清洁生产在我国电力工业中的应用

清洁生产在我国电力工业中的应用

• 清洁生产

1、清洁生产的定义

清洁生产是指从生态、经济大系统的整体优化出发，对物质转化的全过程不断采取战略性、综合性、预防性措施，以提高物料和能源的利用率，减少以及消除废料的生成和排放，降低生产活动对资源的过度使用以及对人类和环境造成的危害，实现社会的可持续发展。

2、为什么要开展清洁生产

在过去的一个世纪里，经济的高速发展带来了严重的环境污染和生态破坏。为了减轻污染对环境和公众健康的危害，企业界采取了各种污染治理措施，对产生的污染物进行处理后再向环境排放。这种“末端治理”模式虽然取得了一定的环境效果，但也存在着明显的缺陷和不足：一是治理代价高，影响企业竞争力和经济效益，致使企业界缺乏治理污染的主动性和积极性；二是治理技术难度大，并存在污染转移的风险；三是无助于减少生产过程中的资源浪费；四是政府行政监督管理的成本过高。

1993年以来，我国开始推行清洁生产。大量的工作经验证明，实施清洁生产，可以节约资源，削减污染，降低污染治理设施的建设和运行费用，提高企业经济效益和竞争能力；实施清洁生产，将污染物消除在源头和生产过程中，可以有效地解决污染转移问题；实施清洁生产，可以从根本上减轻因经济快速发展给环境造成的巨大压力，降低生产和服务活动对环境的破坏，实现经济发展与环境保护的“双赢”，并为发展“循环经济”奠定良好的基础。

3、清洁生产的内容和目标

清洁生产包括三方面的内容：

（1）清洁的能源：包括开发节能技术，尽可能开发利用再生能源以及合理利用常规能源。

（2）清洁的生产过程：包括尽可能不用或少用有毒有害原料和中间产品。对原材料和中间产品进行回收，改善管理、提高效率。

（3）清洁的产品：包括以不危害人体健康和生态环境为主导因素来考虑产品的制造过程甚至使用之后的回收利用，减少原材料和能源使用。

清洁生产所追求的两个目标：

（1）通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭，达到自然资源和能源利用的最合理化。

（2）减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境相融，降低工业活动对人类和环境的风险，达到对人类和环境的危害最小化以及经济效益的最大化。

二、我国电力工业概述

1、我国电力工业的分类

我国电力工业分为三大类，即火力发电厂、水力发电厂以及核电站。火力发电是我国电力系统的主要发电方式，具有产电量大、工艺成熟等优点，但由于耗能高、污染现象严重，在未来逐步被新兴的发电技术所淘汰。水力做功产能在我国有着悠久的历史，水的可再生性和无害性是水力发电的优势所在，但水力发电并不是万全之策，因为水力发电厂的拦水大坝会对水体内生物的生态环境以及流域分配造成严重破坏，甚至影响局部地壳运动，引发地质灾难。核电站是新兴的电力工业，有着能源清洁、可再生性强以及污染物少的优点，但必须严格管理以防止核泄露、核辐射等危害，并且对核废料进行妥善处理。

2、我国电力工业现状与清洁生产的必要性分析

电力工业是我国国民经济的基础工业，同时也是环境污染大户。我国电力工业以火力发电为主，火电装机容量和发电量占70%以上。据统计，2002年火电厂燃煤量占全国煤炭消费总量的50%左右，达6亿吨以上；二氧化硫的排放量占全国工业总排放量的50%以上。同时，电力行业也是水资源消耗大户，目前我国火电厂每年耗水近100亿立方米，单位发电耗水率为发达国家两倍。此外，随着电力工业的发展，电网的容量越来越大，输送的距离越来越远，输电线路的电压等级也在不断提高，再加上农村经济开发及人口增长等社会因素的影响，新建的输电线路逐渐向人口稠密区逼近已经成为大势所趋，输电线路可能产生的危害也逐渐受到人们的关注。

