电厂环保设施优化改造及节能思路
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时间：2017-11-11
一、除尘器优化改造
在电厂生产过程中，会产生很多粉尘，如果不能对粉尘进行控制，粉尘直接排入大气中，会对大气造成十分严重的污染。例如某电厂处于城市郊区，周围村民向相关部门反映，电厂生产的时候会产生大量的粉尘，导致村民外出不便，而且引发呼吸道疾病，相关部门着手对该电厂进行调查，发现该电厂的生产规模不大，其中的除尘设备比较老旧，依旧采用电除尘、布袋方式，除尘效率低，虽然该电厂的生产规模不大，但是由于对粉尘的处理不及时、不全面、不彻底，因此导致粉尘四处飘散，对周围居民产生严重影响。相关部门责令该电厂必须要进行整改，对除尘设备进行优化，并且定期进行监督管理，对该电厂的除尘效果优化有一定帮助。
在改造过程中，该电厂对电场的高频电源以及高压复合脉冲电源进行改造，从而提高了电源的工作效率，使得除尘器的工作效率提升，除尘器工作过程中应该要根据具体的负荷情况、粉尘排放的浓度等参数的变化来进行调解，例如使用节电模式、相邻机组实施低负荷时穿插进行输灰等，这种方式可以降低电除尘器、输灰设备的耗电率，而且提高其工作效率。另外，使用湿式除尘器、电除尘器电灰斗、绝缘箱等也可以达到除尘目的，但是这些方式中的能耗较高，而且设施的损坏率较高。可以借助电厂辅汽联箱等低级汽源进行蒸汽加热或者辅以热风改造，达到节能与除尘的双重目的。
二、脱硫设备节能优化改造
在电厂生产过程中会产生二氧化硫气体，这种气体具有严重的危害性，必须要经过有脱硫处理，确保其他没有危害之后才可以将其排放。某电厂目前使用的脱硫系统氧化风机为罗茨风机， 配套的电机规格为6kV， 采用的是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，这种脱硫系统以及脱硫工艺的功率大、耗电率较高，而且脱硫的效率不高。该电厂的生产模式正好反应出我国当前电厂生产的总体现象，由于近年来电厂电煤质量下降，因此大多数电厂的掺烧比重也在不断的升高，为了维持电厂的经济效益，有的电厂在燃煤种类以及设计上出现问题，而且生产过程中的各种排放物的不达标，对电厂的生产效率产生影响的同时，也影响了生态环境，导致环境污染越来越严重。针对节能环保生产要求，电厂必须要进行脱硫设备的改造、节能优化，从而提高脱硫效率。以该电厂为例，在脱硫系统和工艺改造过程中，以节能优化为原则和目标，具体改造方案如下：
1.改造重点
对于石灰石-石膏湿法脱硫设施而言，其改造的重点是吸收塔的吸收和氧化环节，针对该电厂现有的脱硫系统的工作情况可以看出，流速不正常、雾化停留时间不恰当等，都是在脱硫系统中急需解决的问题，而且在电厂的生产过程中，硫分和烟气量也不断增加，传统的吸收塔的液气较低，雾化区停留时间较短的主要原因是由于生产过程中的烟气量不断增大，从而导致吸收塔内的流速较高造成的。因此，在对脱硫系统和脱硫工艺进行改造的时候必须要针对这些问题进行处理，确保脱硫设备能够正常、稳定运行。对这两个比较尖銳的问题进行解决之后，还可以考虑经过改造之后脱硫处理的气体中含硫余量是否满足要求，是否需要再采用其他的辅助配套设施进行处理，如果其他的辅助设施不能满足生产要求，也要对其进行改造，从而实现整个脱硫系统的全面优化改造，提高脱硫效率。
2.脱硫设备改造方案
