低碳環(huán)境下電站鍋爐節(jié)能措施分析

聶禮陽

摘 要：國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了電力行業(yè)的快速發(fā)展，與之相適應(yīng)，發(fā)電設(shè)備的總?cè)萘恳苍诔掷m(xù)增加。隨著我國“節(jié)能減耗”工程力度的不斷加大，國內(nèi)能源企業(yè)更加注重發(fā)電能耗的降低。在電站的運(yùn)行和管理中，對(duì)于耗能問題，通常需要考慮電站機(jī)組容量和參數(shù)、煤種來源及變化、機(jī)組的負(fù)載能力、工廠對(duì)節(jié)能節(jié)能降耗工作重視程度等方面因素的影響。由于電站鍋爐在整個(gè)發(fā)電廠占據(jù)較高的耗能比例，因此，鍋爐設(shè)備的運(yùn)行和耗能情況，對(duì)于整個(gè)企業(yè)能源消耗情況和運(yùn)營效益產(chǎn)生重大影響。該文基于對(duì)低碳環(huán)境下石化企業(yè)發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的思考，找出問題和思路，提出相應(yīng)對(duì)策，以期能夠?yàn)殡娬惧仩t的節(jié)能降耗工作提出可行的建議。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟(jì) 電站鍋爐 節(jié)能措施

中圖分類號(hào)：M612A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（c）-0142-02

1 我國電站鍋爐能耗概述

近些年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全社會(huì)對(duì)于電力的需求日益增加，電力工業(yè)發(fā)電設(shè)備總?cè)萘窟B續(xù)多年保持快速增加。隨著我國“節(jié)能減耗”工程力度的不斷加大，以供電煤耗為主要標(biāo)志的電能使用不斷增大。從組成結(jié)構(gòu)來講，電廠用煤消耗主要受四個(gè)方面因素的影響：一是電站機(jī)組的平均容量與參數(shù)，二是電站所使用的煤種變化，三是機(jī)組負(fù)荷率，四是電站對(duì)節(jié)能減耗的重視程度。電廠有三大主機(jī)，電站鍋爐是其中之一，鍋爐設(shè)備及其運(yùn)行情況，對(duì)整個(gè)電廠的能源利用和經(jīng)濟(jì)效益有著重大的影響，該文將結(jié)合筆者在石化企業(yè)電站運(yùn)行和管理中的一些情況進(jìn)行分析。

2 當(dāng)前電站鍋爐節(jié)能工作面臨的主要問題

當(dāng)前在電站鍋爐運(yùn)行中存在燃煤質(zhì)量較低、負(fù)荷率低以及控制能力較低的問題，下面將結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析。

2.1 燃煤質(zhì)量不穩(wěn)定且多變

筆者所在石化企業(yè)發(fā)電廠工業(yè)鍋爐采用煤作為主要燃料，通過層層燃燒的方式運(yùn)行。從本質(zhì)角度講，燃煤的品質(zhì)和顆粒度大小等因素對(duì)于鍋爐燃燒效率有著巨大的影響。而電廠獲得的燃煤多數(shù)是以原煤的形式運(yùn)輸進(jìn)廠，沒有經(jīng)過進(jìn)一步的加工處理，在煤炭品級(jí)的選擇上，也會(huì)出現(xiàn)各種品級(jí)混雜的情況，這就導(dǎo)致了煤炭質(zhì)量不夠穩(wěn)定、相應(yīng)燃燒參數(shù)和性能難以達(dá)到鍋爐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在這種煤質(zhì)不穩(wěn)定、熱值可能不達(dá)標(biāo)的情況下，會(huì)出現(xiàn)層燃方式難以發(fā)揮其設(shè)計(jì)功效的問題，導(dǎo)致燃燒狀況較差、輸出功率不高，燃燒也不夠充分，易造成浪費(fèi)和環(huán)境污染。