事实上，我国电力工业的环境保护工作相对滞后。我国火电厂脱硫工作起步于20世纪90年代，到2002年底，全国已建成投产脱硫机组装机容量仅为530万千瓦（在建脱硫机组为800万千瓦），约占火电总装机容量的2.5%。同时，我国是一个水资源缺乏的国家，人均淡水资源占有量仅为世界平均水品的四分之一，而目前我国火电厂的废水回用工作刚刚起步。此外，我国输变电工程中电磁辐射的影响近年来才开始为人们所关注，有关电磁辐射的研究工作刚刚开始，输变电工程中的工频电磁辐射安全标准还有待制定。

目前，我国电力工业（尤其是火电厂）的环保形势非常严峻。我国污染收费政策逐步从“超标收费”向“排污收费，超标加倍收费，单位污染排放量收费逐年提高”转变，“资源收费”也在逐步实行。同时，随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境质量日益关注，输变电工程中电磁辐射问题越来越受到社会的重视。随着我国经济的快速发展，能源需求不断上升，电力需求不断增长，可以预见在今后一段时间内，电力系统的环保压力会越来越大，搞好环保工作给电力系统带来的经济效益会越来越明显，所以在电力工业中发展清洁生产是一条既能保护环境、造福子孙后代，又能提高经济效益、带动经济迅速发展的双赢之路。

本文将重点分析我国火电厂和水电站中清洁生产的具体方法和未来发展趋势。

• 清洁生产在电力工业中的具体应用
• 火电厂中的清洁生产

（1）火电厂的环境问题

火电厂是烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物排放的主要来源，我国先后4次颁布实施有关火电厂大气污染物的排放标准，现行的标准为《火电厂大气污染排放标准》（GB13223-2003）。目前，我国的环境形势严峻，以煤为主的能源结构导致大气污染物排放总量居高不下，潜在的环境问题不断呈现。区域性大气污染问题日趋明显，长三角、珠三角和京津冀地区等城市群大气污染成明显的区域特性，氮氧化物的污染问题尚未等到有效控制，酸雨的类型已经从硫酸型向硫酸和硝酸复合型转化。我国能源资源以煤炭为主，在能源结构方面今后相当长的时间内将继续维持燃煤机组的基本格局。按照我国经济发展的速度，要达到中等发达国家的经济水平，全国平均每人最低需要一个千瓦的装机容量。按照怒气按的排放控制水平，到2020年，我国火电排放的NO_X将达到1234万吨以上。由此可将火电大气污染的排放对生态环境的影响将越来越严重。GB13223-2003已难以适应新形势下环境保护工作的要求，提高排放控制要求，控制火电NO_X排放迫在眉睫。

大量消耗水资源并且产生过多工业废水是火电厂的另一弊端。2005年全国工业用水量1285.2亿立方米，废水排放量524.5亿吨，工业废水的排放量占总废水排放量的50%左右，火力发电废水排放量为23.6亿吨，占工业废水排放总量的10%左右，可见火力发电厂是工业废水的排放大户，有必要对火电工业实行节能减排政策。

（2）清洁生产在火电厂里的应用

A．清洁的能源

我国火力发电以燃煤为主，因此而产生的大量二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物以及粉尘等是环境污染的主要来源。因此，在不改变燃煤发电的能源结构的基础上，采用低硫煤、无烟煤等高品质煤，就成了火电厂实现清洁能源的有效手段。

煤的脱硫技术。该技术分为燃烧前脱硫和燃烧中脱硫两种工艺，顾名思义，燃烧前脱硫是指煤在燃烧使用前进行脱煤处理，使煤中所含硫元素分离出来，以降低燃烧时产生的二氧化硫，主要方法是采用清洁煤技术来实现的，包括洗煤、煤的转化和型煤固硫的技术；燃烧中脱硫技术即是指在煤的燃烧过程中，加入某些固硫剂，这些固硫剂在加热条件下与硫反应生成固态物质，再通过排渣或除尘等方式将其分离出来，固硫剂主要包括石灰石和白云石等，主要工艺为流化床燃烧法，该方法使固硫剂与SO₂充分混合接触，提高了脱硫效率和脱硫剂的使用效率。这两种工艺方法都已趋近成熟，除硫率较高，能实现煤的含硫率降低40%-90%，同时可以提高煤的燃烧率和利用率，降低灰分含量，减少颗粒物排放。但该技术对于高硫煤以及黄铁矿分布很细的煤处理效果差，难以达到环境保护有关标准的要求，而且成本较高，对于煤燃料需求如此巨大的火电工业，尚无法全面普及。近几年，国家环保部门逐步加强了对火电厂煤燃料的要求标准，我国的火力发电工业所用的煤正向低硫煤的方向迈进。

