火电厂环保设施节能改造技术探索

康 彭

（山西国金电力有限公司，山西 太原 030000）

当前，雾霾与环境污染等问题越来越严重，随着我国国民环保意识的提升，这些问题也需要得到迫切的解决。火电厂需要利用热能进行发电，在能源燃烧的过程中会产生大量硫化物和氮氧化物，这些物质的大量排放会增加酸雨产生的概率，对环境造成严重影响，所以对火电厂节能设施进行技术改造，可以节省大量不必要的能源浪费，并有效减少废气排放和废水的生产量，对节能减排意义重大。

一、火电厂主要环保设施能耗

1.脱硫设备能耗

现今，煤炭是我国火电厂主要的燃烧能源，但煤炭中含有大量的硫元素，煤炭燃烧后这些硫元素就会成为二氧化硫排放到空气中，进而造成污染空气和产生酸雨等影响，所以脱硫设备对于环境保护非常重要。当前，最广泛的脱硫方法是利用石灰石的石膏湿法进行的脱硫技术，石灰石与水制成浆液形态，在让浆液通过一些处理工艺与废气进行接触，石灰石与废气中二氧化硫会发生反应，成为硫化钙，硫化钙浓度达到一定程度就会发生析出现象，最后成为晶体形态，然后就可以将硫化物分离出来，从而降低废气中的二氧化硫浓度。这种石膏湿法脱硫方式，脱硫效率可以达到95%以上。这种脱硫方法通常需要大量的电能消耗，在运行过程中运行设施也会出现烟道阻力、除雾阻力和吸收塔阻力问题，并且在设备长时间运转后如果不及时维护清理，会发生GGH堵塞，长时间运行会造成除雾器结垢，进而加强堵塞，堵塞和阻力都会大量消耗电能，并且容易造成故障。在运行中需要经常检测系统是否受到堵塞，阻力是否正常。

2.脱硝设备能耗

氮氧化物在废气中的浓度没有二氧化硫那么大，但是由于火电厂每天总体废气排放总量多，所以脱硝也是环保设施中重要的处理步骤。其也是造成酸雨和污染的主要因素之一，所以需要对氮氧化物进行处理。选择性催化还原脱硝法是当前比较流行的一种脱硝方式，其特点是效率高，产物为氮气和水，所以二次污染小，技术也比较成熟，被许多国家广泛应用，其脱硝效率可达到70%至90%，但其投资费用较高，运行成本大，每次的维修和维护都需要消耗大量资金，其中的催化剂的更换费用也比较大[1]。

3.除尘设备能耗

电除尘是一种十分高效的除尘方式，其又称为静电除尘，其工作原理为，烟道结合电除尘器设备，在烟道中形成高压电荷电场，废气通过带有高压电荷的电场时，使烟气颗粒带有电荷，使其向异性电荷的方向进行移动，通过吸附的方式将烟尘颗粒进行收集。再利用振打等方法，让颗粒掉落到容器中，进而达到收集尘粒的目的。这种方式可以有效地收集废气中的尘粒，起到保护环境的作用。目前这种技术实际使用中会存在反电晕现象，反电晕现象是由于尘粒吸附性太强，通过振打的方式无法脱落，致使电晕线沉积颗粒过多，使电晕线变粗，而电晕线变粗会让放电效果降低，直接导致电除尘的效率得不到保障，造成除尘设备能耗增大。

二、火电厂环保设施技术改造

1.脱硫技术改造

火电厂脱硫设备中，能源损耗受多种因素的多方面影响，所以在进行技术改造过程中，也需要围绕多个方面进行探索，才能有效解决脱硫设备的能耗问题。

第一个入手方向是燃煤的含硫量掺配问题。对煤炭中的含硫量进行平均配置可以有效地降低脱硫系统的阻力和堵塞。

第二个方向就是脱硫添加剂的应用，脱硫添加剂可以有效改变石灰石与二氧化硫的反应程度，促进沉淀物的形成过程，减少水蒸气起到降低液气比的作用。

第三个方向是GGH优化技术，在脱硫的过程中，完成净化的气体温度在45到55摄氏度之间，这就会引发另一个问题，这个温度很容易产生腐蚀性酸液，针对这个问题使用GGH技术可以提高气体的排放温度，减少环境污染。