2.2 平均運(yùn)行負(fù)荷率低

工業(yè)鍋爐受到企業(yè)生產(chǎn)和需求等方面因素的影響，在負(fù)荷率方面存在不穩(wěn)定的問題。在出現(xiàn)大規(guī)模檢修或是生產(chǎn)停頓的情況下，鍋爐的負(fù)荷率不高。在對(duì)鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，石化企業(yè)更多是從擴(kuò)大產(chǎn)能、增加營收角度來思考這一問題，按照企業(yè)需求的最大量進(jìn)行發(fā)電設(shè)備配置，容易導(dǎo)致鍋爐投用容量超過生產(chǎn)實(shí)際需求，使鍋爐難以在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，出現(xiàn)效率低下和資源浪費(fèi)等問題。

2.3 鍋爐控制水平低下

當(dāng)前，能源企業(yè)在鍋爐控制方面也存在一些亟待解決的問題，如運(yùn)行環(huán)境較差、控制水平較低、相應(yīng)檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)推廣不到位等。對(duì)于鍋爐的日常運(yùn)行，采用較多的是人工管理方式。在日常維護(hù)和巡檢中，主要通過操作人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)開展工作。在鍋爐運(yùn)行和維護(hù)中，對(duì)于出現(xiàn)的故障，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和應(yīng)對(duì)、做出相應(yīng)的調(diào)整，導(dǎo)致鍋爐控制和管理上存在疏漏。

3 電站鍋爐節(jié)能主要方式分析

工業(yè)鍋爐所耗用的能源總量，在整個(gè)能源消耗結(jié)構(gòu)中占比超過30%，是全社會(huì)耗費(fèi)能源最多的設(shè)備之一，因此不斷提升鍋爐的管理水平、降低能耗，對(duì)于促進(jìn)節(jié)能工作有著重要的意義。

在生產(chǎn)流程中，鍋爐通過消耗能源產(chǎn)生熱量來發(fā)電和滿足生產(chǎn)和生活的需要。鍋爐、管線和用熱設(shè)備構(gòu)成了完整的電力生產(chǎn)體系，因此這一體系的能源使用效率取決于各環(huán)節(jié)的能效狀況。在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行的多次改造過程中，原有的電站鍋爐管理優(yōu)化較多集中于增加技術(shù)投入，缺乏對(duì)鍋爐所在的整個(gè)用熱系統(tǒng)的通盤考慮，導(dǎo)致鍋爐越來越大、熱效率雖然提高，但是能耗增加更快，能源利用率不斷下降。因此，為了提升節(jié)能效果，可以轉(zhuǎn)變技術(shù)改造和運(yùn)行管理思路，在提升鍋爐熱效率的基礎(chǔ)上，著眼于整個(gè)用熱體系的能效提升。

概括來說，當(dāng)前鍋爐節(jié)能可以通過軟環(huán)境建設(shè)、硬件節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能等角度加以實(shí)現(xiàn)。所謂軟環(huán)境建設(shè)，是強(qiáng)化鍋爐運(yùn)行操作人員的技能水平和責(zé)任心，增強(qiáng)燃料供應(yīng)能力等，優(yōu)化鍋爐運(yùn)行和節(jié)能管理的支撐體系。與硬件改造相比，軟環(huán)境建設(shè)成本較低、見效也快，可以看作是首選的節(jié)能措施。而硬件節(jié)能主要是對(duì)鍋爐有關(guān)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)改造、設(shè)備更新。在燃料加工過程中，涉及到煤炭的洗選、混配篩分、破碎、成型煤等環(huán)節(jié)，硬件節(jié)能主要就這些方面進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。系統(tǒng)節(jié)能指的是通過對(duì)用熱、發(fā)電體系的效率，綜合考慮現(xiàn)有管線容量、結(jié)構(gòu)，充分利用熱設(shè)備的能力，通過容量和熱效率的匹配，盡可能地使鍋爐的改造和更新具有更強(qiáng)的目的性?？紤]到硬件節(jié)能投資規(guī)模大、發(fā)揮效用周期長，因此，需要在綜合考慮的基礎(chǔ)上，用軟環(huán)境建設(shè)和系統(tǒng)節(jié)能來支撐硬件節(jié)能工作，以達(dá)到預(yù)期目的。

4 電站鍋爐節(jié)能改造具體措施

在對(duì)電站鍋爐相關(guān)節(jié)能技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，需要針對(duì)存在的問題，應(yīng)用新技術(shù)和新理念進(jìn)行節(jié)能改造。具體說來，主要包括以下幾方面。

