马斌
（靖远第二发电有限公司）
摘要：清洁生产方式是燃煤发电企业实现可持续发展的必然选择。本文以靖远二电的清洁生产为例，提出了燃煤电厂实施清洁生产的思路，介绍了靖远二电实施清洁生产的主要途径，对靖远二电在节能、减排、降本、增效等方面所采取的技术措施进行了详细的分析，经过数据比较论证了实施清洁生产的效果，对燃煤电厂开展清洁生产工作作了有益的探索。
关键词：清洁生产；减排技术；节电技术；节水技术
一、引言
（一）选题背景和意义
1.选题背景
电力是国民经济的命脉，我国以煤为主的一次能源结构决定了发电工业以火电为主的发展格局。随着节约型社会的建立和环保要求的不断提高，燃煤电厂的废渣、废水、废气等废弃物和有毒物质的排放问题使其发展受到了严重制约。为了促进电力与环境协调发展，清洁生产就成为煤电企业自身适应社会发展、加强环境保护的必然选择，《中华人民共和国清洁生产促进法》的实施使清洁生产走上了法制化和规范化的道路，一系列新环境政策的出台也给了燃煤火电厂更大的环境压力和实施清洁生产的动力。从技术的角度来看，燃煤机组超低排放具有极高的经济技术可行性，成熟的技术条件为火力发电企业清洁生产奠定了良好的基础。清洁生产是环境保护战略由被动反应向主动行动的一种转变，是工业生产实现可持续发展的必要途径。
2.选题意义
靖远第二发电有限公司（以下简称“靖远二电”或公司）是1995年12月18日成立的西北最大的中外合资火力发电企业，发电厂位于甘肃省白银市平川区，临近黄河与煤矿，是一座理想的坑口电站，现有四台33万千瓦容量的燃煤发电机组。研究清洁生产模式和技术的应用，对于机组平均服役期超过14年的靖远二电来说，具有争取生存权利和可持续发展的双重意义，是为了生存发展并避免更大损失而提出并实施的一种竞争性战术。随着各发电企业之间的竞争日益激烈，公司也需要通过清洁生产的方式降低生产成本，提高经济效益，提高市场竞争力。将清洁生产作为公司的研究课题，分析清洁生产存在的不足和差距，总结经验教训，对于公司持续开展清洁生产工作必将起到很大的推动作用。
二、 清洁生产的基础理论
（一）清洁生产的定义和内涵
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。实施清洁生产是一种新的环保战略，也是一种全新的思维方式，是从单纯依靠末端治理逐步转向过程控制的一种转变，强调在生产过程中进行全程控制，并找到了环境效益与经济效益相统一的结合点。清洁生产通过应用专业技术、改进工艺流程和改善管理来实现，从生态－经济两大系统的整体优化出发，借助各种相关理论和技术，将生产技术、生产过程、经营管理及产品等方面与物流、能流、信息流等要素有机结合起来并优化运行方式，从而实现以最小的环境影响和资源利用，是预防污染、保护环境的有效途径，是电力行业实现可持续发展战略的必然选择。
（二）靖远二电清洁生产的指导思想
燃煤电厂的清洁生产是一项系统工程，牵涉生产的各个专业和各个方面，因此需要系统性思维和全局观念，需要设立相应的组织机构负责推动，全员参与；清洁生产的关键在于预防，在于过程控制，需要以精细化管理的工作思路和方法对生产过程进行控制；通过技术进步促进清洁生产工作的开展，节能减排和经济效益相结合。
三、靖远二电清洁生产方式与技术分析
（一）靖远二电清洁生产方式
1. 机组经济运行方式
为了提高机组运行的经济性，根据锅炉运行实际情况，机组低负荷运行时，优化磨煤机的运行调整方式。各机组负荷在200MW及以下时，存在燃烧工况较差、锅炉再热汽温偏低、供电煤耗大、机组厂用电量较大的情况。随着机组长期低负荷运行及煤质较好的情况，逐步摸索经验，优化制粉系统保护逻辑，制定出5、6号机组低负荷三台磨运行及7、8号机组两台磨煤机运行措施（5、6号机组各配置五台中速碗式磨煤机，7、8号机组各配置三台双进双出球式磨煤机）。通过低负荷优化磨煤机运行，不仅降低了机组厂用电量，而且改善了锅炉低负荷燃烧工况，提高了锅炉燃烧效率，在同负荷工况下降低燃煤量3-5吨/H，降低了机组供电煤耗。同时，对备用磨煤机进行消缺，提高了设备的可靠性。优化锅炉启停炉上水方式，减少机组启停阶段厂用电量。公司四台锅炉启动及停止过程中原来由电动给水泵进行上水调节，由于机组滑参数启停时间长，造成电动给水泵运行时间较长，机组厂用及外购电量较大。通过公司技术人员的努力，经过可行性调研后，在四台机组A汽泵给水出口阀加装了旁路调节阀，改造汽泵汽源。在机组启停过程中，利用临机的辅汽接带A汽泵，代替电动给水泵完成机组启停的全部过程，降低了机组启停阶段的厂用电量，达到了安全、经济运行目的。
