馬天波

（神華國能哈密電廠，新疆 哈密 839000）

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)對于電力的需求也與日俱增，火力發(fā)電行業(yè)的壓力也日益增加。然而，與風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電等相比，火力發(fā)電存在能源利用效率低和污染環(huán)境嚴(yán)重等問題，與我國綠色發(fā)展等五大發(fā)展理念存在著嚴(yán)重的沖突，在運行優(yōu)化和節(jié)能降耗等方面亟待解決?；瘜W(xué)運行作為火力發(fā)電廠生產(chǎn)運營的基本組成部分，涉及原水、補給水、凝結(jié)水和廢水等多道處理工序，以及制氫和供氫等重要環(huán)節(jié)，對于火力發(fā)電廠的高效、綠色運行起著十分重要的作用。因此，有必要探討火力發(fā)電廠的化學(xué)運行優(yōu)化措施，分析其提高效率和節(jié)能降耗的舉措，從而為提高電力企業(yè)經(jīng)營利潤和控制運行成本提供參考。

1 火力發(fā)電廠存在的主要問題

1.1 發(fā)電能耗突出，能源利用率低

與其他發(fā)電方式相比，火力發(fā)電自工業(yè)革命以來已經(jīng)經(jīng)過了很長時間的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，是目前全球發(fā)電的主要形式。然而，火力發(fā)電對于能源的消耗與浪費問題非常突出，在能源轉(zhuǎn)化和利用方面效率很低。隨著現(xiàn)代社會對于節(jié)能降耗問題的日益關(guān)注，火力發(fā)電的高能耗問題也已成為不容忽視的世界性難題。除了利用風(fēng)能、水能、太陽能和核能等替換火力以外，火力發(fā)電本身也需要進行技術(shù)的優(yōu)化，特別是化學(xué)運行的優(yōu)化，提升能源利用率，彌補火力發(fā)電的不足，從而更好地發(fā)揮火力發(fā)電的優(yōu)勢和長處，為經(jīng)濟建設(shè)與發(fā)展提供電力支撐。

1.2 排廢問題突出，環(huán)境污染嚴(yán)重

火力發(fā)電對于環(huán)境的污染問題，已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。火力發(fā)電廠排放出的廢水、廢氣以及煤渣等固體廢棄物，對于周邊環(huán)境已經(jīng)造成了巨大的危害，特別是二氧化碳等氣體的排放更是對周邊地域甚至全球生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)峻的危害。然而，由于清潔能源發(fā)電暫時難以滿足我國電力資源的客觀需求，火力發(fā)電在相當(dāng)一段時間內(nèi)仍然是我國電力供應(yīng)的主要來源，僅依靠關(guān)?；鹆Πl(fā)電廠并不能真正解決根本問題。因此，必須要對火力發(fā)電廠的化學(xué)運行進行優(yōu)化，盡可能地降低火力發(fā)電環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的“三廢”產(chǎn)物，或者通過一定的凈化手段減少“三廢”的排放，最大程度地降低火力發(fā)電對生態(tài)環(huán)境的污染[1]。

1.3 煤炭依賴突出，發(fā)展前景堪憂

火力發(fā)電的原料主要是煤炭，而我國雖然是一個煤炭資源儲備豐富的資源大國，但長期、大量的開采已經(jīng)造成了煤炭資源的嚴(yán)重短缺。目前，我國用于火力發(fā)電的煤炭有很多來自于澳大利亞、印度尼西亞、蒙古和俄羅斯等國家的進口，而近兩年國際政治和經(jīng)濟形勢的變化特別是我國“臟煤”禁令的頒布，導(dǎo)致煤炭的進口特別是澳大利亞煤炭的進口受到嚴(yán)格的管制和限制，進而造成火力發(fā)電資源的緊張。對此，火力發(fā)電廠必須要嚴(yán)格遵守國家關(guān)于煤炭進口的相關(guān)政策，但同時也需要加強自身化學(xué)運行的優(yōu)化，通過技術(shù)的革新來提高單位煤炭的發(fā)電量，從而減少對煤炭資源的過度依賴。