第四个方向是CEMS检测点的选择优化，CEMS系统可以有效地针对气体排放量、污染物和排放颗粒浓度等信息进行有效监控，并及时传输监测数据，所以对CEMS检测点进行优化非常有必要[2]。

2.脱硝技术改造

脱硝技术在参考方向上可以借鉴脱硫技术，结合上文的论述过程，以风压、热能损耗及蒸汽等为入手点，为脱硝节能技术改造提供理论基础。脱硝设施能耗主要由于催化剂问题，所以可以围绕提高催化剂利用效率等方向入手。在脱硝的过程中，系统会遇到灰尘颗粒过大、灰量大和流场不均等问题，这就会造成催化剂积灰，如果积灰没有经过及时清理，就会使设备负担过重，能源损耗加大。

3.除尘技术改造

除尘技术的改造也可以大大降低能源消耗。减少能耗可以通过增加除尘效率和减少反电晕现象来实现。通过实践得知，当前间歇脉冲供电法是一种能有效减少反电晕现象的方法，并且在各大电厂中已经投入到除尘技术中。脉冲供电法具有常规供电方式的所有优势，其不仅可以有效起到抑制电晕现象的作用，还可以增加场晕强度，更容易实现灰尘颗粒的分离和吸附，进而节省电能。

三、环保设施改造技术实践效果

1.从设施节能角度分析

通过对图1改造后的设施布置图进行分析可知，在火电厂需要高负荷运转的状态下，废气排除较多，这时两个机组可以同时运行，以满足废气处理需要。在火电厂可以在低负荷的状态下运行时，可以通过关闭另一台机组的运行方式来节省环保设施运行时的能源消耗。在实际情况模拟中，以正常情况下运行3台浆液设施和2台300MW燃煤机组计算，在无须高负荷运载的情形中，每月以30天，每天运行12个小时，电费假设为0.47元/（kW .h），则每个月可以为电厂节省10万元的能源开支，其节约的能源程度十分理想。当前电力执行市场交易，通过停运机组方式节能降耗不现实，此条不可行。

图1 改造后设施布置图

2.从运行安全情况分析

从安全的角度进行考虑，假设在两台环保设施正在同时运行的过程中，某组运行情况不正常，或者直接无法运行，这个时候就可以对非正常运行的那一组设施进行关停，然后及时地检修，这个过程中，另一组设施可正常运行，承担起处理废气的效果，在节省效率的基础上，避免了因为设施损坏而无法处理废气的问题，间接地提升了机组的安全性能。

3.从环保效果进行分析

节能环保是当今企业发展遵循国家可持续发展战略的重要响应，所以在企业生产中，需要遵守国家的环保规定，因此，设施改造后的环保问题也十分重要。在通过对设施进行改造后，在脱硫系统中，可以有效减少GGH堵塞现象的发生，避免了机组非正常运行情况下的耗电问题，也增加了脱硝过程催化剂的使用效果，达到了节能环保的目的。

4.从废水生产问题分析

电除尘冲灰系统、脱硫废水和冷却排污是火电厂发电过程中主要的废水来源，在没有改进的环保设施运行中，若果设备停用，会需要大量的水来对脱硫设施，以及除尘设施进行冷却，这时就会有许多的废水产生，水资源浪费现象严重。而通过以上分析改进之后，在低负荷运载状态下，吹灰系统的用水量可以大大减少，如果机组设施从高负荷状态下转为低负荷运行，某一组设施停用后，这些设备所需要的冷却水就可以避免使用，以此来降低火电厂的消耗，减少废水量。

结语

在国家对企业节能减排实施管控的情况下，对传统的环保设施进行技术改造可以有效地避免排放废气超标不符合标准的情况，并且改造后可以节约企业的运行能耗问题，进而大大减少因为能源消耗的不必要资金，并且随着国家大力倡导可持续发展，保护生态环境也是每个企业应当尽到的义务，所以加强火电厂环保设施改造具有重要的意义。