凝结泵变频改造接线图
2.点检定修制方式
靖远二电的点检定修是通过点检员对设备进行定内容、定标准、定周期、定责任人和定考核办法的模式，发现设备的异常现象和隐患，掌握设备故障的初期信息，采取措施将故障消灭在萌芽阶段。公司在点检定修制具体实施的过程中不盲从点检教条，而是多方“取经”，掌握点检的基本理念，再进一步落实点检工作，在实践中摸索出了一条独具特色的设备管理方法，开创了点检定修的新局面。
（二）靖远二电清洁生产技术应用分析
1.减排技术应用分析
公司在减排技术方面主要开展电除尘改造、低氮燃烧和脱硝改造、烟气脱硫改造等工作。原设计烟气电除尘采用三电场除尘装置，除尘效率达不到国家烟气排放环保新标准。为了克服和避免电除尘器本身的技术局限性，保持原除尘器进口烟道不变，在原三电场后部增加一个移动电极电场。结合各机组烟道和电除尘安装的具体情况，将原电场高度加高（5-6号炉2.24m，7-8号炉2.16m），满足烟气流速要求,并相应增加总集尘面积，电场供电方式采用高频电源供电。
2.节电技术应用分析
2009年开始逐步对5-8号机组一次风机和凝结泵电机进行变频控制改造，高压变频调速利于泵、风机和电动机的安全运行，改造后极大的减少了厂用电量。每台机组的两台凝结泵电机均采用一拖一手动旁路方式，两台一次风机均采用一拖一自动旁路方式，新建配电室集中安装变频装置，为了保证足够的冷却效率，采用空水冷却方式。同时对变频装置的控制和逻辑部分进行了相应的改造，保证改造后变频装置可靠运行。凝结泵和一次风机改造电气接线方式如下图所示：
03号备高变低压侧双分支分别带一段6KV备用段母线， 5、6号机组6KV工作母线均从其引取备用电源。5、6号机组的厂用电源通过03号备高变低压侧6KV备用段相互联络，对03号备高变低压侧PT和开关联锁逻辑进行改造，即可将备高变转为冷备用状态，既保证了5、6号机组的厂用备用电源的可靠性，也实现了5、6号机组的厂用电源的互带（经备高变低压侧6KV备用母线段实现）。03号备高变优化改造后的系统接线图如下图所示：
04号备高变低压侧双分支无6KV备用母线段，直接用共箱母线引接至7、8号机组6KV工作母线作为机组的备用电源。因此7、8号机组的厂用电源系统通过04号备高变低压侧共箱母线相互联络，但与备高变为硬连接，不能直接实现机组的厂用电源互带，需对04号备高变低压侧分支引出方式进行改造，将低压侧分支与共箱母线的连接断开，在断口间加装04-1、04-2两台断路器及04-A-C-PT、04-B-C-PT，并对各PT和开关联锁逻辑进行改造，即可将04号备高变转为冷备用状态，实现 7、8号机组的厂用电源系统经04号备高变低压侧6KV共箱母线电源进行互带。04号备高变优化改造后的系统接线图如下图所示：
3.节水技术应用分析
公司采用合理可靠的污废水处理工艺处理生活污水和工业污废水。生活污水采用生物接触氧化处理工艺系统。该处理工艺适用于中等负荷的生活污水，耐冲击负荷能力强，适应于进水污染状况复杂和进水量变化较大的情况，出水水质较为稳定，公司处理后的生活污水回收到工业废水处理系统。生产流程中产生的工业废水及处理后的生活污废水，经工业废水下水道汇入工业污水处理站进行处理。工业废水处理系统流程如下图所示：
4.节油技术应用分析
靖远二电的节约燃油技术应用主要从微油点火、等离子点火两方面开展。公司四台机组的启停用油和助燃油为0号柴油，每台锅炉配置三层共12支油枪，单支枪出力为1.2T/H。7、8号机组同步设计了等离子点火装置，设备及煤质正常情况下可以达到无油启停。5、6号机组别实施了小油枪点火技术改造，减小油枪雾化片口径，使两台机组下层8支油枪的出力减小至150KG/H，改造完成后达到了利用小油枪直接点燃煤粉进行机组启停的目的。大油枪实施旋流片改造后，油枪出力为0.6T/H，完全满足锅炉助燃需要，而且可以减小机组正常运行投油对电除尘的影响，在同等投油时间下，可节油50%。
5.节煤技术应用分析