1.4 照明損耗較為嚴(yán)重

照明是火力發(fā)電廠日常運行過程中，不可或缺的一種用電形勢，但大部分火電廠在日常的運作過程中都存在燈具使用周期較短的問題，需要定期進行更換。燈具的頻繁更換很容易引起各類電氣事故，而燈具的大面積使用在一定程度上浪費了能源資源。就現(xiàn)階段而言，大部分火電廠并沒有嘗試進行節(jié)能燈具運用的推廣，因此許多火電廠仍然使用普通燈具來進行日常的照明。與節(jié)能燈具相比，普通燈具在單位時間內(nèi)所需要耗費的能源要明顯多一些，這對提升火電廠的降耗節(jié)能效率，使火電廠能夠在節(jié)能減排的工業(yè)生產(chǎn)號召下進行產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)形勢轉(zhuǎn)變，會產(chǎn)生負(fù)面影響。因此這也是現(xiàn)階段發(fā)電廠在日常運行過程中存在的主要問題。如果這個問題無法得到解決，那么火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗措施調(diào)整便無法得到進一步的完善。

1.5 部分電氣設(shè)備無法進行調(diào)解

在火力發(fā)電廠的日常發(fā)電過程中，通常會使用靜電除塵設(shè)備，來為日常的電力生產(chǎn)和電力運輸提供較為良好的環(huán)境，但在具體的運行過程中，靜電除塵設(shè)備還可能會出現(xiàn)短路問題，如果不對靜電除塵設(shè)備進行定期的調(diào)解，而連續(xù)使用，那么靜電除塵設(shè)備不僅無法發(fā)揮良好的出聲效果，還很可能會出現(xiàn)各類故障，最終導(dǎo)致電能損耗變得更為嚴(yán)重。之所以會出現(xiàn)這類現(xiàn)象，大體是因為其變壓器的容量不科學(xué)，出現(xiàn)了電能低負(fù)荷或空載等問題。這種無用功率的消耗會使電氣資源耗損更多，因此如果無法對這類電氣設(shè)備進行必要的優(yōu)化調(diào)整，那么火力發(fā)電廠的日常運行就會無端地?fù)p耗過多電力資源，這種用電方式是不符合節(jié)能降耗規(guī)范的[2]。

2 火力發(fā)電廠化學(xué)運行優(yōu)化與節(jié)能降耗的主要措施

2.1 進行合理的節(jié)能評價體系構(gòu)建

之所以在很長一段時間內(nèi)，火力發(fā)電廠的化學(xué)運行優(yōu)化與節(jié)能降耗并沒有獲得較為明顯的突破，有很大一部分原因是由于沒有建立較為合理的節(jié)能評價體系。如果要構(gòu)建有關(guān)體系，那么就需要采取必要的措施與手段進行評價指標(biāo)的確定。為了使火力發(fā)電廠的評價能夠更加科學(xué)合理，在確定評價指標(biāo)時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)較為貼合實際火力發(fā)電廠運作的評價標(biāo)準(zhǔn)來進行參照。所以在選擇標(biāo)準(zhǔn)的過程中，有關(guān)技術(shù)研究人員通常會根據(jù)三個原則來進行指標(biāo)確定標(biāo)準(zhǔn)的選擇。1）相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)必須要是符合社會發(fā)展期待的，與社會先進電力生產(chǎn)運輸理念相貼合的。2）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一定要具有一定的可行性，可以通過日常的努力來進行完成。3）所有的標(biāo)準(zhǔn)都是可以通過量化的方式來進行呈現(xiàn)的，只有如此，有關(guān)火力發(fā)電廠的日常運行才能夠在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下得到優(yōu)化。

