李志刚，任 君，吴 斌，江 蛟

(1. 中国电力工程有限公司，北京 100048；

2. 大唐南京电厂，南京 210011；3. 江苏省电力设计院，南京 211102)

浅谈对建设绿色燃煤电站的理解

李志刚1，任 君1，吴 斌2，江 蛟2

(1. 中国电力工程有限公司，北京 100048；

2. 大唐南京电厂，南京 210011；3. 江苏省电力设计院，南京 211102)

本文以600MW级超超临界燃煤机组为例，给出对建设绿色电站的理解，详细介绍建设绿色火电厂的基本设想和具体优化措施，并对绿色电厂的节能、环保等指标进行分析，供业内参考。

绿色电站；节能减排；循环经济；可持续发展.

1 概述

近年来，为了满足我国国民经济和社会发展的需要，以燃煤火力发电为主的电力装机容量迅速增长。随着国家对火电节能减排要求的提高，新的火电环保排放标准即将出台，火电厂污染物排放总量受生态环境和政策的制约日益突出。同时，由于电力装机快速增长，发电设备利用小时呈总体下降趋势，发电企业经营形势严峻。环保和经营两个方面的压力，对火电建设提出了更新、更高的要求。在这种形势下，建设绿色火电厂被提上了议事日程。

对什么是绿色电厂，目前业内并无明确的界定，也没有标准规范可依。本文主要针对600MW级超超临界燃煤机组，浅谈对绿色电站的理解，详细介绍建设绿色火电厂的基本设想和具体措施，并对绿色电厂的节能、环保等指标进行分析研究，供业内参考。

2 以人为本是绿色电厂自身的要求

优美的环境可以愉悦身心，提高工作效率。电厂作为工业生产部门，客观存在噪音大、粉尘大、高温等恶劣的生产环境，因此创建优美和谐的电厂环境尤显重要。在规划设计阶段就应着手电厂整体优美环境的创建，在布局上做到整齐美观、功能区分合理，体现以人为本；在综合整治上，通过设置防尘墙、隔音墙、绿化带等措施将煤场扬尘、冷却塔噪音等的不利影响降至最低。创造和谐环境，关心员工健康和安全，体现以人为本，是绿色电厂的自身要求。

3 减少污染物排放是绿色电厂应尽的社会责任

绿色电厂应积极贯彻新公布的《火电厂大气污染物排放标准》征求意见稿的精神，SOx排放浓度控制在200mg/Nm3，NOx排放浓度控制在200mg/Nm3，烟尘排放浓度控制在30mg/Nm3。国内目前对脱碳、脱汞暂无要求，但作为绿色电站，应密切关注脱碳、脱汞工艺的发展应用情况，做到条件成熟时及时跟进。

3.1 降低SOx、NOx排放

绿色电厂要实现上述排放指标，必须提高传统的脱硫、脱硝效率，同时还要关注新技术、新工艺的发展情况。在技术成熟、经济合理时，及时采用。目前值得重点关注的是活性焦干法脱硫技术。该工艺具有脱硫效率高(超过95%)、占地小、不消耗水、无二次污染、活性焦可再生利用等优点，在节水和环保性能方面表现优越。

3.2 除尘、降噪

降低烟气含尘量可增加电气除尘器电场数或采用布袋除尘器、电—布除尘器。湿式静电除尘器可将烟气含尘量进一步降低至5mg/Nm3以下。日本碧南电厂#4、5机组在烟气脱硫装置后增加了湿式静电除尘器，几乎实现零排放。

绿色电厂降低噪声污染主要通过噪声与振动综合治理工程来实现，其主要目标是使厂界噪声达标，同时考虑厂内噪声治理，以改善厂内生产环境。

3.3 烟气脱碳、脱汞

烟气脱碳也称碳捕集(简称CCS)是指对烟气中二氧化碳进行捕获，用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。

