循環硫化床電廠環保改造技術應用研究
摘要：中煤大同能源有限責任公司電廠（下稱電廠），充分利用礦井疏干水、工業廢水、生活污水等水資源，改進生產工藝流程，實現了污水零排放；進行鍋爐低氮燃燒和超低排放等改造工程，實現了節能增效和煙氣綜合治理；實施煤場封閉工程后有效減少了煤粉對于環境的污染，提高了環境質量，對當地大氣環境改善具有積極的意義；利用熱能梯級節能技術思路，進行機組靈活性改造，提升電廠余熱回用效率，降低碳排放，實現了綜合利用與城市集中供熱；電廠以控制污染物排放總量為主線，堅持污染防治與生態保護并重，環境保護工作發生了質的變化，已逐步取得了全方位、多層次的環保成果，以上技術改造和創新，取得了良好的經濟效益、環境效益和社會效益。
關鍵詞：創新；環保；節水；經濟；減排；效益
1 污水回收達到零排放
大同市水資源嚴重匱乏。全市人均水資源占有量415.8m3，其中本地水資源占有量325m3，占全省人均水資源占有量的85.3%，占全國人均占有量的12%，遠低于國際公認的人均500m3的嚴重缺水界限；同時，隨著工業發展與人口增長，加劇水資源污染排放和地下水嚴重超采等現象。電廠為了減少地下水使用量和排污量，充分利用礦井疏干水、工業廢水、生活污水等水資源，自2017年開始，電廠不斷學習國內外先進經驗，持續改進生產工藝流程，加大水處理資金投入，實現了污水回收處理再利用，達到了污水零排放目標。
1.1 礦井疏干水回用
煤礦在開采過程中破壞了地下水原始賦存狀態并產生了裂隙，使各含水層之間的水力聯系變得密切，大氣降水、地表水等沿著原有和新的裂隙滲入井下采掘空間形成的地下水稱為“疏干水”，由于疏干水水質渾濁，金屬離子含量較大，疏干水的排放不僅浪費了寶貴的地下水資源，而且造成了一系列的環境污染，根據環保、節水、經濟的原則，我廠新增了一套板式陶瓷膜過濾系統，進行礦井疏干水回收處理再利用，煤礦污水收集至電廠疏干水原水箱，經過疏干水板式陶瓷膜過濾池，最后進入工業蓄水池。2019年回收量為4817t，2020年回收量為59531t，近3年累計減少地下水使用量64348t，我廠除鹽水成本13元/噸，疏干水回收成本1.5元/噸，取得了較好的經濟效益與環保成果。
1.2 中水回用
中水分為工業廢水和生活污水，包括化學水處理系統清洗廢水、過濾器反洗水、鍋爐排污廢水、冷卻塔排污水、城市熱網管網排污廢水、公司辦公樓污水等，由于中水種類多，各種廢水的污染物種類、含量和排量不固定，致使中水的成分非常復雜，其主要污染物有懸浮物、油、有機物等。我廠增加了工業廢水和生活污水兩套水處理設備設施，工業廢水是收集生產排放水，通過工業廢水處理設備（機械攪拌澄清器、油水分離器、全自動自清洗過濾器、污泥濃縮池、板框式污泥脫水機等設備），最后進入工業蓄水池；生活污水是收集公司行政區、電廠生活污水，通過生活污水處理設備（化糞池、一體化處理等設備），最終匯入工業蓄水池。在生產、生活環節中，提高了生活污水、工業廢水、含煤廢水的回用規模與范圍，實現了中水全部回收再利用，2018年年度中水回收量為146802t，2019年年度回收量為171623t，2020年回收量為191266t，近三年累計減少地下水使用量為509691t，中水回收費用2.5元/噸，中水回收利用也是我廠一項重要的節水綜合措施，帶來了明顯的經濟效益、環境效益及社會效益。
1.3 節水工藝
鍋爐補給水主要用的是水處理車間經過反滲透及EDI裝置處理過的脫鹽高純水，我廠為了降低鍋爐水汽的損失，使鍋爐補充水率降低，鍋爐水系統加藥由磷酸鹽更換為氫氧化鈉，經過氫氧化鈉處理后，鍋爐減少了排污，關閉了連續排污，由連續排污變為定期排污；同時，在排污期間，有一部分蒸汽會排到空氣中，避免了進一步增加汽水損耗。化學水處理車間制水所產生的濃水以前安排專人拉運，經過簡單的設備升級改造，灰庫放灰除塵、超低排放煙道冷卻、廠區綠化等全部使用濃水，進一步廢物利用，實現了濃水零排放。
通過一系列節水減排措施，我廠2018年度濃水回用111519t，2019年度回用86879t，2020年回用110621t，近3年累計減少地下水使用量309019t，不僅節省了每年40萬元濃水拉運費用，而且還節約了72萬元的水費。電廠近三年用水量情況統計表如表1。