第一，对原来的吸收塔进行提效。石灰石-石膏湿法脱硫工艺的优化改造主要从提高原来的吸收塔的效率着手，对吸收塔中的流速进行合理控制，在科学的范围内对燃煤硫分的变化情况进行控制，从而确保吸收塔可以正常运行，其排放量要额不会出现不达标的情况，脱硫的效率也能得到提升。另外，还可以在规定的范围内提升喷淋液气比，有助于实现增加喷淋层或者是对单层喷淋密度的提高，从而提高脱硫效果。对原吸收塔进行提效，可以通过高原塔浆液槽或采用塔外氧化槽方式对吸收塔中的浆液氧化停留时间进行增加，并且依靠这种方式对增加喷淋量后浆液氧化停留时间不足的问题进行解决。这种改造方案主要是为了节约成本，提高脱硫率，因此要对原来的吸收塔进行保留，如果条件允许，则可以对吸收塔进行改进，设计新的吸收塔，从而提高脱硫效率。
在电厂生产过程中，会产生很多粉尘，如果不能对粉尘进行控制，粉尘直接排入大气中，会对大气造成十分严重的污染。例如某电厂处于城市郊区，周围村民向相关部门反映，电厂生产的时候会产生大量的粉尘，导致村民外出不便，而且引发呼吸道疾病，相关部门着手对该电厂进行调查，发现该电厂的生产规模不大，其中的除尘设备比较老旧，依旧采用电除尘、布袋方式，除尘效率低，虽然该电厂的生产规模不大，但是由于对粉尘的处理不及时、不全面、不彻底，因此导致粉尘四处飘散，对周围居民产生严重影响。相关部门责令该电厂必须要进行整改，对除尘设备进行优化，并且定期进行监督管理，对该电厂的除尘效果优化有一定帮助。
在改造过程中，该电厂对电场的高频电源以及高压复合脉冲电源进行改造，从而提高了电源的工作效率，使得除尘器的工作效率提升，除尘器工作过程中应该要根据具体的负荷情况、粉尘排放的浓度等参数的变化来进行调解，例如使用节电模式、相邻机组实施低负荷时穿插进行输灰等，这种方式可以降低电除尘器、输灰设备的耗电率，而且提高其工作效率。另外，使用湿式除尘器、电除尘器电灰斗、绝缘箱等也可以达到除尘目的，但是这些方式中的能耗较高，而且设施的损坏率较高。可以借助电厂辅汽联箱等低级汽源进行蒸汽加热或者辅以热风改造，达到节能与除尘的双重目的。
二、脱硫设备节能优化改造
在电厂生产过程中会产生二氧化硫气体，这种气体具有严重的危害性，必须要经过有脱硫处理，确保其他没有危害之后才可以将其排放。某电厂目前使用的脱硫系统氧化风机为罗茨风机， 配套的电机规格为6kV， 采用的是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，这种脱硫系统以及脱硫工艺的功率大、耗电率较高，而且脱硫的效率不高。该电厂的生产模式正好反应出我国当前电厂生产的总体现象，由于近年来电厂电煤质量下降，因此大多数电厂的掺烧比重也在不断的升高，为了维持电厂的经济效益，有的电厂在燃煤种类以及设计上出现问题，而且生产过程中的各种排放物的不达标，对电厂的生产效率产生影响的同时，也影响了生态环境，导致环境污染越来越严重。针对节能环保生产要求，电厂必须要进行脱硫设备的改造、节能优化，从而提高脱硫效率。以该电厂为例，在脱硫系统和工艺改造过程中，以节能优化为原则和目标，具体改造方案如下：
1.改造重点
对于石灰石-石膏湿法脱硫设施而言，其改造的重点是吸收塔的吸收和氧化环节，针对该电厂现有的脱硫系统的工作情况可以看出，流速不正常、雾化停留时间不恰当等，都是在脱硫系统中急需解决的问题，而且在电厂的生产过程中，硫分和烟气量也不断增加，传统的吸收塔的液气较低，雾化区停留时间较短的主要原因是由于生产过程中的烟气量不断增大，从而导致吸收塔内的流速较高造成的。因此，在对脱硫系统和脱硫工艺进行改造的时候必须要针对这些问题进行处理，确保脱硫设备能够正常、稳定运行。对这两个比较尖銳的问题进行解决之后，还可以考虑经过改造之后脱硫处理的气体中含硫余量是否满足要求，是否需要再采用其他的辅助配套设施进行处理，如果其他的辅助设施不能满足生产要求，也要对其进行改造，从而实现整个脱硫系统的全面优化改造，提高脱硫效率。