4.1 加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)和耗能的管理

加強(qiáng)電站鍋爐的運(yùn)行管理，采用更多的節(jié)能措施，能夠顯著地降低能耗、提升發(fā)電廠的運(yùn)營效益和經(jīng)濟(jì)效益。這方面主要包括五個(gè)領(lǐng)域的工作。

一是鍋爐運(yùn)行中的動(dòng)力管理。考慮到電站鍋爐耗煤量巨大，并且不同煤種差異較大，難以控制，需要加大對(duì)發(fā)電廠煤場的監(jiān)管和煤質(zhì)管理，確保煤炭相關(guān)信息的真實(shí)有效。為了保證鍋爐處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，需要結(jié)合煤種情況合理配煤，探索出綜合燃燒效益最高的方案。

二是采用標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行管理和耗能管理方式。標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)作為一種規(guī)范、高效的管理方式，在對(duì)發(fā)電廠相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定和管理的基礎(chǔ)上，降低由于個(gè)人意識(shí)和主觀經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致的隨意操作。這些指標(biāo)包括與生產(chǎn)、安全和燃料有關(guān)的各種指標(biāo)，是發(fā)電廠生產(chǎn)和管理的重要依據(jù)。通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和管理，能夠促使節(jié)能工作成為電站鍋爐日常管理中的“習(xí)慣性動(dòng)作”。

三是加強(qiáng)運(yùn)行中的參數(shù)控制和管理。在鍋爐運(yùn)行中，煤粉顆粒的大小、磨煤機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)等，需要及時(shí)調(diào)整，并伴之一次、二次風(fēng)量大小的調(diào)整。通過對(duì)吹灰系統(tǒng)的管理，減少對(duì)外排除煙塵和熱量，加強(qiáng)對(duì)鍋爐部件的檢查和維護(hù)，能夠確保鍋爐處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

四是對(duì)于風(fēng)機(jī)的改造。可以通過采用高效的節(jié)能風(fēng)機(jī)和變頻改造兩個(gè)途徑來提升運(yùn)行效率。

一方面，定制高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。結(jié)合以往的工作案例，對(duì)低轉(zhuǎn)速低電壓的電動(dòng)機(jī)以及雙速電動(dòng)機(jī)和壓力變頻器等部件采用風(fēng)機(jī)節(jié)能改造，能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的節(jié)能效果?？紤]到石化企業(yè)的發(fā)電實(shí)際，為了更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，在對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造過程中，要綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素進(jìn)行比對(duì)，找到最佳平衡點(diǎn)。

另一方面，對(duì)風(fēng)機(jī)開展變頻節(jié)能的相關(guān)改造。對(duì)風(fēng)機(jī)開展變頻調(diào)速，能夠降低能量損耗，提升經(jīng)濟(jì)效益，這種技術(shù)成本較低，實(shí)施起來相對(duì)簡單，能夠更好地對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行控制，提升實(shí)時(shí)匹配能力和管理的精確性，降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的沖擊和影響，增加使用時(shí)間，降低工作噪音，降低對(duì)現(xiàn)場工作環(huán)境的影響。

五是檢修管理。在檢修管理中，應(yīng)當(dāng)隨著運(yùn)行季節(jié)和煤種來源的差異、水溫的變化，加強(qiáng)對(duì)鍋爐運(yùn)行狀況的監(jiān)控和管理，通過優(yōu)化巡檢和檢修質(zhì)量，定期對(duì)鍋爐開展管理維護(hù)，實(shí)現(xiàn)鍋爐能夠在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。

4.2 運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)及時(shí)加強(qiáng)調(diào)整，降低鍋爐損耗

在電站鍋爐日常維護(hù)過程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整和優(yōu)化。如果要降低能耗，應(yīng)當(dāng)重視在排煙環(huán)節(jié)和燃燒環(huán)節(jié)產(chǎn)生的熱量損失?？梢酝ㄟ^燃燒參數(shù)的調(diào)整和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化來降低排煙環(huán)節(jié)產(chǎn)生的熱量損失；可以使用降低飛灰含碳量等手段，來提升煤炭燃燒效益，降低燃燒產(chǎn)生的熱量損失。

