火电厂超低排放技术路线技术的研究与工程应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 03 日 作者简介：孙海峰（1984），男，汉族，内蒙古和林格尔人，中级工程师职称，大学本科，研究方向为热能与动力工程。-13-火电厂超低排放技术路线技术的研究与工程应用 孙海峰 荣 峰 王 霏 内蒙古京海煤矸石发电有限责任公司，内蒙古 乌海 016000 摘要：摘要：火电厂作为主要的能源供应单位，其排放的废气、废水和固体废弃物对环境带来了巨大的威胁。其中，二氧化硫、氮氧化物和颗粒物是火电厂排放中的主要污染物。随着人们对环境保护的日益重视，火电厂作为我国主要的能源供应单位，如何减少其对环境的影响成为亟待解决的问题。超低排放技术是当前火电厂改善排放问题的重要途径之一。本文将介绍火电厂超低排放技术的研究与工程应用，探讨其在环境保护中的重要性和前景。关键词：关键词：火电厂；超低排放技术；环境保护；工程应用 中图分类号：中图分类号：X773 随着工业化的迅速发展，火电厂成为我国主要的能源供应单位，然而，火电厂排放的废气、废水和固体废弃物对环境造成了严重的污染。尤其是二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放，不仅对空气质量造成了严重的影响，也对人们的健康和生活带来了极大的威胁。因此，研究火电厂超低排放技术，减少其对环境的影响，成为了当今环境保护的重要课题。1 火电厂超低排放技术应用的重要性 在当今世界，能源供应一直是人类社会发展的基石之一。然而，随着工业化和城市化进程的加快，能源消耗量逐年攀升，对环境和人类健康产生的负面影响也日益凸显。尤其是传统的火电厂，在能源供应中扮演着重要的角色，但也因其高排放、高污染的问题备受争议。为了应对这一挑战，火电厂超低排放技术的应用变得最为重要。火电厂作为一种主要的能源供应方式，其排放的大气污染物如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等对环境产生严重影响。这些污染物在大气中积累，形成雾霾和酸雨，对生态系统和人类健康造成重大威胁。因此，如何减少火电厂的排放，降低其对环境的破坏，成为全球范围内的共同关注。超低排放技术的应用可以有效解决这一问题。它采用先进的燃烧控制技术、烟气脱硫、脱硝和除尘等多种手段，将污染物的排放降至极低水平，甚至可以达到零排放。通过燃烧控制技术的改进，火电厂的燃烧效率得到提高，同时排放的温室气体减少，对全球气候变化问题也起到了积极的促进作用。应用超低排放技术的火电厂具有明显的优势，第一，它能够显著降低大气污染物的排放浓度，改善环境质量，减少雾霾和酸雨的形成。第二，超低排放技术可以有效提高能源利用效率，减少资源浪费。第三，通过减少温室气体的排放，火电厂还可以对抗全球气候变化，减缓地球暖化的速度。超低排放技术的应用也带来了经济效益。虽然引入和应用这项技术需要投入一定的资金和人力，但长远来看，通过减少环境污染造成的医疗费用和环境修复成本，可以收回投资，甚至为火电厂的可持续发展提供更好的条件。然而实际上超低排放技术在火电厂中的应用还面临一些挑战，比如技术难题，需要持续创新和研发，提高脱硫、脱硝和除尘的效率和稳定性，同时是成本问题，超低排放技术的引进和运营成本较高，需要政府、企业和社会各方的共同努力来推动应用，之后是管理与监督问题，需要建立健全的法规和制度，确保超低排放技术的有效实施和运营1。总的来说，火电厂超低排放技术的应用对于保护环境和人类健康具有重要意义。它能够降低大气污染物的排放浓度，改善环境质量，减少雾霾和酸雨的形成。同时，应用超低排放技术还能提高能源利用效率，减少资源浪费，对抗全球气候变化，为可持续发展做出贡献。2 火电厂超低排放技术路线技术的研究与工程应用方法 2.1 烟气脱硫改造技术 烟气脱硫改造技术是当前环保领域中备受关注的一项重要技术。随着全球环境问题的日益突出和人们对健康生活的追求，各国都在积极探索减少二氧化硫中国科技期刊数据库 工业 A-14-排放的途径。在火电厂超低排放技术路线中，烟气脱硫改造技术的研究和工程应用方法显得尤为关键。烟气脱硫改造技术是指通过一系列化学反应和物理处理手段，将烟气中的二氧化硫转化为易于处理和回收的物质，从而达到减少二氧化硫排放的目的。