浅谈新形势下火电厂如何做好环境保护

浅谈新形势下火电厂如何做好环境保护

孙滨

孙滨（大唐国际张家口发电厂河北张家口075000）

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2014）11-014-02

我国的火力发电厂燃料主要以煤为主，普遍采用悬浮燃烧方式。煤中的可燃成分C、H、O、N、S等元素与空气中的氧燃烧，在燃烧过程中，以碳与氢释放出的热能最高；硫释放的热能较少；氧是助燃的；氮燃烧时吸热。因此从能量的角度看，有用的元素是C和H，S虽可获得一点能量，但燃烧产物SO2与NOX一样是污染物。矿物质燃烧后以氧化物的形式存在于灰渣中。

一台600MW的火力发电机组每天燃煤约6000t，即每天就有比6000t多得多的煤燃烧产物需要排放。假如含硫1%，每天就有60t硫转变成SO2（约120t）排入大气中污染环境。同时从烟气中还有大量的CO2、H2O、未燃烧的过量空气及少量的灰尘带热排出，对温室效应作"贡献"。

因此燃煤电厂的环境污染单从煤燃烧的角度看就有废气、废水、废渣等大量的污染物产生，为了保护环境，实现可持续发展，火力发电站的环境保护是有必要的。

一、火力发电站的工作原理

①热电厂为火力发电厂，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。

②电场冷却水系统

在火力发电站及核能发电站中，所谓的开式循环及闭式循环由于针对的对象不同有两种含义：一是针对循环水而言，如果电厂的循环水（循环水即指海水、江水、河水等自然界中未经化学处理的水源）的回水不回收直接排入江河湖海，称为开式循环，如果经过冷水塔冷却回收称为循环水的闭式循环。同样在电厂中，冷却水源如果采用循环水称为开式循环水，如果冷却水源为除盐水那么称二、烟气对环境的污染及危害

粉尘被人吸入呼吸道后进入肺部，损害肺功能，引起肺病；粉尘飘浮到植物上，复盖在绿色植物叶子上，影响植物的光合作用，空气中氧气减少。尘粒本身是酸性物质（主要是硅的氧化物，还有钙、镁、铁、铝等氧化物），严重影响植物生长。硫氮氧化物对人体的主要危害是损害呼吸系统，易得急、慢性支气管炎，浓度高时，还会得肺气肿而死亡。这些气体作用到植物上与植物表面的水膜反应成酸，腐蚀植物，影响植物正常生长，甚至枯死。氮氧化合物还能破坏臭氧层，进行光化反应，形成光化烟雾，污染大气。一氧化碳能使血液凝固，危害极大。二氧化碳浓度高了也会使人感觉难受（缺氧）。大量的带热气体排入大气是全球产生温室效应的主要原因之一。温室效应是一种大规模的环境灾难，它不仅使全球气候变暖，还会使全球降水量重新分配，冰川融化，海平面上升等现象，既危害自然生态系统，又威胁人类的生活环境。

三、烟气污染以及治理

火力发电厂控制烟气污染主要是控制尘粒和二氧化硫的排放。具体措施如下：

选用低含硫量、低灰分的煤作燃料。火力发电厂的燃料可用天然气、液化气、油及煤。煤是燃料中排放污染物最多的一种燃料。但由于受条件限制，我国大多数电厂仍然用煤作燃料。在条件允许情况下选择优质煤种作燃料。对含硫量高的煤种，尽可能对煤进行净化处理。

采用电除尘或布袋除尘。这样可以使烟气中的灰尘除去99.0%～99.7%。

采用高烟囱排放。烟囱是锅炉系统烟气的最后通道，它既可以给锅炉以自然通风，又可将烟气中的有害物排至高空扩散稀释，以减少对地面的污染。这一措施切实可行，相对于烟气脱硫来说，成本少，见效快。国内大型火电厂的烟囱高度均在200m以上。据报导美国的烟囱也在不断升高，至1972年，其烟囱平均高度已达242m。美国米切尔电厂（2×800MW机组）烟囱高达368m，为世界上最高的烟囱之一。采用高烟囱排放来降低地面二氧化硫及尘粒浓度这一做法，在国内外均已取得实效。烟囱越高，对烟气的扩散作用越大，污染物离开人的距离就越远，污染程度越小。有文献介绍：二氧化硫在大气中的半衰期为2h，存在时间为4h～12h，最长为2d。

①电除尘器

600MW机组一般采用电除尘器，国外有些大电厂装有袋式除尘器。电除尘器的除尘效率可达99%，袋式除尘器可达99.7%.因此防止烟尘污染的有效方法是安装电除尘器或袋式除尘器。

电除尘器是利用电晕放电，使含尘气体中的尘粒带电而通过静电作用进行分离的装置。

袋式除尘器是将含尘气体通过过滤材料而使烟尘分离的装置。是一种过滤型集尘器

电除尘器电极形式有平行板式及管式两种。通常阴极为放电电极，阳极为集尘电极。板式电除尘器的应用最广泛。

②袋式除尘器

袋式除尘器对捕捉细小尘粒方面有独特的优势。粒径在0.003μm~0.5μm范围内它的捕获率可达99.7%，微小尘粒对人体危害极大，国外很多电厂已采用。

工作原理：袋式除尘器是一种过滤型集尘器。将含尘气体通过滤材料而使烟尘分离的装置，滤袋多用化学纤维或玻璃纤维加工而成，其过滤原理如下图。

由图，烟气由下部进入除尘器内部，经过滤后从中上部出口获得结净气体。开始时尘粒粘附于滤布而被分离，形成初次粘附层，包括一层尘膜，这一过程时间很短，一般仅为数秒钟；然后通过烟尘自身成层作用捕集到1μm左右的细小尘粒，效率就可超过于99%。随布袋尘粒不断增加，压力损失也逐渐增大，烟尘就开始坠落（此时要进行清灰），但因保留了初次粘附层，所以不会引起效率的降低。清灰有间歇式和连续式两种。清灰机构有机械式、换向喷射式等多种方式。

四、废水处理

火力发电厂废水主要有冲渣、冲灰水，锅炉停用保护的排放水，锅炉启动化学清洗水，阴、阳树脂再生排水，凝结水精处理装置再生排水，空气预热器冲洗水，锅炉排污水等。这些废水中含有害物较高，若不加处理直接排放对环境造成危害。

针对不同污染状态的废水需采用不同的方法。常用于火力发电厂水处理的方法有中和法（处理电厂中的酸碱废水时采用）、氧化还原法、和化学沉淀粉法等。

1.氧化处理

锅炉停用保护的排放水常含有还原性物质，如亚硝酸钠、联氨等，这类废水通常采用次氯酸钙（或钠）来处理。在碱性介质中，亚硝酸盐容易被次氯酸钙离子氧化成硝酸盐，联氨被氧化成氮气，其反应式分别为：

Ca(CIO)2+NaNO2=CaCI2+NaNO3+H2O

Ca(CIO)2+N2H4=CaCI2+H2O+N2+2H2O

2.混凝沉降法

锅炉清洗和锅炉排污的水含金属离子(如Fe3+、Cu2+、Al3+等)较多,常采用混凝沉淀处理。一般调pH值至10～11。金属离子的氢氧化物就发生沉淀，同时一些悬浮物及其它杂质也被沉淀出来。图10.2.1是一般电厂废水处理流程图。