浅谈电力系统如何在发展中做到节能环保

学术论文王春阳 王宾 2018-08-03 10:34:16
    一、电力系统发展中节能环保工作的必要性
    火电厂生产电能的全过程中,各种排放物对环境的影响超过一定限度而造成环境质量的劣化。这些排放物包括燃料燃烧过程排出的尘粒、灰渣、烟气;电厂各类设备运行中排出的废水、废液,以及电厂运行时发出的噪声。本文将对电力系统如何进行节能环保工作进行简单探讨。
    二、火力发电对环境的影响及防治措施
    我国电厂绝大多数以燃煤火力发电为主,燃煤电厂对环境的污染主要包括燃烧排放物对大气的污染和引发酸雨,工业废水排放对水环境的污染,以及燃烧废渣的占地影响三大类。
    1.大气污染、酸雨及其防治
    每年我国火力发电的煤炭消耗量已超过8亿吨,煤炭中除含炭外,还有灰粉、硫、氮以及有害的微量元素。煤炭燃烧在释放热能的同时还产生二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、灰渣和烟尘。排入大气的二氧化硫和氮氧化物与水汽结合生成硫酸和硝酸,随降水落下形成酸雨,造成农业、林业、水产业的损失和建筑物的腐蚀;大量一氧化碳转化为二氧化碳形成温室效应;煤炭燃烧后的灰尘经烟囱排出飘浮于大气中,形成微细颗粒,是影响城市大气质量和能见度的主要因素,并同时危害人群健康。颗粒物是我国城市大气环境污染中的首要污染物。对人体健康的影响排在空气污染物的首位。
    随着人民群众对生活环境要求的不断提高,电力行业对电厂大气污染问题也不断加大治理力度,总的来说,降低单位煤耗,减少大气排放,加强污染物排放控制是减少电厂大气污染的重要手段。
    在二氧化硫控制方面,主要依靠关停小火电机组、降低燃煤含硫量和安装烟气脱硫设施等措施。 在烟气除尘方面,逐步采用高效静电除尘器,替代湿式除尘器和机械除尘器。目前我国火电厂湿式除尘器和机械除尘器已越来越少,新建机组普遍采用四电厂和五电厂静电除尘器,并通过加大收尘面积等手段,使除尘效率高达99.6%以上,多年来全国火电烟尘排放量基本控制在300万吨左右,实现了“增产不增加烟尘”,火电厂的烟尘排放已不再成为我国主要的环保问题。
    2.水环境污染及其防治
    电厂是耗水大户之一,我国部分大中型燃煤电厂的耗水指标最低的为0.68 m3/(s·GW),也就是说,1 000MW装机容量的电厂,每秒钟耗水约0.68m3。我国北方的大部分地区,水资源短缺已成为电力发展的主要制约因素,许多工程出现了以水定电的现象。电厂又是一个排水大户,其排放的工业废水、生活污水给环境造成了不良的影响。
    电厂在生产过程中排放的废水主要有水力输送灰渣的冲灰废水、工业废水和生活污水。此外,还有电厂定期检修时的非正常排水,如除尘器和空气预热器的清洗水、锅炉酸洗废液(废水)等。如电厂采用直流冷却系统,则还有温排水。
    电厂的工业废水和生活污水一般经过处理后都能达标排放,或回收用于煤场喷淋、输煤栈桥冲洗和冲灰补充用水等,对环境的影响较小。而电厂排水对环境影响较大的是灰水和温排水。
    对灰水的pH值超标的治理,可利用电厂燃煤过程中产生的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体,经洗涤吸收塔由风机送入灰浆池内的布气管而排入灰水中,使二氧化硫、二氧化碳与灰水中的游离氧化钙等碱性物质反应,起到降低灰水pH值的作用。另外也可以采用加酸调节的工艺,来降低灰水的pH值。加酸系统可根据灰水的pH值自动控制。酸源一般利用废酸。由于灰水呈碱性,因此灰水中的重金属元素大多呈氢氧化物的形式沉淀,灰水中的重金属元素的浓度并不高。对于采用湿式除尘器的电厂,由于燃煤产生的氟化物极易溶于水,因此灰水中氟化物浓度的高低取决于燃煤中的氟含量。目前对灰水中氟化物的处理尚处于研究阶段,未获得成熟的方法。灰水治理的最佳方法是采用灰水闭路循环系统,使灰水不向外排放。这种运行系统最大的问题是回水管、回水泵等设备的结垢,这是由于灰渣中游离氧化钙不断溶出,与灰水中的碳酸盐反应生成碳酸钙沉淀而形成坚硬的灰垢。为了防止结垢,可通过加阻垢剂的办法加以解决,目前这是一种有效的方法。
    对于温排水的治理,在选择电厂厂址时,可通过数学模型计算或物理模型试验对温排水的扩散范围作出估算,以了解水域温升的影响范围。同时对受热污染水体的水生物种现状分布进行调查,注意是否影响鱼类的回游路线,查清水域的水生物种群及种群密度,根据重要水生生物和他们的食物链最适宜的水温和夏季最大允许水温,结合温排水模型的模拟结果作出评价,以确定合适的冷却水温和排放位置,避免或减少电厂建成后对水生环境产生不利影响。另外可通过改进冷却方式,将直流冷却改为循环冷却,这也是防止热污染、节约水资源的有效办法。
    3.灰渣污染及其防治
    煤在燃烧后,煤中的灰分一部分成为粉末(粒径0~100微米);另一部分则形成灰渣。由于火电厂燃煤的灰分普遍较高(一般在20%左右),排放的灰渣占用了大量的土地,特别是对于平原地区的燃煤电厂。灰渣还造成二次污染。无论干灰或湿灰,灰渣在输送和灰场处置过程中,都存在着二次污染的问题。尤其是北方地区,由于气候干燥,灰场的扬尘更容易对周围的环境产生影响。另外,由于水冲、雨淋等外界因素的影响,灰渣中的一些有害成分如硫酸盐、氧化钙、微量元素砷(As)、氟(F)、铬(Cr)等可能会转移到周围的水环境中去,造成一定的污染。
    目前,对于灰渣的处理主要以综合利用为主,同时也采取了其他的一些手段,如对于湿灰场要采取分区堆放、蓄水运行的办法;干灰碾压灰场也要实施分区堆放,及时推平碾压,达到堆灰高度后,及时复土还田;在灰场四周种植绿化林带等,以防止灰场起尘的二次污染,同时在灰场的底部和四周采取防渗措施,以防止灰水中的有害物质渗入周围的水体,造成污染。
    灰渣实际上是一种再生资源,目前综合利用方式主要有以下几种,一是水泥厂用粉煤灰代替部分矿渣,按国标(GB175-92)“普通硅酸盐水泥”的标准和按(GB1344-92)“矿渣硅酸盐水泥”的标准生产矿渣硅酸盐水泥。二是生产地砖和免烧的粉煤灰砖。三是粉煤灰在许多道路建设中可大量地作为填筑材料以代替传统的砂、土。四是商品混凝土中掺加10%~15%的粉煤灰,不仅可以节约水泥,降低工程造价,而且在高层建筑中,为了改善混凝土的和易性能、增加泵送高度,混凝土中掺加粉煤灰已成为有效的技术措施。混凝土中掺加粉煤灰后还有减少其干缩性和提高密实性等优点。五是磨细粉煤灰可增加粉煤灰颗粒的比表面及其界面反应能力,改善颗粒级配,是提高粉煤灰活性的一种有效方法。六是粉煤灰经过磁化后,还可用于生产磁化复合肥,提高农业产量。
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