这项技术的研究和应用对于改善空气质量、减少酸雨的发生以及保护生态环境均具有重要意义。在烟气脱硫改造技术的研究中，科学家们通过不断探索和尝试，发展出了一系列创新的技术方法。其中，最为常见的是湿法烟气脱硫技术和干法烟气脱硫技术。湿法烟气脱硫技术利用水和石灰石等反应物质与烟气中的二氧化硫发生反应，生成易于除去的硫酸盐。而干法烟气脱硫技术则利用吸附剂吸附烟气中的二氧化硫，通过后续处理将其回收或转化为其他化合物。在工程应用方面，烟气脱硫改造技术需要根据具体场景进行设计和实施。第一，需要进行火电厂现有设备状况的评估和改造计划的制定。根据烟气特性和排放要求，确定合适的脱硫技术和设备，并进行相应的改造。第二，需要进行工程施工和设备调试，确保改造后的系统能够稳定运行并达到预期的脱硫效果。第三，还需要对改造后的脱硫系统进行监测和维护，以确保其长期稳定运行。烟气脱硫改造技术的应用带来了显著的环境效益。通过有效减少二氧化硫的排放，可以降低酸雨的发生，改善大气环境质量，减少对人体健康的危害。同时，脱硫过程中产生的副产物，如硫酸盐，可以被回收利用，降低了资源浪费和环境污染的程度。因此，进一步加强烟气脱硫改造技术的研究和应用，提高技术的性能和经济性，具有重要的现实意义和挑战。科学家们需要加强合作，共同推进烟气脱硫技术的创新，为火电厂超低排放的实现做出贡献。烟气脱硫改造技术作为火电厂超低排放技术路线中的重要环节，其研究和应用不仅对于改善环境质量具有重要意义，同时也为保护生态环境和人类健康提供了有力的技术支持2。2.2 脱硝节能技术 脱硝节能技术作为火电厂普遍采用的环保技术之一，可以有效减少燃煤过程氮氧化物的排放量，降低大气环境造成的污染。与此同时，节能技术节能效果显着，能够提升火电厂能源利用效率、降低燃煤成本、促进可持续发展。火电厂燃煤时 NOx 排放问题。传统NOx 控制方法以 SCR 脱硝技术为主，即将氨水注入烟气中与 NOx 反应产生无害氮气及水蒸气。但 SCR 脱硝技术也存在高投资成本和废水处理困难等问题，制约了该技术在火电厂的推广。为解决上述难题，研究者们一直在探索脱硝节能创新技术。低温脱硝技术就是其中备受关注的一项新技术，该技术采用催化剂来减少NOx 在比较低温条件下的排放。低温脱硝技术较常规SCR 脱硝技术投资成本低，脱硝效率高，适应性强。低温脱硝技术有选择性非催化还原与选择性催化还原。SNCR 时，喷入氨水或者尿素溶液到燃烧区域内，用高温还原反应使 NOx 变成氮气与水蒸气。该方法投资成本低，运行灵活，适应性好，但因所需温度高，耗时长，脱硝效率比较低。相比较而言，SCR 技术可以实现更低温高效脱硝。SCR 技术利用催化剂催化氨水与 NOx的反应，提高了脱硝效率。同时，SCR 技术还可以针对不同的燃煤条件进行优化设计，使脱硝效果更加稳定且符合环保要求。除了低温脱硝技术，研究人员还在探索其他创新的脱硝节能技术。例如，氧化脱硝技术利用氧化剂将 NOx 氧化为高温条件下易于脱除的氮酸盐，从而实现高效的脱硝效果3。此外，还有基于光催化和等离子体技术的脱硝方法正在逐渐发展。在火电厂超低排放技术路线中，脱硝节能技术发挥着重要的作用。它不仅能够有效降低氮氧化物排放，减少环境污染，还可以提高火电厂的能源利用效率，降低燃煤成本。图 1 氧化脱硝技术 2.3 改善烟气系统 烟气是火电厂中产生的一种废气，常常伴随着大量的有害物质排放而成为环境污染的主要源头之一。然而，在当今环保意识逐渐增强的社会背景下，改善中国科技期刊数据库 工业 A-15-烟气系统已成为各大火电厂亟待解决的重要课题。为了实现烟气的净化和资源的高效利用，科学家们不断探索创新，推动着超低排放技术路线的研究与工程应用方法。要改善烟气系统，就需要从源头控制开始，采取有效的减排措施。其中，烟气脱硫、脱硝和除尘是最常见的处理手段。对于烟气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质，采用各种各样的先进设备和技术，如喷氨脱硝技术、湿法脱硫技术、电除尘技术等，可以将其净化效率提高到极致。第一，烟气脱硫是改善烟气系统的重要环节之一。烟气中二氧化硫经石灰乳反应后可有效转化成硫酸钙沉淀。