污染物减排中节能技术探讨

　　代野?丁圣来+吴世铭+张冬鹏
　　摘 要：我国已将＂节约资源＂和＂保护环境＂作为基本国策，寻求污染物减排与节能的最佳平衡点，对于中国能源的长期可持续发展具有十分重要的意义，因此在环保设施的设计、运行中都应挖掘节能潜力。在不增加能耗、水耗、物耗的基础上最大化各污染物脱除效率，以获得节能减排的最大效益。
　　关键词：污染物;减排;节能技术
　　随着经济的高速发展，人类对资源环境破坏的速度和程度也随之加快，近年来全球气候异常现象不断发生，极地冰盖融化、海平面上升，人类的健康、生活环境、农林渔牧业生产都受到全球温室效应的极大影响。中国是世界上最大的碳汇国之一，政府已经把减少污染物排放作为约束性指标纳入到国家中长期发展战略之中，采取有效的污染物减排政策是中国履行国际责任、改善环境质量、实现可持续发展的重要手段。
　　1.我国能源利用与碳排放现状
　　从全球看，近40年间，全球各主要国家单位GDP能耗总体呈下降态势，这说明全球经济发展对能源的依赖程度在稳步下降，全球经济正在向可持续发展方向迈进。按汇率计算各国的单位GDP能耗总体上和经济发达程度呈正比。发达国家大多单位CDP能耗较低，不发达国家和经济转轨国家单位GDP能耗较高。＂十一五＂期间，中国一举扭转了＂十五＂后三年单位GDP能耗上升的趋势，单位GDP能耗连续下降，＂十一五＂期间，单位GDP能耗下降19.1%，基本完成了＂十一五＂规划《纲要》确定的目标任务，并且以能源消费年均6.6%的增速支撑了国民经济年均11.2%的增速，能源消费弹性系数由＂十五＂时期的1.04下降到0.59，通过节能提高能效少消耗能源6.3亿吨标准煤，减少二氧化碳排放14.6亿吨，有力缓解了能源供需矛盾。虽然中国单位GDP能源消耗强度总体是呈下降趋势的，但单位GDP能源消耗远高于与其他发达国家相比，能源利用效率还是很低的。＂十二五＂时期中国正处于经济转型的关键时期，工业化、城镇化特征明显总体来看，能源生产和消费规模继续扩张，2015年一次能源消费量将超过43.1亿吨标准煤，人均消费量也将达到3.15吨标准煤。
　　2.污染物减排中节能发展趋势
　　随着国家对环境保护的越来越重视，除尘、脱硫、脱硝等已经被作为火电机组建设项目的必要配置，因此在机组设计阶段。就应将除尘、脱硫、脱硝统一规划，合理制定脱除效率。目前国内火电机组的除尘、脱硫、脱硝大多都是分块进行设计和建设的，不仅占地面积大、投资成本高，而且整体烟气流场的设计也不合理，导致综合能耗偏高，其中最突出的体现就是烟道弯头过多，每一个弯头阻力大约在80Pa左右，对于30万机组，1个弯头就意味着80kw的能量损失。因此将除尘、脱硫、脱硝统一规划，在不增加能耗、水耗、物耗的基础上最大化各污染物脱除效率。例如：将引风机与增压风机合并，在除尘器前加低温热能回收装置，降低除尘器入口烟气温度，从而降低粉尘的比电阻，一方面可以回收能源、另一方面可以提高原有除尘器的效率，还可将脱硫废水引入电除尘前烟道中，让其自然蒸发，可以节省建设脱硫废水处理装置的投资和运行成本等。
　　3.吸收塔系统设计中节能技术
　　3.1采用合适的塔内烟气流速
　　塔内烟气流速主要影响增压风机电耗、浆液循环泵电耗及氧化风机等没备的电耗。塔内烟气流速与增压风机电耗为正比关系，塔内烟气流速高，气、液两相湍动越强，吸收塔内阻力增加，增加风机电耗增加;塔内烟气流速与浆液循环泵电耗为反比关系，流速大，可减小液膜的厚度，提高传质系数，增大了S02吸收量，从而减少循环浆液流量，降低循环泵电耗;塔内烟气流速与氧化风机电耗为正比关系，塔内烟气流速高，可减少吸收塔直径，但吸收塔浆液池的液位增加，氧化风机扬程增加，从而使氧化风机电耗增加。烟气脱硫装置的电耗约占总脱硫成本的30%左右，而增压风机电耗、浆液循环泵电耗及氧化风机电耗等约占整个脱硫系统电耗的70%-80%，因此选择合理的烟气流速对于烟气脱硫系统节能具有非常重要的意义。
　　3.2优化塔内流场分布
　　吸收塔内烟气流场分布是不均匀的，在吸收塔中心占总面积2＼3的区域，烟气流场分布较为均匀，流速高，喷淋密度大，脱硫效率高，而在塔壁周边占总面积1＼3的区域，喷淋密度低，烟气贴壁运动，喷淋液滴粘附塔壁形成液膜，脱硫效率低。因此需要优化吸收内烟气流场分布，以达到节能降耗的目的，如塔内采用的＂ALRD＂技术、合金托盘技术等，在一定程度上都可改善塔内流场分布，提高系统脱硫效率。
　　3.3增压风机与引风机合并
　　对于不设GGH的脱硫系统，吸收塔阻力一般在1 000 Pa左右。烟道阻力约在600 Pa～800 Pa左右，脱硫增压风机属于＂大流量、低杨程＂的类型，多数的增压风机存在着选型偏高的问题，增压风机无法运行在效率最高点;低负荷情况下增压风机效率更低，不利于节能，因此对于不设GGH的脱硫系统，设计中应尽量将引风机与增压风机合并，这样不仅可以减少占地面积和项目投资，而且可以进一步减少烟道弯头，减少脱硫系统阻力，有利于节能。
　　3.4设置低温烟气热能回收装置
　　通常设置了GGH的脱硫系统，进入吸收塔的温度为90℃左右，而不设GGH的脱硫系统，进入吸收塔的温度一般在130℃左右，脱硫后烟气温度为50℃左右，巨大的温差意味着巨大的能量浪费。因此在不设置GCH的情况下，一方面将引风机与增压风机合并，另一方面在引风机与主烟道之间设置低温烟气热能回收装置，其温度依次为：引风机出口烟气温度130℃，低温烟气热能回收装置出口烟气温度90℃，吸收塔出口温度为50℃。低温烟气热能回收装置可以用来采暖供水或加热凝结水，可以回收约厂发电量3%—4%的低品质热能，或者节约0.3%左右的厂用电率。
　　4.结束语
　　中国提出碳排放强度下降目标，比人均碳排放排放量和碳排放总量更能兼顾经济发展与减少碳排放两个方面的要求，一方面表明了中国应对全球气候变坏的努力，另一方面也明确了转变经济发展方式、降低能耗，发展绿色经济，走可持续发展之路的决心。
　　参考文献：
　　[1]胡建一，GDP能耗统计比较方法研究[J].中国人口，2013
　　[2]张强，英国节能工作对我国的启示[J]，国外能源，2014