2.脱硫设备改造方案
第一，对原来的吸收塔进行提效。石灰石-石膏湿法脱硫工艺的优化改造主要从提高原来的吸收塔的效率着手，对吸收塔中的流速进行合理控制，在科学的范围内对燃煤硫分的变化情况进行控制，从而确保吸收塔可以正常运行，其排放量要额不会出现不达标的情况，脱硫的效率也能得到提升。另外，还可以在规定的范围内提升喷淋液气比，有助于实现增加喷淋层或者是对单层喷淋密度的提高，从而提高脱硫效果。对原吸收塔进行提效，可以通过高原塔浆液槽或采用塔外氧化槽方式对吸收塔中的浆液氧化停留时间进行增加，并且依靠这种方式对增加喷淋量后浆液氧化停留时间不足的问题进行解决。这种改造方案主要是为了节约成本，提高脱硫率，因此要对原来的吸收塔进行保留，如果条件允许，则可以对吸收塔进行改进，设计新的吸收塔，从而提高脱硫效率。
第二，单塔双循环。该电厂在生产过程中引进了德国诺尔公司发明的双循环单塔，这种脱硫设备的工作原理是湿法脱硫技术，这种技术可以在一个吸收塔的完整周期中完成对烟气脱硫，其中脱硫的效率大约为30%-70%，其主要的作用是对亚硫酸钙的氧化效果进行保证，并且能够提供丰富的石膏结晶时间，提高石膏的质量，减少水分的蒸发。单塔双循环系统如图一所示。
单塔双循环湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺系统的主要组成部分有烟气系统、吸收塔、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统等。与其他的脱硫工艺相比，除了吸收塔有区别之外，其余的系统组成部分基本相同。从上图可以看出，当需要处理的烟气进入吸收塔之后，烟气首先与下循环喷淋管喷出的浆液进行逆向接触，浆液经过冷却、洗涤之后可以对一部分二氧化硫进行脱除，然后经过碗状集液斗的导流叶片可以进入上吸收区，在上吸收区烟气可以与上循环喷淋的浆液发生作用，从而使得烟气中的二氧化硫被彻底清除，经过脱硫处理之后的烟气清洁程度很高，基本满足排放要求，将清洁的烟气经除雾器除去雾滴后，再从吸收塔的上侧引出，经过烟囱排出。对烟气中的二氧化硫进行去除，主要分兩级完成，其中集液斗可以将脱硫区分成上下两个回路，在集液斗中由于设计了导流板，因此吸收塔中的气体可以经过集液斗整流，使得气流的分布更加均匀，气液接触良好，减少了传统的单循环中的死角问题，使得吸收塔的利用效率得到很大程度的提升。
第三，双塔双循环改造。双塔双循环工艺是在单塔循环技术上改造之后的一种全新技术，双塔双循环工艺如图二所示：
双塔双循环工艺系统的连接方式有两种，一种是串联，一种是并联，在电厂运行过程中一般不会采用并联的方式，因为并联会使得机组的工作负荷增大，在处理烟气的时候烟气分配不均匀，因此对烟气的处理质量产生影响，所以通常都采用串联方式，通过一级系统和二级系统分别进行处理，然后再进行汇合。由于该系统中有两个吸收塔，吸收塔的工作效果不一致，反应条件不相同，其烟雾的排放效率不同，因此对双塔进行同步控制是该工艺的重点。