為了使火電廠的節(jié)能降耗能夠得到進一步的完善，采用評價體系標(biāo)準(zhǔn)與建設(shè)過程中可以嘗試使用以下3種方式來進行評價體系的構(gòu)建：1）以現(xiàn)階段的國家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進行最終的發(fā)電廠運營流程指導(dǎo)。通常情況下，國家或行業(yè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)都有較強的操作性，在定量以及定性方面都較為準(zhǔn)確，因此以此為評價體系來進行日常的發(fā)電廠建設(shè)，日常火力發(fā)電的運營能符合國家與行業(yè)要求。由于節(jié)能降耗以及可持續(xù)發(fā)展理論的深入滲透，現(xiàn)階段的國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是以節(jié)能降耗為目標(biāo)來進行制定的。因此將相關(guān)標(biāo)注作為評價體系來管理日常的火力發(fā)電廠生產(chǎn)和運營，火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗效果就能夠獲得較為明顯的提升。2）火力方電廠在進行評價標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)時，應(yīng)當(dāng)對火力發(fā)電廠的預(yù)期運營與發(fā)展目標(biāo)進行充分的考慮，只有如此才能夠使節(jié)能降耗任務(wù)順利完成。因為節(jié)能降耗本身是一項需要花費大量時間才能夠見到成效的改革目標(biāo)，因此火力發(fā)電廠在制定預(yù)期目標(biāo)時，一定會將節(jié)能降耗的改革目標(biāo)考慮進去。因此以預(yù)期目標(biāo)為評價標(biāo)準(zhǔn)，是能夠在一定程度上起到節(jié)能降耗作用的。3）技術(shù)研究人員可以將被評價對象的變化趨勢作為評價標(biāo)準(zhǔn)，來進行火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗建設(shè)。被評價對象是指就正在發(fā)展過程中的各項評價指標(biāo)。各指標(biāo)在火電廠的發(fā)展運營過程中都在發(fā)生著改變，如果能夠深研究入每個被評價對象的年度節(jié)能預(yù)算，促進火力發(fā)電廠節(jié)能降耗與優(yōu)化運行，那么火力發(fā)電廠的運營將會更符合社會的期待。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)化原水處理，提升化學(xué)運行排污質(zhì)量

在火力發(fā)電廠的化學(xué)運行過程中，原水的預(yù)處理不僅需要加強水泵等硬件設(shè)備的節(jié)能降耗，也同樣需要關(guān)注澄清設(shè)備等的穩(wěn)定處理和高效運行，通過混凝、沉降、澄清和過濾等措施對水中的雜質(zhì)進行處理，從而減少原水中的膠體、懸浮物以及有機物等物質(zhì)，避免后續(xù)環(huán)節(jié)對設(shè)備的損傷以及對能源的不必要消耗。通常情況下，火力發(fā)電廠都會配備澄清設(shè)備進行原水的預(yù)處理，可以有效清除大部分的膠體、懸浮物和有機物等雜質(zhì)，但不可避免地會留下少量的懸浮物和絮凝體。當(dāng)這些少量的雜質(zhì)進入補給水除鹽處理系統(tǒng)后，仍然可能對后續(xù)的水處理設(shè)備造成污染或者堵塞，從而影響了設(shè)備的正常運行并削減其使用壽命。對此，有必要在原水預(yù)處理的澄清設(shè)備后再進行一次過濾處理，實現(xiàn)原水處理的系統(tǒng)優(yōu)化，從而為后續(xù)的水處理環(huán)節(jié)提供更為優(yōu)質(zhì)的水資源，通過降污來實現(xiàn)促進降耗的目標(biāo)。