NO_X的控制。燃烧过程控制NO_X的主要途径是采用低NO_X生成燃烧技术。NO_X的生成量与燃烧温度、过量空气系数以及烟气在高温区内的停留时间等燃烧条件有直接关系，以此为基础发展了一些低NO_X生成的燃烧技术，如烟气再循环燃烧法、两段式燃烧法和低过量空气系数燃烧法等。NO_X对我国环境的影响日益严重，我国正从硫酸型酸雨向硫酸、硝酸混合型酸雨过度，人们也越来越重视氮氧化物的危害和排放问题，我国对氮氧化物的排放标注尚不完善，仍需广大环保工作者共同努力，实现可持续发展的伟大目标。

碳氧化物的控制。主要包括CO和CO₂，其中CO为有毒气体，吸入后与人体血红蛋白结合，使人缺氧窒息，因此要减少CO的排放，最简洁有效的措施就是使燃料与氧气成分接触，从而使CO全部转化为CO₂。CO₂并非有毒有害气体，但大气层中大量的CO₂会多度地吸收和反射地面所散发的红外线，从而引发温室效应，这也是世界普遍公认的近几十年内地球温度不断上升的主要原因。CO₂是火力发电的必然产物，其产量直接反映了火力发电厂的产量，也是保证其他各行业正常运转的保障。

B.清洁的生产过程

火电厂的管理机制和工艺方法决定了生产过程的中间产物，通常火力发电不存在有毒有害中间产物的问题。

C.清洁的产品

火力发电会产生大量的废炉渣、废烟气以及各种冷却水，这些废弃物不同程度上对环境造成危害，应加以有效处理后排放，或者将废弃物回收循环使用，使废物无害化、资源化，以实现清洁生产的目标。

废炉渣。火电厂废炉渣主要由粉煤灰、普通燃煤电厂炉渣和煤矸石发电厂炉渣以及脱硫渣。这些炉渣含有较多飞灰成分，且物理强度低，但经冷却加工后也可制成对强度要求较低的建筑砖材，其中粉煤灰是一种较为昂贵的建筑材料，可以参与混凝土的混合使用，保证混凝土的粘结性和流动性。国内火力电厂多将这些废炉渣回收使用，获得经济利益的同时，保护了自然环境。

废烟气。这些烟气含有大量粉尘、二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物等有毒有害废物。粉尘可以通过除尘技术除去，包括机械式除尘、湿式除尘、过滤式除尘和电除尘，这些除尘技术较为成熟，且除尘效率高，基本可以满足国家环保部门制定的相关要求，尤其是过滤式除尘和电除尘，除尘效率可达99%以上。目前，除尘器尤其是各种高效除尘器已在我国火电工业全面推行，无粉尘排放将会是未来的必然趋势。废烟气中的二氧化硫以及氮氧化物目前主要以化学吸收法去除，二氧化硫的去除可以采用碱液去除、氨法去除等工艺，去除效率较高，亦可以使用弱酸吸收法，在出去二氧化硫的同时可以生产硫酸，实现资源循环利用；氮氧化物的去除有干法脱硝和施法脱硝，但脱硝技术尚未普及。

冷却水。火电厂的冷却水可谓多种多样，可以分类为两大类，经常性废水和非经常性废水，其中经常性废水包括凝汽器冷却排出水、锅炉烟气的除尘排水级冲灰冲渣排水、化学水处理车间的排水、含有车间排水、输煤系统和煤场排水、烟气脱硫设备排水、生活污水，非经常性废水包括锅炉烟气侧受热面冲洗排水、热力设备化学清洗和停炉保护排水以及能齐齐和冷却塔的冲洗排水等。这些废水的来源不一，温度、成分不同，且水量较大，在处理时，单纯冷却用水多采用降温冷却循环的方法使水回用，完成废物的无害化、资源化，而对于成分复杂、含有较多杂质的废水则采用污水处理的方法经处理达标后再排入水体。我国的火电厂用水量巨大，冷却循环用水是降低成本、节能减排最有效途径，大多大型火电厂拥有自然通风型冷却塔，这种塔体积大效率高，一般可以满足火电厂的冷却需求。