公司四台机组设计煤均为靖远煤业公司生产的大矿煤，该煤种为高热、低灰、低硫、低水的优质烟煤，因其高热低硫的特性，在环保达标排放的政策背景下，成为区域内多家企业争相抢夺的优势资源。公司电煤采购局势严峻，存在严重的需求缺口，且煤质下降明显，作为设计煤的替代煤种，宁夏煤、新疆煤供应量受政策、火车、汽车运力影响也极不稳定，煤质与设计煤质偏离较大。为补充烧煤缺额，适当降低入炉煤单价，公司被迫选择自购市场煤，市场自购煤存在低热、高灰、高水、高硫等特性，且煤质极不稳定，而各种褐煤、贫煤、肥煤、长烟煤、煤泥等劣质煤因为其独有的价格优势，也成为市场煤的重要组成部分，但是这些煤的大量存储、掺烧存在对机组的安全、经济、环保影响巨大。
四、 靖远二电清洁生产成效、差距与展望
（一）靖远二电清洁生产的成效
1.减排技术应用成效
公司四台机组进行低氮燃烧改造后，用设计煤种进行了性能验证，锅炉效率提高0.8%，NOx排放平均浓度为274.59 mg/Nm3，CO排放平均浓度为97.05?L/L，过热汽温和再热汽温出口偏差平均值均小于2℃，平均减温水量为22.133 t/h，炉膛出口烟温偏差平均值小于5℃，各项指标均达到国家和行业标准要求。
2.节电技术应用成效
公司一次风机、凝结泵变频改造取得的效益，可通过下表数据进行验证（以8号机组变频改造统计的平均数据作为参考）：
8号机组变频改造前后电机电流统计
由上表数据计算，单台一次风机平均每小时节电319kwh,单台凝结泵平均每小时节电347kwh，按照电价0.28元/kwh,机组年利用小时4500小时计算，单台机组每年节约电费约125万元。经对投资-收益进行对比核算，两年即可收回全部投资。收回成本后，每台机组年节省发电成本约125万余元；而且采用变频改造后实现软启动，避免了电机启动时对电网和机械的冲击，电网电压更加稳定，电机温度明显下降，电气和机械设备的使用寿命得到延长，统维护费用和机组运行可靠性也大为提高。自2011年四台机组6KV厂用备用电源改造后，各机组实现了机组启停、备用和检修期间厂用电源的互供，公司年减少外购电量约800－1200万KWh。
3.节油技术应用成效
公司四台机组小油枪点火技术改造后，各机组启停用有助燃油耗明显下降，据统计数据显示，年节约助燃油100吨以上，减少发电成本80万以上；同时减小了投油期间对电除尘的不利影响，提高了除尘效率，延长了除尘器检修周期，综合效益明显；对7、8号机组采用的等离子装置进行改造后，装置启弧、稳弧、点燃煤粉、锅炉稳燃等方面的调节性能良好；在锅炉点火初期，等离子点火装置能直接点燃煤粉，稳定燃烧，火焰明亮，实现了7、8号锅炉无油点火启动；在锅炉点火启动的过程中，炉膛火焰明亮，能见度高，燃烧完全，锅炉各部件的启动参数均能控制在规定范围内；在机组低负荷运行和事故工况下，采用等离子煤粉点火装置，可以实现机组无油稳燃运行；在锅炉启停过程中加长了电除尘器投运时间，大大减少了粉尘的排放。
（二）靖远二电清洁生产工作改进措施
加强清洁生产工作的组织领导，加强清洁生产推广力度，普及清洁生产相关知识、培养清洁生产的思维方式，提高员工的清洁生产意识，为清洁生产全面推行奠定良好的基础；实行科学的管理手段与方法，制定节水、节电、节煤等节能降耗的激励措施，提高员工参与的积极性；开展清洁生产管理体系评价，发现清洁生产工作存在的问题与差距，采取有针对性的措施进行改进；大力开展节能减排技术改造工作，采用先进的节能降耗技术，使得电厂优化运行、污染物低排放、环保和经济效益并行趋优，提高发电设备运行的经济性；加强企业内部管理，建立完善的清洁生产规章制度，以保证清洁生产的顺利进行；利用信息化管理系统推进清洁生产的精益化管理工作等。
五、结束语
本文以靖远二电的清洁生产为例，阐述了燃煤电厂实施清洁生产的思路，介绍了靖远二电实施清洁生产的主要途径，对靖远二电在节能、减排、增效、管理等方面所采取的技术措施进行了详细的分析，经过数据比较论证了实施清洁生产的效果，对燃煤电厂开展清洁生产工作作了一定的探索，对实际工作具有一定的指导意义，基本完成了研究任务。希望这些内容能为其他有志于研究燃煤电厂清洁生产的同行提供一定的帮助。
参考文献
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[2]曾绍伦，方儒林，任玉珑：基于清洁生产的燃煤电厂循环经济模式研究[J]；生态经济，2008
[3]汪翠英，裴锋，毛焕华：火力发电厂清洁生产初探，江西电力，2005年01期
论文作者:马斌
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/19
标签：机组论文; 靖远论文; 清洁生产论文; 技术论文; 锅炉论文; 母线论文; 燃煤论文; 《电力设备》2016年第8期论文;