电力行业清洁生产审核.doc

电力行业清洁生产审核
——以火力发电为例

姓名 杜艳伟
专业 环境工程
班级 硕研14班
指导老师 曹晓强

目录
1电力行业清洁生产及重要性 3
1．1我国电力清洁生产的重要性 3
1.2电力清洁生产的内容 3
2行业现状（以火电行业为例） 4
2.1燃煤机组装机容量及发展方向 4
2.3工艺现状 6
2.4污染物排放及治理现状 8
2.5废物利用情况 10
3当前火电行业清洁生产存在的问题 11
3.1 生产工艺、设备落后 11
3.2 燃料、污染物处理工艺单一落后 11
3.3 废物利用程度低 11
4清洁生产方案的进一步改进 11
4.1采用清洁的燃料 11
4.2采用清洁的生产工艺及设备 12
4.3延伸产品产业链,构建生态产业链网体系 13
4．4减少污染物排放，采用污染治理新技术 13
4.5加强企业内部管理 17
5结论与建议 18
1电力行业清洁生产及重要性
1．1我国电力清洁生产的重要性
我国污染防治形势日益严峻。国内外污染防治经验表明，清洁生产是工业污染防治的最佳模式，是实现可持续发展的必然选择。已被公认的全球性四大公害：大气烟尘、酸雨、温室效应、臭氧层破坏中，煤炭的燃烧产物构成其中的主要部分。燃煤火力发电厂排放的，对人类生存环境构成直接危害的主要污染物有粉尘、硫氧化物、粉尘、氮氧化物及二氧化碳。我国的能源结构长期以来以煤炭为主，随着煤炭转化为电能的比例越来越高，电力行业加强清洁生产的任务越来越紧迫。电力生产必须从调整电源结构、选择先进的发电技术以及废物利用、运行管理的各个方面提高资源利用率，减少污染物的产生。
1.2电力清洁生产的内容
根据我国《清洁生产促进法》，清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产有两个特点：一是使用清洁的一次能源；二是采用先进的工艺以减少生产过程中的污染物排放。对于电力行业来讲，清洁生产包括采用基本上不排放或很少排放污染物的发电方式，包括建设水电站、风力发电场、核电站和燃气电站和促进污染物减排的洁净煤发电方式。
2行业现状（以火电行业为例）
2.1燃煤机组装机容量及发展方向
2.1.1燃煤机组装机容量
十一五期间,我国电力行业加大上大压小的力度,累计关停小燃煤机组超过7千万kW。同时大力发展大容量机组,2010年在建的百万千瓦燃煤机组达到68台,装机容量高达9.2千万kW.截至目前,我国投运的百万千瓦超超临界燃煤机组已有24台,装机容量为2.4千万kW，占燃煤机组装机容量的3.37%.
无论是已经投运的还是在建、拟建的百万千瓦超超临界燃煤机组数量,我国都居世界首位。目前，30万KW、60万KW火电机组已成为主力机型，90万KW超临界国产机组已经投产，100万KW超超临界电站正在建设；我国30万kW及以上的燃煤机组占燃煤机组装机容量的比重已从“十一五”初期的43.37%提高到67.11%。

表 1 2005-2010年我国燃煤机组装机容量与发电量情况

2.1.2燃煤机组发展方向
表 2 不同规模机组平均排污负荷比较 g/（kW·h）
从上表中可以看出，机组规模越大污染物排放量越少。
据有关资料预测,2020年以前我国煤电仍将占到总电量的70%左右,发电规模在400～450MW的超超临界煤粉燃烧机组(PF-USC)、IGCC机组、PEBC-CC机组,是当前燃煤发电技术发展的主攻方向。有关资料对其热效率、经济性和环保效果进行了比较,认为从环保效果的绝对水平看,IGCC具有很大的优势;但在环保“合格”的条件下,PF-USC的经济性最有竞争力。
2.2燃料现状
20世纪80年代以后，我国火电厂的燃料主要是煤，其他还有生物质、煤矸石，垃圾，天然气、石油等固体、气体以及液体燃料。我国燃用煤一半以上是烟煤，贫煤此致，无烟煤在10%以下。
我国火电厂主要为燃煤电厂，为提高燃烧效率，一般先将原煤处理成煤粉再输入燃烧系统进行燃烧。
从下表中可以看出燃料为天然气、原油时，烟尘排放量几乎为零，但是SO2排放量比较多；而原煤为燃料时烟尘排放量较多；NOx排放以原油最多，其次为原煤，天然气最少。
另外，生物质能是种清洁的低碳燃料，生物质含硫量、含氮量均低于化石燃料，因此燃烧后SO2、NOX排放量比化石燃料要小得多,是可再生能源中理想的清洁燃料。
表 3 中国火力发电燃料燃烧造成的大气污染物排放（t）