碳捕获本身非常耗能，并且要在现有的装置上增加设备而增加投资。发电厂实施脱碳项目，发电成本将会提高，发电效率将会降低，减排二氧化碳需要付出很大代价。因此绿色电厂要大规模投用烟气脱碳，需要进一步降低脱碳工艺的投资和运行费用，并且在政策上给予扶持。

由于煤的大量燃用，全世界仅燃煤电厂每年排放的汞就达到1470t。2005年三月美国环保署颁布了汞排放控制标准，美国成为世界上首个针对燃煤电站汞排放实施限制标准的国家。汞控制技术一般分为燃烧前脱汞，燃烧中脱汞及燃烧后脱汞。燃烧后脱汞是汞控制技术的主要方式。尽管目前有多种方法可用于燃煤汞排放控制，但还没有任何一种技术完全成熟并得到广泛应用。

3.4 实现废水零排放

实现废水“零排放”主要途径有：

⑴应用先进的生产工艺尽可能直接减少各类废水发生量；

⑵开辟废水直接利用和处理后再利用的有效途径，实现水的水质梯级利用；

⑶安全可靠、经济有效地解决最终高含盐量废水，是实现“零排放”的关键。

目前，美国、德国、日本等国家在处理高含盐量废水方面处于技术领先地位。为达到废水“零排放”要求，开发出热蒸发器蒸发处理和烟道气热蒸发处理技术，前者将高含盐废水蒸发，蒸发出的水分全部回收利用，形成的盐类结晶填埋处理。后者就是让脱硫废水在空预器和电除尘器间的烟道中完全蒸发，所形成的固态物与飞灰一起收集处置。

4 节约资源是实现绿色电厂的前提和保证

节约资源消耗是从源头上进行控制，减轻电厂建设和运行对环境的负担，对保护环境意义重大。另一方面，节约资源消耗也是绿色电厂提高经济效益、保证持续发展的必然要求。因此说节约资源是实现绿色电厂的前提和保证。

4.1 降低供电煤耗

600MW级超超临界机组可通过表1所列优化措施降低机组热耗。

表1 600MW级超超临界机组降低热耗措施

通过采取合理的优化措施，600MW超超临界的机组热耗可降到7280左右。

600MW级超超临界机组可通过表2所列优化措施降低厂用电率：

表2 降低厂用电率措施

采用上述优化措施后，600MW级超超临界绿色电厂的厂用电率(含脱硫、脱硝)可控制在4%以内。

通过对机组热耗和厂用电的优化、控制，现阶段600MW级超超临界绿色电厂的发电煤耗可控制在267.3g/kW.h，供电煤耗可控制在278.4g/kW.h。

4.2 绿色电厂用水指标

节水的主要途径一是一水多用，重复利用，循环使用；二是加强水务管理，防止跑冒滴漏。通过采取切实有效的措施，开展一水多用、废水回用等节约用水工程设施研究，节约用水和保护环境，600MW级直流供水机组的用水指标可控制在0.10m3/s.GW；循环供水机组的用水指标控制在0.6m3/s.GW。

4.3 绿色电厂占地指标

根据厂区用地的地形、地貌特点，优化电厂总平布置，做到土地利用充分，减少新征土地，并减少土石方量；优化主要工艺系统，合理压缩各车间占地面积，最大限度地压缩厂区占地面积；采用联合布置、合并布置手法，压缩单体建筑面积；减少厂区建构筑物单体数量，避免布置分散和零乱；严格控制道路、广场占地面积，地下管线将性质相同或相近的管线相邻布置，以节省占地。

目前华能巢湖电厂新建2×600MW机组工程占地23公顷，南京热电厂2×600MW上大压小工程占地13公顷，在控制占地方面都很成功，值得建设绿色电厂借鉴。

4.4 节约原材料

通过精细化设计和计算，合理确定安全预量，避免人为放大安全裕度而造成材料浪费；通过模块化设计，优化工艺系统的布置；适当压缩布置空间，节省土建和工艺系统的材料量；根据工艺流程，合理布置设备和管道，使管道布置短捷，节省管道材料；全厂汽水管道按介质的温度、压力等参数选用适当材质和管径；取消集中控制楼，热控、电气设备实行高度物理分散，节省主厂房控制电缆工程量；在混凝土构件中尽量采用预制件及多用模板，以减少木材的消耗量等。