當(dāng)前，澄清設(shè)備中部分發(fā)電廠采用了超濾系統(tǒng)裝置，通常包含3套設(shè)備。從當(dāng)前的實踐運用情況看，超濾裝置主要采用進口中空纖維結(jié)構(gòu)的膜元件。這些膜元件往往選用具有較強親水性的聚砜材質(zhì)，并且該材質(zhì)有著很高的耐污染能力，可以有效去除大分子有機物和膠體硅，有效地控制和消除化學(xué)需氧量（COD）以及細(xì)菌等。從超濾系統(tǒng)裝置的使用效果看，水中的懸浮物的去除率可達(dá)100%，膠體的去除率一般可達(dá)99%，微生物的去除率一般可達(dá)99.999%，出水濁度一般可小于0.3NTU，淤泥密度指數(shù)（SDI）小于3，澄清效果顯著。當(dāng)然，超濾系統(tǒng)裝置本身也需要定期進行相應(yīng)的清洗，通常在系統(tǒng)正常運行 1個月、最長3個月以后，就應(yīng)當(dāng)對膜元件進行化學(xué)清洗，通過檸檬酸洗、堿洗和次氯酸鈉清洗等方式，徹底地清除系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)，從而為之后一段時間的高效澄清與超濾提供助力[3]。

2.3 提高樹脂再生效果，提升化學(xué)運行降耗水平

離子交換水處理階段，主要包括運行制水和離子交換樹脂再生2個部分，前者是后者容量發(fā)揮的過程，后者是離子交換樹脂容量恢復(fù)的過程，二者相輔相成共同形成樹脂運行和再生的良性循環(huán)。然而，由于樹脂在進行清洗和反洗等運行過程中，不可避免地會受到水中雜質(zhì)以及其他物質(zhì)的污染和腐蝕，從而造成設(shè)備功能的不斷下降，并且消耗的能量也在不斷地增加。因此，必須要盡可能地減少原水處理等前端環(huán)節(jié)的出水雜質(zhì)，避免樹脂遭到污染。對此，建議在樹脂設(shè)備安裝前檢查土建基礎(chǔ)是否按設(shè)計要求施工，并將系統(tǒng)管道沖洗干凈，不應(yīng)有過多的懸浮雜質(zhì)。為確保設(shè)備的安全運行和樹脂不被污染，還建議在原水進入設(shè)備之前先用過濾精度為10 μm～20 μm過濾器進行預(yù)處理某電廠鍋爐補給水處理系統(tǒng)過濾設(shè)備如圖1、圖2所示。

圖1 活性炭裝置

圖2 超濾裝置

除了提高前端的出水質(zhì)量，減輕離子交換樹脂的凈化壓力以外，還需要對補給水和凝結(jié)水等進行更加徹底地清理，并且盡可能保持其處于適中的酸堿濃度范圍內(nèi)，最大限度地降低制水過程中的樹脂污染。此外，還需要保證充分的置換時間，使離子交換樹脂在制水和再生2個過程中實現(xiàn)動態(tài)的平衡，在固定的周期內(nèi)盡量達(dá)到兩者的均衡發(fā)展，從而保證樹脂的再生效果。當(dāng)然，在火力發(fā)電設(shè)備的長期運行的情況下下，樹脂仍然會受到污染，產(chǎn)生性能下降、容量降低、離子泄漏量增加以及廢水量增多等問題，因此需要根據(jù)實際情況修復(fù)和更換樹脂，從而保證樹脂的再生效果，達(dá)到節(jié)能降耗和廢水減排的目的[4]。

2.4 精細(xì)處理凝結(jié)水，提升化學(xué)運行穩(wěn)定系數(shù)

凝結(jié)水對于火力發(fā)電來說是設(shè)備安全運行和化學(xué)安全運行的基本保障，而在凝結(jié)水的運行過程中必然會與其接觸到的金屬設(shè)備、管道等發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致部分金屬溶解物質(zhì)或者腐蝕產(chǎn)物進入凝結(jié)水當(dāng)中，影響凝結(jié)水的運行效率，并對相關(guān)設(shè)備造成不利的影響。因此，有必要對凝結(jié)水進行精細(xì)化處理，及時清除金屬溶解物質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物，保證火力發(fā)電過程中熱力系統(tǒng)的水汽品質(zhì)合格，進而保障發(fā)電機組安全穩(wěn)定地運行。從目前的企業(yè)運行情況看，采取混床銨化處理的方式是最適合凝結(jié)水精細(xì)化處理的措施，不僅能夠延長設(shè)備的使用壽命，還能夠降低再生廢液量，提高凝結(jié)設(shè)備的使用效率并降低運行成本。