2.3工艺现状
2.3.1生产工艺
火电生产工艺系统由燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统5个系统组成。燃料在锅炉中燃烧，将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。

图 1 火电厂生产过程

图 2 火电生产工艺流程
2.3.2脱硫工艺现状
目前烟气脱硫工艺有锅炉燃烧前脱硫（如洁净煤技术）、燃烧过程中脱硫（循环流化床燃烧技术）、燃后脱硫三种。火电厂主要采用炉后烟气脱硫技术（FGD）。炉后烟气脱硫技术湿法脱硫（石灰石脱硫技术、海水脱硫技术、氧化镁脱硫技术、新氨法脱硫技术）、半干法脱硫技等。其中石灰-石膏湿法脱硫应用最广泛。

图 3 石灰石-石膏法脱硫工艺
2.4污染物排放及治理现状
火电行业排放的污染物主要有烟尘、硫化物、氮氧化物、二氧化碳、灰渣、石膏、废水等，排放量如下图所示。

表 4 2007年燃煤电厂污染物排放量

目前火电厂现用污染治理技术如下表所示
表 5 火电厂现用污染治理技术

烟气脱硫脱硝除尘现状如下表所示
表 6 我国燃煤机组烟气脱硫脱硝脱碳除尘现状（%）

2.5废物利用情况
当前火电厂废物利用主要为废水回用和粉煤灰、脱硫石膏回收利用。有些火电厂建设有中水回用工程，废水经处理达标后可用于厂内绿化以及发电过程用水；粉煤灰主要可作为建材资源（水泥混合材料、混凝土掺和料、建筑砌块、砖瓦材料等）、铺路填筑以及用于农业改良酸性土壤等；脱硫石膏用于生产建筑材料、水泥辅料等。
由于缺乏系统的管理办法和生态意识，目前仍有很多电厂对灰渣采取堆放、建造灰场贮灰等方法，电厂排放的废物资源一直未能得到很好的利用，污染和浪费非常严重，对环境造成了很大的污染。
3当前火电行业清洁生产存在的问题
3.1 生产工艺、设备落后
目前，我国仍存在一定比例火电企业采用污染严重、效率低的小容量燃煤机组，只注重末端治理，不注重污染的全过程控制。生产设备落后，生产技术单一。
3.2 燃料、污染物处理工艺单一落后
目前，我国许多火电行业燃料未经预处理直接利用，燃烧效率低，污染量大；大多数采用煤作燃料，天然气、生物质等清洁燃料发展应用较少。污染处理工艺如烟气脱硫工艺大部分采用石灰石膏法，其他效率高的新工艺发展应用较少
3.3 废物利用程度低
目前仍有很多电厂对灰渣采取堆放、建造灰场贮灰等方法，电厂排放的废物资源一直未能得到很好的利用，污染和浪费非常严重，对环境造成了很大的污染。
4清洁生产方案的进一步改进
4.1采用清洁的燃料
4.1.1正确的选择燃料种类
为减少烟尘的排放，可采用天然气、原油为燃料；为降低总污染物的排放，可采用生物质（秸秆、乙醇）为燃料。
4.1.2对燃料进行预处理
燃煤可进行洗选，粉碎，气化，燃前脱硫等；天然气脱硫；生物质气化或者裂解。
4.2采用清洁的生产工艺及设备
（1）采用高效洁净的高参数大容量机组,如60MW超临界、100MW超超临界火电机组
（2）采用高效洁净的燃烧方式，如采用循环流化床锅炉（CFB)
表 7 不同燃烧燃烧系统NOx排放量对比分析
燃烧系统
NOx排放值mg/m3
固态排渣炉
600-1200
直流燃烧器
旋流燃烧器
600-1000
850-1200
液态排渣炉
950-1800
直流燃烧器
旋流燃烧器
900-1300
1300-2000
褐煤炉
500-680
流化床锅炉
200-700
炉排炉
300-800
（3）采用能源梯级利用的高效联合循环和资源综合利用的多联产发电技术
如流化床燃烧技术、蒸汽燃气联合循环机组(GTCC)、整体煤气化蒸汽燃气联合循环(IGCC)、热电冷多联产、以煤气化为基础的多联产技术、大型空冷发电技术等
（4）采用生物质能发电技术（气化、直燃、掺烧）
4.3延伸产品产业链,构建生态产业链网体系
如燃煤电厂锅炉燃烧产生的烟气经除尘器处理后,收集的粉煤灰对其进行分级利用,对于高级的从中提取铁粉和碳粉,中级的则加工为生态水泥或加气混凝土等,低级的用于筑路和填埋。燃烧后产生的炉渣外销,作为水泥厂或者砖厂的原料。
4．4减少污染物排放，采用污染治理新技术
4.4.1采用脱硫新技术，火电厂脱硫工艺多样化
根据锅炉容量、燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫效率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理位置等因素来选择脱硫工艺，避免脱硫工艺单一使用，提高整体脱硫效率。