从上图中可以看出，系统中的一级循环中可以对烟气中的一些杂质进行去除，例如部分二氧化硫、灰尘、HCL、HF等，从而减少这些杂质对二级循环带来的影响。二级循环是一次更加深入的循环，在双塔双循环工艺中，石灰石的流向是先进入二级循环，再进入一级循环，由于存在两级工艺，所以延长了石灰石的停留时间，尤其是在一级循环中，PH值较低，石灰石的停留时间增长，则可以提高各种颗粒粉尘的溶解速度，降低系统的电能损耗的同时，提高对烟气的处理效率。
该电厂在脱硫系统的改造过程中，具体的改造方案如下，首先对烟气系统进行改造，对8号脱硫吸收塔的入口烟道进行改造，对2台引风机的出口混合烟道膨胀节后至吸收塔入口之间的烟道进行改造，将8号脱硫出口净烟道进行拆除，并且对烟囱进行封堵，防止气体溢出，然后将7号脱硫吸收塔的净烟气出口至烟囱的烟道进行拓宽改造，在7号与8号吸收塔之间新增了烟道冲洗装置，防止烟道中的粉尘堆积影响烟道的流量和流速。对吸收塔系统进行改造的时候，对原来的7号与8号脱硫系统吸收塔浆液循环泵泵体及电机进行更换，采用了直联式循环浆泵，提高了循环泵的工作效率，而且将原来的吸收塔一侧的进式搅拌器更换为进口的EKATO产品，原来的一级吸收塔中的脱硫氧化风机依旧保留，对二级吸收塔中的风机进行更换，而且新增中间石膏旋流器。对于吸收剂制备供应系统的改造，主要是从改造石灰石供浆泵的角度出发，经过改造之后的供浆泵采用一运一备的运行方式。
经过改造之后，其处理效率有了很大成都的提升，对8号机组进行检查，发现经过7天的实验运行，脱硫效果提升很多，而且运行过程中各个参数都正常。8号机组具体的参数如表一所示：
从上表可以看出，在实验期间，双塔双循环系统的脱硫日平均效率达99.3%以上， 出口净烟气SO2平均排放浓度为每立方米22.43mg，比原来生产工艺中的每立方米50mg的标准要低很多。而且在运行过程中石膏含水率均在10%左右，没有发生因为浆液氧化不足出现石膏腐烂的现象。
三、废水处理
在电厂生产过程中也会产生各种废水，对废水进行处理是节能环保生产理念下电厂的一项重要任务，在电厂生产过程中主要有两种方式对废水进行处理。第一，脱硫废水，当前电厂生产过程中的一些脱硫装置的使用，产生的废水比较多，脱硫装置虽然可以对二氧化硫进行处理，但是废水问题也不容忽视，由于这些废水中含有硫，水质比较特殊，不能直接用于电厂生产，更不能将其直接排放，必须要经过处理满足相应的排放标准之后才可以外排。不同的地区对水质排放标准的要求是不相同的，例如一些重点保护区域的COD、氨氮、BOD5、SS色度和动植物油的排放浓度限值为 50mg/L、5mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30倍和3 mg/L。因此，在电厂生产过程中，经过处理之后的脱硫废水，也必须要满足相应的排放标准。对于电厂常用的湿法烟气脱硫技术而言，一般应控制氯离子含量小于20000mg/L。在电厂脱硫处理过程中产生的废水，含有很多微细悬浮物、含盐量高，而且具有严重的腐蚀性，处理难度较大，可以采用中和-沉淀-絮凝等工艺或者电絮凝处理工艺对废水进行处理，对于电厂中所有的脱硫工艺废水，都要进行软化和蒸发结晶处理，并且要预留处理接口，满足水处理要求。第二，捞渣机冲渣水，在电厂生产过程中，炉渣冷却会带走一定的水分，从理论上讲，每一吨炉渣冷却后带走和蒸发的水分为0.4吨，在生产过程中可以加强对这些水分的循环利用，从而达到节能目标，捞渣机冷（冲）渣水就可以实现循环利用。当前很多电厂生产过程中的冷渣水一般都当做废水直接排放，损失比较严重，而且随着废水排放标准的不断改善，要求越来越高，未来这些冷渣水可能不满足废水排放标准，对此要进行改造，可以采用闭式改造方式，经过换热器或其它降温方式，采用捞渣机体内冷却循环，实现对冷渣水的循环利用，确保冷渣水不会外排。
