电厂行业环保前端治理

电厂行业环保前端治理

前端治理的核心思想是在污染物（主要是大气污染物）产生之前或产生过程中，通过优化燃料、改进燃烧工艺或调整运行方式，最大限度地减少其生成量。这是一种更经济、更主动的环保策略，通常比后端烟气处理成本更低。  

一、核心目标：

1. 减少污染物生成：重点减少燃烧过程中产生的氮氧化物、硫氧化物、颗粒物、未燃尽碳（影响飞灰含碳量和CO）以及痕量重金属（如汞）的原始生成量。

2. 提高燃烧效率： 优化燃烧过程，使燃料燃烧更充分，减少不完全燃烧损失，从而在相同发电量下减少燃料消耗和整体污染物排放（包括CO?）。

3. 为后端治理减负： 降低进入后续除尘、脱硫、脱硝等装置的污染物负荷，减轻其处理压力，降低运行成本，延长设备寿命。

4. 适应燃料变化： 提高电厂对劣质燃料或掺烧生物质等多元化燃料的适应性。

二、主要技术手段与方法：

1. 燃料优化与管理：

  （1）燃料选择与采购：优先选用低硫煤、低灰分煤、低氮含量煤。签订燃料合同时对硫分、灰分、热值、挥发分、氮含量、汞含量等关键指标提出明确要求。

    燃料配煤：将不同品质的煤（如高硫煤与低硫煤、高挥发分煤与低挥发分煤、高热值煤与低热值煤）按比例混合。目的是：控制入炉煤硫分：直接降低SO?的原始生成量。

    优化燃烧特性：稳定挥发分、热值，使燃烧更稳定高效，减少未燃尽碳和CO生成。

（2）控制灰熔融特性：减轻结渣、沾污，维持锅炉效率和安全性。

    降低污染物生成潜力：如选择低氮煤种或掺入低氮燃料。

燃料预处理：

    洗煤：物理或化学方法去除原煤中的部分灰分、硫分（主要是黄铁矿硫）和部分痕量重金属（如汞）。是减少灰渣量、降低SO?原始生成量、减轻后端除尘脱硫负担的有效手段。

    煤粉细度优化：将煤磨成更细的粉末（但需在磨煤机能耗和燃烧效率间平衡），增加比表面积，促进燃料与空气充分混合，提高燃烧速度和燃尽度，减少飞灰含碳量和CO生成。

（3）燃料储存与管理：

    封闭煤场/筒仓：建设大型封闭式煤棚或采用筒仓储煤，彻底解决露天煤场带来的煤尘无组织排放问题，显著改善厂区及周边环境空气质量。

    喷淋抑尘：在卸煤、堆取料、转运等易产尘环节设置喷淋装置，抑制煤尘飞扬。

     防风抑尘网：作为封闭煤场的补充或过渡措施，减少风力引起的煤尘扩散。

2.燃烧过程优化与控制：

    （1）低氮燃烧技术：这是前端治理减少NOx生成的最核心、最广泛应用的技术。其原理是通过改变燃烧区域的空气动力场和温度场，抑制燃料氮向NOx的转化以及热力型NOx的生成。主要方法包括：
    * 空气分级燃烧：将燃烧所需的总空气量分阶段送入炉膛。
    主燃区（欠氧燃烧）：只送入部分空气（通常80-90%理论空气量），创造还原性气氛。在此区域，燃料氮主要转化为无害的N?，而非NOx；同时火焰温度峰值降低，抑制热力型NOx生成。
    燃尽区（富氧燃烧）：在炉膛上部通过燃尽风喷口送入剩余空气，确保未燃尽的燃料和CO完全燃烧。
    *燃料分级燃烧：将部分燃料（通常10-20%）从主燃烧器上方或下方的特定喷口（再燃喷口）送入炉膛，形成局部富燃料还原区。主燃区生成的NOx在流经此还原区时，会被烃根等还原性物质还原为N?。
    *低氮燃烧器：燃烧器内部设计实现空气分级和/或燃料分级，如：浓淡分离燃烧器：在喷口内将煤粉气流分离成高浓度（富燃料）和低浓度（贫燃料）两股气流，分别组织燃烧，降低局部氧浓度和温度峰值。

    *旋流燃烧器：通过调节旋流强度控制着火距离和火焰形状，优化燃烧。
    *烟气再循环：抽取一部分低温烟气（通常在省煤器后）混入一次风或二次风中送入炉膛。主要作用是降低炉膛温度峰值（抑制热力型NOx）和稀释氧气浓度（抑制燃料型NOx）。

（2）燃烧优化调整：
    配风优化：精确控制各层燃烧器的一次风、二次风、燃尽风的比例和风量，确保合理的过剩空气系数（避免过高导致NOx增加和排烟损失增大，过低导致燃烧不完全）。

    燃烧器投运方式：根据负荷变化，优化各层燃烧器的投运组合，保持炉膛温度场和氧量分布均匀。
    在线监测与智能控制：利用炉膛温度监测、火焰检测、烟气成分（O?, CO, NOx）在线分析仪等数据，结合先进算法（如神经网络、模糊控制）实时优化燃烧参数设定，实现动态寻优。
    富氧燃烧：用高纯度氧气替代空气助燃，同时将部分烟气循环回炉膛控制温度。主要目的是便于后续CO?捕集（烟气中CO?浓度极高），但也因减少了氮气量而显著降低了热力型NOx的生成潜力（但燃料型NOx仍需控制）。

    前端治理是电厂环保体系中不可或缺的第一道防线和经济有效的基石。它通过“治本”的思路，在污染物生成的源头和过程中进行干预，显著降低污染物的原始排放浓度。虽然其单独作用可能不足以满足最严苛的排放标准，但它能大幅降低后端治理的压力和成本。现代电厂普遍采用“前端治理 + 中端治理 + 后端治理”的组合策略，形成多层次、全方位的污染控制体系，其中前端治理扮演着至关重要的基础性角色。燃料管理（尤其是洗煤和配煤）和低氮燃烧技术是其最核心、最广泛应用的手段。持续的燃烧优化运行则是确保前端治理效果持久的关键