• 水力发电厂中的清洁生产

（1）水力发电的现状与危害

水力发电厂可以按所用水源的性质分为三类，即常规水电站、抽水蓄能电站和潮汐电站。我国主要以常规水电站为主，主要有三峡工程、葛洲坝水电站、三门峡水利枢纽工程、黄河小浪底水利枢纽工程、宁夏青铜峡水利枢纽工程以及龙羊峡水电站等。水力发电具有能源清洁、可再生性强、无附属污染物、管理运行方便以及泄水防洪等优点，是辅助、替代火力发电的最佳功能工艺，但水力发电并不是百利无一害，近几年国内外许多专家、学者经分析研究发现，水力发电厂对环境和生态所带来的破坏不容小视。

水力发电会首先对水文状态造成干扰，上游额截流蓄水导致上游水位抬升、下游水位跌落，某些支流甚至出现干涸断水的情况。水量的变化导致上游水流速降低而下游水流速增高，这就导致上游河床淤积、下游对河道产生冲刷，长此以往，河流的自然状态遭到无法逆转的破坏。长期蓄水，水流死角内的水质逐渐恶化，水体自净能力减弱。拦水大坝阻断了回流鱼群的迁徙，将导致物种的毁灭性灾难，同时，鸟类、爬行类的食物短缺，生物数量降低，而鱼类喜食的浮游生物和藻类大量繁殖，至此，食物链和生态系统亦将遭到破坏，生态结构逐渐向单一化转变。过度的蓄水会对底层产生很大的压力，地壳运动遭到干扰，甚至引发地震、山体滑坡等地质灾害。

（2）水力发电厂中的清洁生产

水力发电厂对环境的破坏主要体现在水资源管理和生态系统的破坏，而几乎不会产生实体性的污染物质，因此，对于水力发电厂所实施的清洁生产，重中之重就是加强生产过程的管理力度，改善管理手段，以保证水体系统、生态系统的平衡稳固。

最近几年，水力发电的不良影响已受到专家、学者以及广大人民群众的重视，管理机制有所改善，如黄河小浪底水利枢纽工程现在就根据下游水位的高低来调整水坝泄水量，以保证下游水位保持在一定高度而不干涸，这与过去根据供电需求来调节泄水量的方法有了本质上的区别，为保证环境、生态的平衡所做出了努力。许多水电站正在加强对水体内鱼类的保护，有些设法将珍稀鱼类物种运至水坝上游以保证其生存条件，还有的水电站增设鱼类回游专用水渠，确保回游鱼类能顺利回到上游产卵，这些措施在不同程度上保护了生态系统的平衡稳固，是实现可持续发展战略的有效途径。地质专家也致力于研究地壳的运动规律，以找出水库蓄水定额，相信在不久的将来水电站可以通过适时适量的泄水来避免地质灾害。

• 总结

我国是世界人口第一大国，人均资源占有量严重低于世界平均水平，而我国的经济发展离不开资源的开发、能源的消耗，同时也要排放大量的污染废物，这就决定了我国必须采取清洁生产等有效的环保措施，在工业企业以及工厂中实现能源充分利用、产品无害、污染物排放量降至最低等清洁环保的目标。目前，我国环保部门和各大行业都在向清洁生产努力，力求节能减排，降低环境压力，实现可持续发展战略，这也是新时代对资、源能源的必然要求。

事实上，清洁生产只是实现环境保护和可持续发展的众多方法之一，要想是想发展与环保相互协调统一，不仅是工业企业的任务，同时也是全人类在各领域各时刻的共同任务，只有人民群众的共同努力，才能保证资源、环境的平衡稳定，才能实现真正的可持续发展。

参考文献：

《电力工业环境保护》，作者：王罗春、张萍、赵由才，化学工业出版社。

《大气污染控制工程》，作者：郭静、阮宜纶、马德刚，化学工业出版社。

请拨打全国免费咨询热线：400-160-6690，联络我们的专业销售人员，其他更多信息，请浏览公司官网（www.cd-estt.com）