结语
综上所述，随着电厂生产规模的不断扩大，生产过程中带来的环境问题也越来越多，加强环境污染控制、实现节能生产是电厂发展的方向。在电厂生产过程中要对各种设施进行优化，对系统进行改造，从而不断提高电厂生产过程中的废弃物处理水平，防止各种废弃物直接排放带来环境污染，而且能够对废弃物进行循环利用，实现节能、可持续生产。
参考文献
[1]王健.当前形势下电厂环保设施优化改造及节能思路[J].资源节约与环保，2016（04）
[2]魏宏鸽，徐明华，柴磊.双塔双循环脱硫系统的运行现状分析与优化措施探讨[J].中国电力，2016（10）
单塔双循环湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺系统的主要组成部分有烟气系统、吸收塔、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统等。与其他的脱硫工艺相比，除了吸收塔有区别之外，其余的系统组成部分基本相同。从上图可以看出，当需要处理的烟气进入吸收塔之后，烟气首先与下循环喷淋管喷出的浆液进行逆向接触，浆液经过冷却、洗涤之后可以对一部分二氧化硫进行脱除，然后经过碗状集液斗的导流叶片可以进入上吸收区，在上吸收区烟气可以与上循环喷淋的浆液发生作用，从而使得烟气中的二氧化硫被彻底清除，经过脱硫处理之后的烟气清洁程度很高，基本满足排放要求，将清洁的烟气经除雾器除去雾滴后，再从吸收塔的上侧引出，经过烟囱排出。对烟气中的二氧化硫进行去除，主要分兩级完成，其中集液斗可以将脱硫区分成上下两个回路，在集液斗中由于设计了导流板，因此吸收塔中的气体可以经过集液斗整流，使得气流的分布更加均匀，气液接触良好，减少了传统的单循环中的死角问题，使得吸收塔的利用效率得到很大程度的提升。
第三，双塔双循环改造。双塔双循环工艺是在单塔循环技术上改造之后的一种全新技术，双塔双循环工艺如图二所示：
双塔双循环工艺系统的连接方式有两种，一种是串联，一种是并联，在电厂运行过程中一般不会采用并联的方式，因为并联会使得机组的工作负荷增大，在处理烟气的时候烟气分配不均匀，因此对烟气的处理质量产生影响，所以通常都采用串联方式，通过一级系统和二级系统分别进行处理，然后再进行汇合。由于该系统中有两个吸收塔，吸收塔的工作效果不一致，反应条件不相同，其烟雾的排放效率不同，因此对双塔进行同步控制是该工艺的重点。
从上图中可以看出，系统中的一级循环中可以对烟气中的一些杂质进行去除，例如部分二氧化硫、灰尘、HCL、HF等，从而减少这些杂质对二级循环带来的影响。二级循环是一次更加深入的循环，在双塔双循环工艺中，石灰石的流向是先进入二级循环，再进入一级循环，由于存在两级工艺，所以延长了石灰石的停留时间，尤其是在一级循环中，PH值较低，石灰石的停留时间增长，则可以提高各种颗粒粉尘的溶解速度，降低系统的电能损耗的同时，提高对烟气的处理效率。
该电厂在脱硫系统的改造过程中，具体的改造方案如下，首先对烟气系统进行改造，对8号脱硫吸收塔的入口烟道进行改造，对2台引风机的出口混合烟道膨胀节后至吸收塔入口之间的烟道进行改造，将8号脱硫出口净烟道进行拆除，并且对烟囱进行封堵，防止气体溢出，然后将7号脱硫吸收塔的净烟气出口至烟囱的烟道进行拓宽改造，在7号与8号吸收塔之间新增了烟道冲洗装置，防止烟道中的粉尘堆积影响烟道的流量和流速。对吸收塔系统进行改造的时候，对原来的7号与8号脱硫系统吸收塔浆液循环泵泵体及电机进行更换，采用了直联式循环浆泵，提高了循环泵的工作效率，而且将原来的吸收塔一侧的进式搅拌器更换为进口的EKATO产品，原来的一级吸收塔中的脱硫氧化风机依旧保留，对二级吸收塔中的风机进行更换，而且新增中间石膏旋流器。对于吸收剂制备供应系统的改造，主要是从改造石灰石供浆泵的角度出发，经过改造之后的供浆泵采用一运一备的运行方式。