4.5 控制工程造价

控制造价是建设绿色电厂的必然要求。通过对工程造价合理有效的控制，一方面意味着减少了建设资源消耗，减轻了建设对环境的影响；另一方面可以有效地节约投资成本，为进一步提高污染治理水平赢得了经济空间。

通过多专业设计优化，形成全厂的综合最佳方案，是在宏观上对工程造价进行控制，并将对最终的工程造价起决定性作用。因此控制工程造价，必须强调对绿色电厂整体设计方案的理解和把握。

大力推进精细化设计和限额设计，把对工程造价的控制落到实处，是控制造价的有效手段。上文节约原材料的一些措施，同时也是控制工程造价的具体体现。

此外在工程施工、调试、试运行期间也要进行全程的费用控制管理。

控制造价不等于一味的压缩投资，而应该是该省的钱则省，该花的钱则花。同样，以人为本也不是过分的追求宽敞、舒适，而不计代价。建设绿色电厂要协调好控制造价与以人为本的关系，做到两者兼顾。

5 循环经济是实现绿色电厂可持续发展的有效手段

为保证社会经济可持续发展和资源最大限度的利用，一些发达国家已经提出建立“循环型社会”的21世纪重大发展战略目标。绿色电厂为了实现自身的可持续发展，必须积极实践循环经济。

5.1 除尘、脱硫副产品的综合利用

厂内除灰系统应按照“灰渣分除、干湿分排、粗细分储“的设计原则，积极为灰渣综合利用创造条件。

目前影响脱硫石膏综合利用的是如何提高脱硫石膏的品质。德国的工艺是利用高效率的离心机对石膏进行洗涤脱水，得到纯度较高且残余湿含量小于8%的脱硫石膏，并在120℃～160℃采用气流煅烧，使干燥、煅烧、粉碎一体化，从而制备高质量建筑石膏粉，用来生产优质的纸面石膏板及石膏块，以最终解决污染，实现变废为宝。该工艺值得绿色电厂借鉴。

5.2 电厂废热余能的回收利用

锅炉排烟温度一般在120℃～130℃左右。对排烟余热的利用，可设置烟气换热器来回收热量，生产热水或蒸汽对外供热；也可加热电厂凝结水，将热量返回回热系统，提高电厂热效率。经过测算，排烟废热回收至回热系统，可使电厂供电煤耗降低约1.3g/kWh。

循环冷却水的排水温度高于环境水温8℃～10℃，属于低品位热能，直接利用范围狭窄。随着科技的发展，热泵、热管技术将在电厂循环冷却水余热利用中发挥作用，值得关注。

在条件具备、技术经济可行的前提下，可在循环水排水工程中加设小型水轮发电机，充分利用其水头及流量进行排水尾能发电。贵州盘南响水火力发电厂、绥中电厂等均采用了循环水排水尾能发电技术，效果较好。

6 建设数字化电站是实现绿色电厂的技术保障

数字化电站是在建设数字化工程的基础上实现电站的数字化运营，在全寿命周期内支持电厂经营管理，给电厂带来广泛、长远的经济效益与社会效益。

数字化工程，是工程的虚拟和预演，是数字化运营的基础支撑，是数字化电站的有机组成部分。通过数字化工程阶段的工作，高起点统一规划建设SIS、MIS、DCS等信息系统，消除信息孤岛，使数字化运营体系在整个电站全面、顺利应用，高效运作，实现火力发电站现代化的运营和管理。

数字化电站对打造环境友好、资源节约、智能环保的绿色电厂，对提升电厂管理水平将起到非常重要的支撑作用。可以说，没有电站的数字化，就没有管理的现代化、自动化，就不能全面完成建设和运营绿色电站的任务。