4.3 研究劣質(zhì)煤種的煤燃燒技術(shù)

當(dāng)前電站鍋爐使用的煤種來源和質(zhì)量差別較大，雖然進(jìn)廠煤炭的種類和數(shù)量都很多，但優(yōu)質(zhì)煤的數(shù)量較少。在使用劣質(zhì)煤炭或是不同品級(jí)煤炭混合使用的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)滅火、水冷壁出現(xiàn)嚴(yán)重磨損的情況，就需要針對(duì)劣質(zhì)煤在生產(chǎn)中的各種影響進(jìn)行分析，采取針對(duì)措施，提升監(jiān)控的自動(dòng)化水平和鍋爐能耗損失。具體說來，主要包括以下兩個(gè)方面的措施。

（1）采用自動(dòng)化程度較高的電站鍋爐在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

當(dāng)然，石化企業(yè)的火力發(fā)電中引入了實(shí)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠更高程度地保障發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控。這一系統(tǒng)可以起到兩方面的作用，一是能夠?qū)ιa(chǎn)中的運(yùn)行信息持續(xù)進(jìn)行記錄和跟蹤，對(duì)超出運(yùn)行允許值的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行警示，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的最佳狀態(tài)。二是能夠提升運(yùn)行管理和監(jiān)控的自動(dòng)化水平，減少人工勞動(dòng)，提升管理的科學(xué)化水平。

企業(yè)可以通過持續(xù)的跟蹤國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化和升級(jí)，強(qiáng)化對(duì)電站鍋爐運(yùn)行的實(shí)施優(yōu)化和在線監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的預(yù)期效果。

（2）努力降低鍋爐能損。

鍋爐能損降低可以通過分級(jí)燃燒和排煙熱量回收等措施進(jìn)行。

首先，利用分級(jí)燃燒，可以降低飛灰的含碳量。節(jié)能效益的實(shí)現(xiàn)主要是通過減少過濾中的NOX的排放數(shù)量來提升節(jié)能效益。采用這一思路，所需要較低的成本、效果也比較好，能夠在優(yōu)化鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，盡可能降低飛灰含碳量，減少廢氣排放。

其次，對(duì)于排煙產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收。電站鍋爐的排煙溫度控制受到酸腐蝕等因素的影響而變得比較困難，為了解決熱量回收和溫度控制問題，需要克服作業(yè)環(huán)境條件的制約，采用更好的低溫省煤措施。對(duì)于低溫省煤器實(shí)際使用中存在的強(qiáng)酸腐蝕和潮濕積灰問題，需要加快技術(shù)研發(fā)，盡力解決惡劣環(huán)境下的使用問題。

4.4 加大技術(shù)改造，積極推進(jìn)新技術(shù)研究與利用

在實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的各項(xiàng)措施中，技術(shù)改造和新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用占據(jù)重要地位。為提升低碳環(huán)境下電站鍋爐的節(jié)能工作效率，需要持續(xù)進(jìn)行技術(shù)改造和技術(shù)更新來降低鍋爐的磨損和提升運(yùn)行效益。此外，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用，能夠使電站鍋爐更加安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，延長鍋爐壽命，促進(jìn)生產(chǎn)活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行。

5 結(jié)語

在“低碳、降低能耗”的原則指導(dǎo)下，電站鍋爐在保證日常運(yùn)行和企業(yè)生產(chǎn)需要的前提下，逐步開展和完善節(jié)能工作。在明晰企業(yè)運(yùn)行存在問題的基礎(chǔ)上，要從鍋爐管理、運(yùn)行過程、燃煤品種選擇以及新技術(shù)使用等方面入手，強(qiáng)化節(jié)能效果，在提高運(yùn)行質(zhì)量的前提下，提升經(jīng)濟(jì)效益。文中，筆者就節(jié)能措施中的主要方面進(jìn)行介紹和分析，以期能對(duì)電站鍋爐的運(yùn)行和節(jié)能管理工作提出較為可行的建議。

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