2 煙氣治理實現節能減排
為全面貫徹落實山西省大氣污染治理計劃的各項要求，實現山西省政府下達的大氣污染防治目標，持續改善大同市環境空氣質量，秉承守護“大同藍”的方針。2017年9月～2018年7月，電廠完成了超低排放改造工程，改造范圍包括對原有鍋爐進行低氮燃燒改造，增加兩套循環流化床干法脫硫除塵一體化系統、并對現有SNCR脫硝系統、引風機、供電系統，熱工控制系統等設備設施進行了必要的改造，從而實現了電廠煙氣超低排放的目標。電廠近3年煙氣排放指標統計表如表2。
本次改造在保持原有布袋除塵器的基礎上，每臺爐新增一套除塵脫硫一體化系統（即流化床超凈吸收塔+超凈布袋除塵器），爐膛內部二次風口、中心筒內徑、分離器入口煙道等系統進行了升級改造。煙氣經過鍋內SNCR脫硝完成NOx脫除后，進入循環流化床反應塔，在塔內煙氣與形成流化狀態的吸收劑物料接觸，在噴水降溫共同作用下，SO2等酸性污染物質完成反應脫除，煙氣中細微粉塵顆粒和重金屬汞等物質通過凝并作用，匯集成較粗顆粒，進入配套布袋除塵器后，利用織密濾袋及表面濾餅層，兩級濾袋過濾脫除。
超低排放改造工程完工后，鍋爐平均床溫較改造前降低了約30℃，運行中能夠有效控制SO2、NOx、粉塵濃度。根據2020年年度數據統計，SO2平均排放濃度2.47mg/Nm3，NOx平均排放濃度27.46mg/Nm3，粉塵平均排放濃度1.82mg/Nm3，煙氣排放指標達到設計值要求，符合燃煤電廠大氣污染物超低排放標準要求，該系統最大特點是可以高效完成脫硫除塵一體化，實現了節能增效和煙氣超低排放的目標。
3 煤場封閉提高環境質量
電廠原煤場四周為擋風抑塵網設計，已不能滿足環保要求，為了減少煤粉揚塵污染，提高人民群眾的環境質量，改善當地大氣環境，2019年8～11月電廠完成了煤場氣膜全封閉改造工程，煤場封閉工程主體采用充氣膜結構，長128.5m、寬112m，環墻高度3m，膜結構完成高度為46m，建筑面積為14060㎡，安裝部分由基礎部分、膜材部分、網索部分、模塊式組合風柜、智能控制系統、排氣換氣系統、降塵措施、氣密結構部分、備用能源等系統組成，成為大同市首座充氣膜儲煤場和最大單體充氣膜結構建筑及中煤集團首個應用于電廠儲煤場的氣膜結構設施，將煤場對環境的影響降至最低，實現了社會效益和經濟效益雙豐收，也成為地標建筑，提升了企業在當地的影響力。
氣膜式儲煤場照明符合綠色節能理念，膜材對自然光透射率達10%～15%，透射光在結構內部產生均勻的漫射光，白天能夠充分利用日照光度無須補光，夜晚利用高效節能的二次漫反射的專利照明系統，無陰影、無眩光，無死角，大大節約照明能耗。同時，煤場氣膜利用氣壓來支撐，以鋼索作為輔助，無須梁、柱支撐，獲得更大的利用空間，膜材具有耐高溫、熱傳導率低、較高熱反射率和阻燃性能優越等特點。實施煤場封閉后有效減少了煤粉對于環境的污染，提高了環境質量，對當地大氣環境改善具有積極的意義，2019年我廠顆粒物無組織排放環保稅費182.84萬元，2020年費用16.8萬元，節約166.04萬元，煤場封閉后，顆粒物無組織排放環保稅費大幅降低。
中煤大同能源有限責任公司電廠在地方政府環保部門和上級公司的關心、支持和幫助下，持續深入踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅持以科學發展觀為指導，緊緊圍繞政府提出的創建國家環保模范城市的戰略部署，以改善環境質量為目標，以控制污染物排放總量為主線，堅持污染防治與生態保護并重，電廠環境保護工作發生了質的變化，全力推進環保工作建設，已逐漸取得了全方位、多層次的環保工作成果，為全市環境保護建設提供了強有力的環保基礎和環保理念，實現了從“煤都黑”向“大同藍”的轉變，如今藍天白云已經成為大同常態，“大同藍”這張新名片也將越擦越亮。
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