循环硫化床电厂环保改造技术应用研究

来源:中国设备工程

摘要：中煤大同能源有限责任公司电厂（下称电厂），充分利用矿井疏干水、工业废水、生活污水等水资源，改进生产工艺流程，实现了污水零排放；进行锅炉低氮燃烧和超低排放等改造工程，实现了节能增效和烟气综合治理；实施煤场封闭工程后有效减少了煤粉对于环境的污染，提高了环境质量，对当地大气环境改善具有积极的意义；利用热能梯级节能技术思路，进行机组灵活性改造，提升电厂余热回用效率，降低碳排放，实现了综合利用与城市集中供热；电厂以控制污染物排放总量为主线，坚持污染防治与生态保护并重，环境保护工作发生了质的变化，已逐步取得了全方位、多层次的环保成果，以上技术改造和创新，取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。

关键词：创新；环保；节水；经济；减排；效益

1 污水回收达到零排放

大同市水资源严重匮乏。全市人均水资源占有量415.8m³，其中本地水资源占有量325m³，占全省人均水资源占有量的85.3%，占全国人均占有量的12%，远低于国际公认的人均500m³的严重缺水界限；同时，随着工业发展与人口增长，加剧水资源污染排放和地下水严重超采等现象。电厂为了减少地下水使用量和排污量，充分利用矿井疏干水、工业废水、生活污水等水资源，自2017年开始，电厂不断学习国内外先进经验，持续改进生产工艺流程，加大水处理资金投入，实现了污水回收处理再利用，达到了污水零排放目标。

1.1 矿井疏干水回用

煤矿在开采过程中破坏了地下水原始赋存状态并产生了裂隙，使各含水层之间的水力联系变得密切，大气降水、地表水等沿着原有和新的裂隙渗入井下采掘空间形成的地下水称为“疏干水”，由于疏干水水质浑浊，金属离子含量较大，疏干水的排放不仅浪费了宝贵的地下水资源，而且造成了一系列的环境污染，根据环保、节水、经济的原则，我厂新增了一套板式陶瓷膜过滤系统，进行矿井疏干水回收处理再利用，煤矿污水收集至电厂疏干水原水箱，经过疏干水板式陶瓷膜过滤池，最后进入工业蓄水池。2019年回收量为4817t，2020年回收量为59531t，近3年累计减少地下水使用量64348t，我厂除盐水成本13元/吨，疏干水回收成本1.5元/吨，取得了较好的经济效益与环保成果。

1.2 中水回用

中水分为工业废水和生活污水，包括化学水处理系统清洗废水、过滤器反洗水、锅炉排污废水、冷却塔排污水、城市热网管网排污废水、公司办公楼污水等，由于中水种类多，各种废水的污染物种类、含量和排量不固定，致使中水的成分非常复杂，其主要污染物有悬浮物、油、有机物等。我厂增加了工业废水和生活污水两套水处理设备设施，工业废水是收集生产排放水，通过工业废水处理设备（机械搅拌澄清器、油水分离器、全自动自清洗过滤器、污泥浓缩池、板框式污泥脱水机等设备），最后进入工业蓄水池；生活污水是收集公司行政区、电厂生活污水，通过生活污水处理设备（化粪池、一体化处理等设备），最终汇入工业蓄水池。在生产、生活环节中，提高了生活污水、工业废水、含煤废水的回用规模与范围，实现了中水全部回收再利用，2018年年度中水回收量为146802t，2019年年度回收量为171623t，2020年回收量为191266t，近三年累计减少地下水使用量为509691t，中水回收费用2.5元/吨，中水回收利用也是我厂一项重要的节水综合措施，带来了明显的经济效益、环境效益及社会效益。

1.3 节水工艺

锅炉补给水主要用的是水处理车间经过反渗透及EDI装置处理过的脱盐高纯水，我厂为了降低锅炉水汽的损失，使锅炉补充水率降低，锅炉水系统加药由磷酸盐更换为氢氧化钠，经过氢氧化钠处理后，锅炉减少了排污，关闭了连续排污，由连续排污变为定期排污；同时，在排污期间，有一部分蒸汽会排到空气中，避免了进一步增加汽水损耗。化学水处理车间制水所产生的浓水以前安排专人拉运，经过简单的设备升级改造，灰库放灰除尘、超低排放烟道冷却、厂区绿化等全部使用浓水，进一步废物利用，实现了浓水零排放。

