝置

SCR 脫硝裝置主要由氨水噴霧系統、催化劑層、反應器、氮氧化物傳感器和控制系統等組成，如圖1所示。其作用機制是利用選擇性催化還原技術（SCR），將煙氣中的氮氧化物與氨水反應，生成氮氣和水蒸氣，其中催化劑是將一些金屬氧化物制成的塊狀物質，如V2O5，并摻雜了其他的金屬催化劑，如WO3、TiO2等。SCR 脫硝裝置通過在煙氣中添加足量的氨水，使氮氧化物在催化劑層上與NH3進行反應生成N2和H2O，從而減少燃煤發電廠排放的氮氧化物含量，達到超低排放的要求。

圖1 SCR 脫硝工藝流程圖

1.3 煙氣脫硝裝置

煙氣脫硝裝置的投資成本相對較低，適合小型和中型燃煤發電廠的運營。對氨水的用量要求不高，保護環境的同時降低了運營成本。且不需要控制煙氣的溫度和氧氣含量，因此適用范圍廣。SCR 脫硝裝置的脫硝效率高，能夠將燃煤發電廠排放的氮氧化物降低到極低水平，具有較強的適應性能，可以應用于各種不同類型的燃煤發電廠。而且運行穩定可靠，可以做到在線監測，及時掌握運行情況，方便維護。因此，可以需要根據實際情況選擇和應用該類設備[1]。

1.4 煙氣凈化設備

在煙氣凈化設備中，預處理器主要通過降低煙氣中的污染濃度，以減輕后續的凈化任務；除塵器則利用篩選、慣性沉降、電除塵等方式，去除塵、煙等微小顆粒。其中，電除塵器利用電場使粉塵顆粒帶電，然后運用電場力進行收集，達到凈化的效果。這些組件的協同作用可以使煙氣排放的有害物質降至最低限度，達到環保需求[2]。此外，在一些特殊行業和場景（如鋼鐵、煉油廠等），還可加裝活性炭吸附器、等離子體凈化等其他凈化設備，以更好地清除廢氣中的有害物質。

2 電廠超低排放環保改造的設備管理問題

2.1 煙氣脫硫設備堵塞問題

設備內部積聚著大量的灰塵、顆粒物等雜質，導致設備內部空間變窄，阻力增加，影響脫硫效率和穩定運行。堵塞會導致脫硫劑無法順利通過設備，造成脫硫劑的噴射比例發生變化，降低脫硫效果。此外，長期運行還會在設備內積累脫硫劑和灰塵，加重堵塞問題。嚴重的設備堵塞可能會引起脫硫效率下降、能耗增加、設備故障率升高，甚至影響電廠的生產和環境保護。

2.2 脫硝催化劑失效問題

一方面，催化劑失效后，其脫硝效率會明顯下降，導致氮氧化物排放超標。另一方面，催化劑表面積減少會影響催化反應速率，使脫硝效率下降。同時，在長期使用催化劑過程中，會受到進入的灰塵顆粒等雜質的影響，發生堵塞現象，也會影響脫硝效率[3]。氯、硫等物質在高溫下與催化劑反應生成毒性物質，會使催化劑毒化、失活。此外，高溫脫硝過程中，催化劑表面會形成硫酸銨、硫酸鈉等硫酸鹽，并隨著時間的推移逐漸燒結，使催化劑表面積減小，導致失效。

2.3 熱風爐氧化磨損問題

在高溫燃燒過程中，爐膛內壁會和氣體中的氧氣發生氧化反應，導致爐膛內壁磨損。磨損后的爐膛內壁會出現脫落、變形，甚至出現裂縫，影響爐膛的密封性和熱交換效率。熱風爐中的火眼是氧氣進入爐膛的通道，當爐膛內壁發生氧化磨損時，爐膛內壁磨粉會隨氣流進入火眼，導致火眼堵塞。堵塞的火眼會使氧氣供應不足，影響燃燒效果和熱風產生的穩定性。此外，氧化磨損會使爐膛內壁產生大量的磨粉，磨粉會與爐膛內的燃燒產物反應形成結渣，結渣又堆積在爐膛內壁上增加熱阻，降低熱交換效率，還可能導致爐膛內部流動不暢，影響燃燒效果[4]。