表 8 6种脱硫法的技术参数比较

图 4 石灰/石膏湿法烟气脱硫工艺流程

图 5 氨法脱硫工艺流程
新氨法脱硫工艺（NADS）是以合成氨为吸收剂，生成很有价值的中间体亚硫铵,与化工厂联合可生产有价值的化工产品，产生较高的经济效益,是适合我国国情的新型工艺技术。
4.4.2发展脱硝技术，完善脱硝设施
发展SCR、SNCR、SNCR/SCR联合脱硝技术、电子束辐照烟气脱硫脱硝技术等，在火电厂完善脱硝装置，控制NOx的产生。
4.43以袋式除尘器取代电除尘器。
袋式除尘器相对于电除尘器有很多的优点,其排放质量浓度在9mg/m3左右,除尘效率仍在99%以上，效率很高。除此之外，袋式除尘器能捕集比电阻高而电除尘难以回收的粉尘，而且袋式除尘器性能稳定可靠，对负荷变化适应性，运行管理简便，特别适宜捕集细微而干燥的粉尘，所收集的干燥粉尘便于处理和回收利用。如长袋低压回转脉冲除尘器。

表 9 袋式除尘器和电除尘器的优缺点对比

表 10 火电厂用静电除尘器和袋式除尘器综合性能比较

4.4.4改进废水治理方案
改进改进火电厂废水处理工艺，选用处理效果好的处理工艺；分流治理,使废水资源化建立与完善火力发电厂废水零排放系统。
如采用布局合理的空气搅拌系统处理酸碱废水；利用Fenton试剂对离子交换树脂再生废水进行催化氧化处理；采用生物接触氧化法处理火电厂生活污水；利用火电厂废粉煤灰吸附处理锅炉清洗废液；延长冲灰水停留时间，利用生物法处降低冲灰水PH，用粉煤灰降低冲灰水中含氟量等。
生活污水和工业废水处理后用于冲灰、冲洗、消防、绿化和喷洒;生活污水深度处理后作为循环水的补充水;冲灰水系统实行闭路循环,提高冲灰水的重复回用率。对火力发电厂废水从整体上对水量、水质进行优化平衡,合理利用,实现废水零排放。
4.4.5控制烟气中汞的排放，完善脱汞装置
所有的煤里都含有或多或少的汞,汞主要富存于煤里硫化矿物中,部分为有机汞。它的含量从几个ppb到几百ppb。它在燃烧中成挥发组分。烟气中汞的存在形式主要有三种:元素汞(HgO)，二价汞(HgC12,HgO)还有被粉尘吸附的汞,如:未燃炭吸附的汞。

图 6 汞在燃煤电厂烟气里的流程

图 7 炉后喷射溴化粉状活性炭吸附剂技术示意图
4.5加强企业内部管理
建立起企业环境管理体系,使企业逐步向ISO14000靠拢,最终达到要求并获得认证,早日获得进入国际市场的绿色通行证;要建立和完善清洁生产宣传、组织和管理制度,确定清洁生产机构的归属,以保证清洁生产的顺利进行。

5结论与建议
清洁生产是一个动态的相对的概念，是一个连续的过程，因而需要一个相对固定的机构、稳定的工作人员来组织和协调这方面的工作，以巩固取得的清洁生产成果，并使清洁生产工作持续的开展下去。清洁生产并非一朝一夕就能完成，因而制定持续的清洁生产计划，使清洁生产有组织有计划有步骤的在企业中开展下去。
相关人员应该针对电厂特点，针对电厂系统和设备存在的问题，按照要求开展清洁生产审核工作。随着国家法律法规、相关标准的日趋严格，电厂应根据新的法律法规，采用新的技术，与时俱进，不断探索清洁生产新方法，为电厂的清洁生产工作更上一层楼努力。