通过一系列节水减排措施，我厂2018年度浓水回用111519t，2019年度回用86879t，2020年回用110621t，近3年累计减少地下水使用量309019t，不仅节省了每年40万元浓水拉运费用，而且还节约了72万元的水费。电厂近三年用水量情况统计表如表1。

2 烟气治理实现节能减排

为全面贯彻落实山西省大气污染治理计划的各项要求，实现山西省政府下达的大气污染防治目标，持续改善大同市环境空气质量，秉承守护“大同蓝”的方针。2017年9月～2018年7月，电厂完成了超低排放改造工程，改造范围包括对原有锅炉进行低氮燃烧改造，增加两套循环流化床干法脱硫除尘一体化系统、并对现有SNCR脱硝系统、引风机、供电系统，热工控制系统等设备设施进行了必要的改造，从而实现了电厂烟气超低排放的目标。电厂近3年烟气排放指标统计表如表2。

本次改造在保持原有布袋除尘器的基础上，每台炉新增一套除尘脱硫一体化系统（即流化床超净吸收塔+超净布袋除尘器），炉膛内部二次风口、中心筒内径、分离器入口烟道等系统进行了升级改造。烟气经过锅内SNCR脱硝完成NOx脱除后，进入循环流化床反应塔，在塔内烟气与形成流化状态的吸收剂物料接触，在喷水降温共同作用下，SO2等酸性污染物质完成反应脱除，烟气中细微粉尘颗粒和重金属汞等物质通过凝并作用，汇集成较粗颗粒，进入配套布袋除尘器后，利用织密滤袋及表面滤饼层，两级滤袋过滤脱除。

超低排放改造工程完工后，锅炉平均床温较改造前降低了约30℃，运行中能够有效控制SO2、NOx、粉尘浓度。根据2020年年度数据统计，SO2平均排放浓度2.47mg/Nm³，NOx平均排放浓度27.46mg/Nm³，粉尘平均排放浓度1.82mg/Nm³，烟气排放指标达到设计值要求，符合燃煤电厂大气污染物超低排放标准要求，该系统最大特点是可以高效完成脱硫除尘一体化，实现了节能增效和烟气超低排放的目标。

3 煤场封闭提高环境质量

电厂原煤场四周为挡风抑尘网设计，已不能满足环保要求，为了减少煤粉扬尘污染，提高人民群众的环境质量，改善当地大气环境，2019年8～11月电厂完成了煤场气膜全封闭改造工程，煤场封闭工程主体采用充气膜结构，长128.5m、宽112m，环墙高度3m，膜结构完成高度为46m，建筑面积为14060㎡，安装部分由基础部分、膜材部分、网索部分、模块式组合风柜、智能控制系统、排气换气系统、降尘措施、气密结构部分、备用能源等系统组成，成为大同市首座充气膜储煤场和最大单体充气膜结构建筑及中煤集团首个应用于电厂储煤场的气膜结构设施，将煤场对环境的影响降至最低，实现了社会效益和经济效益双丰收，也成为地标建筑，提升了企业在当地的影响力。

气膜式储煤场照明符合绿色节能理念，膜材对自然光透射率达10%～15%，透射光在结构内部产生均匀的漫射光，白天能够充分利用日照光度无须补光，夜晚利用高效节能的二次漫反射的zhuanli照明系统，无阴影、无眩光，无死角，大大节约照明能耗。同时，煤场气膜利用气压来支撑，以钢索作为辅助，无须梁、柱支撑，获得更大的利用空间，膜材具有耐高温、热传导率低、较高热反射率和阻燃性能优越等特点。实施煤场封闭后有效减少了煤粉对于环境的污染，提高了环境质量，对当地大气环境改善具有积极的意义，2019年我厂颗粒物无组织排放环保税费182.84万元，2020年费用16.8万元，节约166.04万元，煤场封闭后，颗粒物无组织排放环保税费大幅降低。

中煤大同能源有限责任公司电厂在地方政府环保部门和上级公司的关心、支持和帮助下，持续深入践行“绿水青山就是金山银山”的理念，坚持以科学发展观为指导，紧紧围绕政府提出的创建国家环保模范城市的战略部署，以改善环境质量为目标，以控制污染物排放总量为主线，坚持污染防治与生态保护并重，电厂环境保护工作发生了质的变化，全力推进环保工作建设，已逐渐取得了全方位、多层次的环保工作成果，为全市环境保护建设提供了强有力的环保基础和环保理念，实现了从“煤都黑”向“大同蓝”的转变，如今蓝天白云已经成为大同常态，“大同蓝”这张新名片也将越擦越亮。