2.4 污水處理設備運行問題

污水處理設備長期運行后，可能因為設備堵塞、膜污染、生物膜失活等原因，導致水質處理效果下降，未能達到排放標準或預期要求。同時，污水中含有固體顆粒物和有機物，長期運行后會在設備管道、過濾器、沉淀池等部位形成堵塞或積垢，降低設備的處理能力和效率，甚至造成設備故障。此外，運行中的污水處理設備如泵站、攪拌器等耗能設備，因為設備老化、維護不當或工藝參數調整等原因，增加能耗，加大運營成本。

3 優化電廠超低排放設備管理的措施

3.1 建立智能化設備維護管理系統

智能化設備維護管理系統利用傳感器、數據采集和分析技術，實時獲取設備的運行狀態、參數和性能，對設備進行監測和診斷，以便及時發現設備異常和故障，并提供相應的維修建議與方案。通過在線傳感器能實時采集設備的運行數據，包括溫度、壓力、流量等關鍵參數。通過數據分析和模型建立，系統能夠實時監測設備的運行狀態，識別出異常行為，并提前發出預警信號。基于采集的數據，系統能夠進行故障診斷與分析。通過建立設備故障數據庫和模型，根據設備故障特征和規律，對設備異常進行診斷和判斷，并提供相應的故障分析和解決方案。此外，根據設備運行狀態和故障診斷結果，智能化設備維護管理系統可生成維修計劃和工作任務。系統可以優化維修安排，合理分配人力與物力資源，提高維修效率，并減少因設備故障而引起的停工損失。

3.2 提高設備清潔與維護技術

通過采用先進的清潔與維護技術，可以保證設備的良好運行狀態，提高設備的工作效率和脫硫、脫硝等的排放效果。針對超低排放設備中的關鍵部件，如脫硝催化劑、過濾器、除塵器等，采用高壓水射流清洗、超聲波、化學洗滌劑和溶劑等清潔技術對設備進行溶解和清洗，以達到高效的清洗效果。同時，加強設備的常規性維護和預防性維護工作，通過設備的日常清洗、潤滑、緊固，以及定期檢查設備的運行狀態、檢測設備的故障和異常情況等工作保證設備正常運行。此外，使用先進的檢測技術對設備進行檢測和評估。例如，通過紅外熱像儀對設備進行熱像檢測，發現設備的熱點和異常熱源，及時修復和調整；采用超聲波檢測儀對設備進行聲音檢測，發現設備的松動和磨損，及時進行維修和更換[5]。

3.3 設備運行優化技術

通過對設備運行參數進行優化調整，可以提高設備的性能和效率，減少排放物的生成和排放量。如利用信息技術優化鍋爐的燃燒溫度、氧氣濃度、燃料分配等工藝參數，可以提高燃燒效率和燃料利用率。同時，促進設備運行模型和算法優化，對設備的運行參數進行調整，以實現最佳運行狀態和性能。通過監測設備的運行數據和參數變化，及時識別設備的潛在故障和異常情況，并采取相應措施避免發生設備故障。通過能耗管理和節能措施，減少能源消耗和排放物的生成。例如，采用余熱回收技術，利用廢熱進行蒸汽發生器的預熱，提高能源利用效率。

3.4 先進的污水處理技術

目前，生物膜反應器技術結合了生物處理和膜分離技術，能夠有效去除廢水中的懸浮物、有機物和微生物。通過使用微孔膜過濾器，可以實現高質量的水處理和固液分離效果，同時減少處理設備的占地面積。反滲透技術通過高壓驅動，將廢水中的溶解性離子、重金屬和有機物質從水中分離出來。反滲透膜的孔徑非常小，可以過濾掉幾乎所有的離子和溶質，從而獲得高純度的水質。高級氧化工藝通過利用氧化劑，如臭氧、氫過氧化物或紫外線輻射等，對難降解有機物進行氧化分解。這種技術可以有效去除廢水中的有機物和微污染物，提高水質的處理效果，見表1。生物活性炭是一種特殊的吸附劑，具有大量的微生物附著表面，一些規模較大的電力廠，其污水范圍已經影響了周邊生態系統，此時，可以通過活性炭的生物降解和吸附作用，去除廢水中的有機物和營養物質。

表1 某電廠污水處理高級氧化工藝數據表（部分）

4 結語

綜上所述，建立智能化設備維護管理系統，能夠及時監測設備運行狀態和預警異常情況。提高設備的清潔和維護技術，可以延長設備的使用壽命和穩定性。采用設備運行優化技術，能夠優化設備的操作參數，提高設備的運行效率。而先進的污水處理技術則可實現廢水資源的回收利用，減少對環境的影響。通過科學有效管理，可以提高設備的性能和運行效率，降低排放水平，實現經濟效益和環境保護的雙贏。