7 绿色电厂的生命力

7.1 绿色电厂的生存环境

绿色电厂具有高投资、高效率、低污染、社会效益好等特点，是未来电站建设发展的方向。但是绿色电厂不可能作为一个“绿色孤岛”而长期存在，它需要全社会营造一个绿色的环境。稳定的煤源、绿色调度、政策导向等都是绿色电厂耐以生存的基础。

目前国内电厂实际来煤往往很杂，煤质偏差较大，机组效率达不到设计值。为了适应煤质波动大的特点，主机和辅机的设计或选型裕量很大，进一步增加了投资、降低了机组的效率。另外煤质变化大，也使得环保设施运行不稳定，要么影响排放指标，要么引起投资和运行成本增加。如何保证稳定、可靠的燃煤供应，将是绿色电厂的建设者和管理者需要面对并解决的问题。

实现绿色调度，是绿色电厂生存的又一重要条件。电网调度部门出于自身利益的考虑，往往过分强调电网的安全性，而忽略机组的经济调度。离开了经济调度，电厂大部分时间偏离设计工况运行，不能发挥高效节能的优势。在电力厂网分开之后，这个问题犹显特出，有赖于全社会达成共识，并形成保证机制。绿色电厂的建设和运营离不开有力的政策引导和支持。比如限制温室气体减排将越来越严格，将来的电厂可能要考虑脱碳。碳捕获本身非常耗能，且要增加设备，增加投资。发电厂上这样的项目，发电成本将提高，发电效率将会降低，减排二氧化碳需要付出很大代价。这就要求有关部门在电费、税收等方面对电厂给予大力支持，否则电厂将无法维持下去。

7.2 绿色电站的平衡发展

绿色电厂应该是一个动态的概念。随着科技进步和时代的发展，而不断赋予新的内容和更高的要求。这就要求对绿色电厂的规划建设既要立足长远，顺应时代发展的潮流；又要实事求是，不一味贪大求全，脱离科技发展现状和经济承受能力。

如就实现环保目标而言，现阶段应增加投入，致力于进一步降低SOx、NOx、烟尘、废水等的排放，使之能满足更加严格的排放指标的要求。而对于烟气脱碳、脱汞等比较前沿的技术，应认真调研分析现有技术发展情况及产业规模，结合国家环保的规划发展要求，确定是否要裕留条件或分阶段实施。

因此，建设绿色电站绝不能简单地理解为是高新技术的堆砌、资金的堆砌，而应该作为一个综合的系统工程来把握。要实现近期与远期的平衡、投资与回报的平衡、企业效益与社会效益的平衡，做到企业与社会的协调发展。唯有如此，绿色电厂才能实现自身的可持续发展。

8 结束语

能否贯彻可持续发展理论，建设资源节约型和环境友好型社会关系到人类的生死存亡和子孙万代的福祉。绿色火电厂是先进管理、高效节能、资源节约、环保和谐、盈利创效、可持续发展的电厂。建设绿色火电厂是电力生产部门贯彻可持续发展理论的具体实践。

本文撰写过程中得到了国电集团工程建设部、华能巢湖发电厂、外高桥第三发电厂等单位的大力支持，在此表示衷心感谢。

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Roughly Talk about Understanding of Construction of Green Coal- fi red Power Plant

LI Zhi-gang1, REN Jun1, WU Bin2, JIANG Jiao2
(1. China National Electric Engineering Co.,Ltd., Beijing 100048, China;
2. Datang Nanjing Power Plant, Nanjing 210011, China;
3. Jiangsu Electric Power Design Institute, Nanjing 211102, China)

Based on coal- fi red ultra-supercritical unit of 600MW, this paper give the understanding of construction of green power plant, introduce in detail the basic plan and concrete optimization measures of construction, and analyze indices of energy saving and environment protection, for reference.

green power plant; energy saving and waste reduction; circular economy; sustainable development.

TM621

B

1671-9913(2011)02-0034-05

2011-02-12

李志刚(1972- )，男，吉林大学双学士，硕士，高级工程师。