经过改造之后，其处理效率有了很大成都的提升，对8号机组进行检查，发现经过7天的实验运行，脱硫效果提升很多，而且运行过程中各个参数都正常。8号机组具体的参数如表一所示：
从上表可以看出，在实验期间，双塔双循环系统的脱硫日平均效率达99.3%以上， 出口净烟气SO2平均排放浓度为每立方米22.43mg，比原来生产工艺中的每立方米50mg的标准要低很多。而且在运行过程中石膏含水率均在10%左右，没有发生因为浆液氧化不足出现石膏腐烂的现象。
三、废水处理
在电厂生产过程中也会产生各种废水，对废水进行处理是节能环保生产理念下电厂的一项重要任务，在电厂生产过程中主要有两种方式对废水进行处理。第一，脱硫废水，当前电厂生产过程中的一些脱硫装置的使用，产生的废水比较多，脱硫装置虽然可以对二氧化硫进行处理，但是废水问题也不容忽视，由于这些废水中含有硫，水质比较特殊，不能直接用于电厂生产，更不能将其直接排放，必须要经过处理满足相应的排放标准之后才可以外排。不同的地区对水质排放标准的要求是不相同的，例如一些重点保护区域的COD、氨氮、BOD5、SS色度和动植物油的排放浓度限值为 50mg/L、5mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30倍和3 mg/L。因此，在电厂生产过程中，经过处理之后的脱硫废水，也必须要满足相应的排放标准。对于电厂常用的湿法烟气脱硫技术而言，一般应控制氯离子含量小于20000mg/L。在电厂脱硫处理过程中产生的废水，含有很多微细悬浮物、含盐量高，而且具有严重的腐蚀性，处理难度较大，可以采用中和-沉淀-絮凝等工艺或者电絮凝处理工艺对废水进行处理，对于电厂中所有的脱硫工艺废水，都要进行软化和蒸发结晶处理，并且要预留处理接口，满足水处理要求。第二，捞渣机冲渣水，在电厂生产过程中，炉渣冷却会带走一定的水分，从理论上讲，每一吨炉渣冷却后带走和蒸发的水分为0.4吨，在生产过程中可以加强对这些水分的循环利用，从而达到节能目标，捞渣机冷（冲）渣水就可以实现循环利用。当前很多电厂生产过程中的冷渣水一般都当做废水直接排放，损失比较严重，而且随着废水排放标准的不断改善，要求越来越高，未来这些冷渣水可能不满足废水排放标准，对此要进行改造，可以采用闭式改造方式，经过换热器或其它降温方式，采用捞渣机体内冷却循环，实现对冷渣水的循环利用，确保冷渣水不会外排。
结语
综上所述，随着电厂生产规模的不断扩大，生产过程中带来的环境问题也越来越多，加强环境污染控制、实现节能生产是电厂发展的方向。在电厂生产过程中要对各种设施进行优化，对系统进行改造，从而不断提高电厂生产过程中的废弃物处理水平，防止各种废弃物直接排放带来环境污染，而且能够对废弃物进行循环利用，实现节能、可持续生产。
参考文献
[1]王健.当前形势下电厂环保设施优化改造及节能思路[J].资源节约与环保，2016（04）
[2]魏宏鸽，徐明华，柴磊.双塔双循环脱硫系统的运行现状分析与优化措施探讨[J].中国电力，2016（10）
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