為了確保混床銨化處理高效安全地運行，凝結(jié)水處理系統(tǒng)可以設(shè)置一定的失效節(jié)點，對出水電導(dǎo)率和鈉氯離子等的含量進行實時監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)降低到一定的標(biāo)準(zhǔn)時立即進行節(jié)點控制，啟動銨化處理程序來降低機組腐蝕、結(jié)垢、積鹽等風(fēng)險。當(dāng)然，混床銨化處理也存在著產(chǎn)水量少、除鹽水量和酸堿消耗量增加等問題，并導(dǎo)致凝結(jié)水精細(xì)化處理環(huán)節(jié)的成本大幅增加，對此可以考慮采用自動加氨的方式控制給水pH值，通過調(diào)整高速混床陰陽樹脂配比以及優(yōu)化再生技術(shù)參數(shù)等措施，有效降低凝結(jié)水處理的技術(shù)難度和減少成本支出。

2.5 優(yōu)化處置再生廢水，提升化學(xué)運行減排質(zhì)量

火力發(fā)電技術(shù)最大的缺點在于廢水、廢氣和固定廢棄物的排放造造成了環(huán)境污染，而優(yōu)化化學(xué)運行必須要充分考慮到廢水的處理和排放問題，從而真正實現(xiàn)節(jié)能降耗減排的綠色發(fā)展目標(biāo)。由于補給水、凝結(jié)水和樹脂再生等環(huán)節(jié)中都會產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水都有著顯著的酸堿性特征，如果不經(jīng)過中和處理必然會形成嚴(yán)重的水資源和土地資源污染，而且會浪費大量的資源。因此，火力發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)根據(jù)生產(chǎn)運行過程中廢水的產(chǎn)生和排放規(guī)律，通過中和設(shè)備對酸堿廢水進行處理，使酸堿濃度過高的廢水逐漸轉(zhuǎn)化成為危害輕微的工業(yè)廢水，然后再進行回收處理，最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響[5]。

在具體的化學(xué)運行過程中，可以對火力發(fā)電過程中形成的廢水進行分類處理，其中經(jīng)過中和處理的廢水如果其腐蝕性較低并且符合原水的基本條件，可以將其引入循環(huán)用水系統(tǒng)，使廢水得以再生利用，從而有效減少廢水的排放量，并且適當(dāng)降低發(fā)電過程中的水資源消耗，減輕廢水處理系統(tǒng)和原水提取系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，降低了生產(chǎn)資源的不必要損耗。

3 結(jié)語

在當(dāng)前極其復(fù)雜的國際、國內(nèi)政治以及經(jīng)濟形勢下，火力發(fā)電廠如何在激烈的市場競爭中保持一定的地位并且發(fā)揮應(yīng)有的作用，既能夠有效提升企業(yè)的經(jīng)營利潤，又可以嚴(yán)格遵守國家的相關(guān)法律和政策，是當(dāng)前不得不深入思考的問題。面對嚴(yán)峻的環(huán)境，火力發(fā)電廠必須要著力優(yōu)化化學(xué)運行環(huán)節(jié)。在日常的生產(chǎn)運行過程中及時地對能源消耗、資源利用以及設(shè)備管理等情況進行總結(jié)分析，采取行之有效的節(jié)能降耗措施，不斷地優(yōu)化設(shè)備參數(shù)和生產(chǎn)工藝，控制電力生產(chǎn)的成本，并減少其對于環(huán)境和社會的負(fù)面影響，從而提升電力企業(yè)的綜合競爭力，推動電力行業(yè)的健康、良性發(fā)展。