湿法脱硫技术是目前应用较多的一种方法，它是通过喷施石灰乳或石灰水吸收烟气中的二氧化硫，使之转变为硫酸钙颗粒，最后通过过滤器将物料分离出来。二是烟气脱硝是提高烟气系统质量的又一重要步骤。燃烧时生成的氮氧化物，是酸雨，光化学烟雾等环境问题发生的元凶。为有效减少氮氧化物排放，科学家研发了各种脱硝技术。其中喷氨脱硝技术就是被广泛应用的一种方法，其通过向烟气中注入氨气，氨气和氮氧化物发生反应形成氮气及水蒸气，达到氮氧化物高效脱除的目的。三是烟气除尘又是烟气系统改进必不可少的组成部分。燃煤时烟气中会有大量颗粒物生成，这些颗粒物不仅威胁着人体健康，而且还会形成雾霾天气，从而影响空气质量。为了过滤烟气中的颗粒物，火电厂广泛采用电除尘技术。电除尘器通过引入高压电场，使得烟气中的颗粒物带电，然后被集中到电极板上，实现颗粒物的分离和回收。除了以上的减排措施，改善烟气系统还可以通过能源的高效利用来实现。火电厂热电联产技术的应用不仅可以提高燃料转化效率，减少二氧化碳的排放，还可以利用余热产生蒸汽，供给其他工艺或城镇供暖等用途。这种资源的综合利用不仅可以节省能源，减少污染物的排放，还可以提高火电厂的经济效益。改善烟气系统是火电厂实现超低排放的重要途径之一。通过烟气脱硫、脱硝和除尘等处理手段，可以有效减少有害物质的排放，保护环境和人民的健康。同时，通过能源的高效利用，可以提高火电厂的经济效益，实现可持续发展4。2.4 融入 plc 技术 融入 PLC 技术的火电厂超低排放技术路线，是当前环保领域的一项重要研究与工程应用方法。PLC 技术，即可编程逻辑控制器技术，是一种应用广泛的自动化控制技术，其优势在于灵活性、可靠性以及适应不同环境和需求的能力。火电厂是能源供应的重要来源，但其排放的废气对环境造成了严重的污染。为了降低排放物的浓度并达到国家的超低排放标准，研究人员开始将 PLC 技术引入到火电厂的排放控制系统中，以提高排放控制的精度和灵活性。传统的火电厂排放控制系统主要依靠人工监控和调节，存在着控制精度低、响应速度慢以及操作风险大的问题。而融入 PLC 技术后，控制系统将更加智能化和自动化，实现排放控制过程的高效、精确和可靠。一是利用传感器及监测设备，采用PLC技术可实时采集火电厂尾气中二氧化硫，氮氧化物及颗粒物浓度指标。数据会送到 PLC 控制器实时分析处理。PLC 控制器由于具有高速计算能力以及较强的逻辑判断能力可以对当前排放达标与否做出精确判断，并且可以根据需求做出相应调整与控制。二是以 PLC 技术为基础，对火电厂排放控制系统进行优化调整，能够根据各种工况及环境要求对燃烧参数，风机转速及排放设备运行情况进行自动调整。这样可以使排放控制更准确、更灵活，并能结合实际情况进行实时调节，从而提高排放控制的效率与精度。三是PLC 技术也能自动地记录与管理火电厂的排放数据。通过 PLC 控制器联动企业数据管理系统，实现排放数据自动记录及储存，产生相关报表及分析结果。这既增加了资料的安全性与可靠性，也为后续资料分析与优化提供依据。将 PLC 技术纳入火电厂超低排放技术线路中，其项目应用方法有如下步骤。例如，对现场实施设备改造与更新，对传感器、监测仪器、PLC 控制器进行合理布局与衔接。在此基础上，结合实际情况及要求编写了 PLC 程序并完成了排放控制系统的逻辑设计及参数设置。接着，对系统进行了调试与试验，以保证控制系统正常工作与稳定。定期对设备进行检查和维修，确保系统可靠性及长期平稳运行。3 结语 火电厂超低排放技术研究和工程应用，是目前环境保护中的一项重要任务。通过降低火电厂环境污染问题来推动环境可持续发展。尽管在技术上与经济方面还面临着一些挑战，但是相信，随着科技的发展与政府的扶持，火电厂超低排放技术发展前景会越来越光明，今后研究应继续探索与创新，促进技术效率提中国科技期刊数据库 工业 A-16-升，促进火电厂超低排放技术进步，对保护环境与人类健康做出更大贡献。参考文献 1范海东.燃煤机组超低排放智能调控系统研究及工业验证D.浙江大学:2022.2宋来.火电厂脱硫超低排放改造浅析J.节能与环保,2022(05):70-71.3韩涛.火力发电厂超低排放实证分析与论证J.节能与环保,2021(09):64-65.4王庆.燃煤机组超低排放优化项目综合评价D.浙江大学:2021.