绿色火电技术：实现环保发展

绿色火电的根本目标是要实现火电的科学发展与和谐发展。绿色煤电技术主要涉及以下几个关键技术：生物质发电技术、洁净煤发电技术、节水与废水处理利用技术、超低排放与多污染物协同控制技术、综合治理与利用技术。

1）生物质发电技术

生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行发电，是可再生能源发电的一种，包括直接燃烧发电技术、生物质气化发电技术、沼气发电技术、垃圾发电技术等。

（1）直接燃烧发电技术 该技术是将生物质在锅炉中直接燃烧，生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的燃料适应性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。

（2）生物质气化发电技术 该技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料，经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证发电设备的正常运行。

（3）沼气发电技术 该技术是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。用于沼气发电的设备主要为内燃机，一般由柴油机组或者天然气机组改造而成。

（4）垃圾发电技术 该技术包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电，其不仅可以解决垃圾处理的问题，同时还可以回收利用垃圾中的能量，节约资源，垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。垃圾焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。发展起来的气化熔融焚烧技术包括垃圾在450～640℃下的气化和含炭灰渣在1 300℃以上的熔融燃烧两个过程，垃圾处理彻底，过程洁净，并可以回收部分资源，被认为是最具有前景的垃圾发电技术。

2）洁净煤发电技术

洁净煤发电技术就是尽最大的可能高效、清洁利用煤炭资源进行发电的相关技术。该技术的主要特点是：提高煤的转化效率，降低燃煤污染物的排放。目前，在提高机组发电效率上主要有两个方向，一个是在传统煤粉锅炉的基础上通过采用高蒸汽参数提高发电效率，如超超临界发电（UCS）技术；另一个是利用联合循环提高发电效率，如整体煤气化联合循环、增压流化床燃煤联合循环（PCFB）等。在降低燃煤污染物上也有两个方向，一个是以煤气化技术为核心，对煤气净化后进行清洁利用；另一是利用高效的烟气净化系统脱除［如湿法烟气脱硫装置（FGD）和选择性催化还原技术等］或回收污染物。

（1）超超临界发电技术 该技术从热力学的角度上讲其本质还是超临界技术，只是日本人将蒸汽压力在26 MPa以上的机组均划分为超超临界机组，由此得名。超超临界发电技术的经济性、可靠性及环境友好性都比较成熟，成了各国大型发电机组的优先选择。我国已是全球超超临界机组最多的国家，数量远超其他国家的总和，建设速度前所未有，且仍将高速发展。

（2）整体煤气化联合循环技术 该技术是将煤气化技术、煤气净化技术与高效的联合循环发电技术相结合，在获得高循环发电效率的同时，又解决了燃煤污染排放控制的问题，是极具潜力的洁净煤发电技术，具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点。

（3）增压流化床燃煤联合循环技术 该技术是将增压流化床燃烧技术与高效的燃气蒸汽联合循环相结合发展起来的一项洁净煤发电技术。(www.xing528.com)

（4）烟气净化技术 燃煤电厂排放烟气的污染物脱除包括SO2、NOx、烟尘和汞（Hg）等。目前，脱除SO2最普遍使用的是石灰石湿法脱硫技术，其他有半干法和干法脱硫技术；脱除NOx最多采用的是低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术（selective non-catalytic reduction，SNCR）和选择性催化还原技术（selective catalytic reduction，SCR）；除尘技术包括袋式除尘、湿式电除尘、低低温电除尘技术等；烟气脱汞技术主要有以活性炭为代表的吸附法和以SCR为代表的化学氧化法。

3）节水与废水处理利用技术

在中国，火电厂作为耗水大户，其用水量约占工业用水量的30%～40%，仅次于农业用水量。火电厂节约用水、提高水的重复利用率、减少废水排放的意义重大。随着废水排放标准的日益严格及各地不断提高的水资源费征收标准，火电厂深度节水及零排放成为国内外关注的热点。火电厂节水技术按途径不同可以分为“开源”和“节流”两类，“开源”是指利用常规水源之外的水源作为补充水，“节流”是指减少耗水量。只有这两方面并举，才能得到比较好的节水效果。

冷凝烟气中的水蒸气成为节水开源的热点，主要技术包括冷凝烟气水蒸气法、煤中取水法、冷却塔节水法等。废水处理利用技术主要包括反渗透技术、蒸发结晶技术、烟道蒸发工艺等。

4）超低排放与多污染物协同控制技术

《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）中的重点地区燃煤发电锅炉特别排放限值是目前世界上最严格的排放标准，2014年9月12日发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》，提出了更高的排放限值要求，即烟尘为10 mg/Nm3，SO2为35 mg/Nm3，NOx为50 mg/Nm3，与包括美国在内的其他国家的煤电机组排放标准限值相比，均是超低。要实现燃煤机组超低排放，只用一种环保技术很难达到要求，或者必须付出非常高的代价才能实现，因此，烟气多污染物协同控制技术是燃煤电厂烟气污染物控制技术的发展趋势。

烟气多污染物协同控制技术是在充分考虑燃煤电厂现有烟气污染物脱除设备性能的基础上，引入一体化协同脱除的理念建成的。具体表现为综合考虑除尘系统、脱硝系统和脱硫系统之间的协同关系，在每个装置脱除其主要目标污染物的同时协同脱除其他污染物。

该技术的最大优势在于强调设备间的协同效应，充分提高设备主、辅污染物的脱除能力，在满足烟气污染物治理的同时，实现经济、稳定运行。

5）综合治理与利用技术

通过污染综合治理与资源能源综合利用结合，将火电生产过程产生的灰渣、废气、废水、余热等副产物与其他生产过程有机整合形成生态产业链，使资源得到最佳配置，废物得到有效利用，环境污染降到最低水平，实现最佳环境经济效益。例如，将烟气中二氧化碳作为一种资源，在低能耗、低成本条件下，转化、联产出高附加值化工产品等的碳捕获、利用与储存（carbon capture，utilization and storage，CCUS）技术。