火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對策與措施探究

曹富琛

摘 要：文章以火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗為主題展開論述，首先對文章的背景進(jìn)行了簡要介紹，然后從多個方面對火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的重要性以及要點進(jìn)行了簡要分析，接著從燃料問題、鍋爐運行問題、鍋爐設(shè)備使用及管理問題等方面對火力發(fā)電廠鍋爐耗能存在的問題進(jìn)行了分析，最后從做好鍋爐選型和燃料選擇工作、控制鍋爐的能耗、減少鍋爐運行時的熱量損失、進(jìn)一步提高蒸汽的利用率以及加強蒸汽冷凝水的回收再利用等方面對火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對策進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；節(jié)能降耗；鍋爐；燃煤

1 概述

鍋爐是火力發(fā)電的主要設(shè)備之一，鍋爐的主要作用是進(jìn)行煤料燃燒，但是，由于我國在火力發(fā)電過程中，發(fā)電廠所使用的鍋爐設(shè)備不夠完善，導(dǎo)致火力發(fā)電耗能比較嚴(yán)重。在我國現(xiàn)代化建設(shè)過程中，追求的是經(jīng)濟又好又快的發(fā)展，這就意味著，火力發(fā)電廠必須適應(yīng)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對鍋爐設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，從而實現(xiàn)火力發(fā)電廠鍋爐的節(jié)能降耗。

2 火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的重要性以及要點分析

在火力發(fā)電過程中，鍋爐燃煤之后會產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物，這些物質(zhì)被大量散播到空氣中，則會引起空氣污染。另一方面，在火力發(fā)電過程中，如果煤料在鍋爐內(nèi)無法得到充分燃燒，會導(dǎo)致燃料無法得到高效利用。而且，在鍋爐燃煤過程中，如果鍋爐內(nèi)的熱量向外傳遞流失到空氣中，也會導(dǎo)致鍋爐燃煤的效率降低，從而造成能源的浪費，所以，火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗有著重要的意義?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗要點包括以下幾方面的內(nèi)容：首先，在鍋爐燃煤過程中必須對鍋爐內(nèi)煤料的燃燒利用率進(jìn)行有效控制，鍋爐內(nèi)的煤燃燒得越充分，則意味著煤料的燃燒利用率越高，而這一問題通常與燃煤的自身質(zhì)量有關(guān)，如果在鍋爐內(nèi)投放質(zhì)量較低的煤，煤料的燃燒利用率必然會降低，鍋爐的能耗必然會增加，而且這些煤料燃燒還會對鍋爐設(shè)備自身造成較大的負(fù)面影響，在運行過程中，如果煤質(zhì)的灰粉超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，則很可能會影響到鍋爐運行的穩(wěn)定性。其次，在鍋爐內(nèi)的煤料投入要均勻，這一做法主要是為了維持鍋爐運行的穩(wěn)定性，減少不必要的煤料浪費，而且為了降低鍋爐能耗，還應(yīng)該對鍋爐內(nèi)的煤料進(jìn)行研磨處理，這樣可以增加鍋爐內(nèi)煤料的燃燒面積，從而有效提升煤料的利用率。再者，為了有效控制鍋爐能耗，應(yīng)該對鍋爐設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護，一些老化的部件要進(jìn)行及時更換，從而確保鍋爐的高效運行。

3 鍋爐節(jié)能的主要方式

就目前的情況來看，在我國的整體能源消耗過程中，火力發(fā)電鍋爐的能耗大約占總能耗的10%，所以，進(jìn)一步降低火力發(fā)電廠的鍋爐能耗，對于我國整體能源的消耗控制有著重要的意義。在火力發(fā)電過程中，鍋爐燃煤的熱力系統(tǒng)包括多個方面，為了進(jìn)一步降低能耗，則必須從鍋爐運行的各個環(huán)節(jié)入手，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和完善，但是，對于很多火力發(fā)電廠而言，為了降低能耗，僅僅關(guān)注鍋爐設(shè)備方面的改進(jìn)和完善，而且沒有對整個火力發(fā)電鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行全面升級，最常見的做法就是，一味地增加鍋爐容量，或者增加一次燃燒的用量，很多情況下，這種做法反而會增加鍋爐的能耗，所以，在火力發(fā)電的鍋爐節(jié)能過程中，必須從整個鍋爐系統(tǒng)的運作入手，具體而言，鍋爐節(jié)能主要包括兩個方面的內(nèi)容：第一，軟節(jié)能。軟節(jié)能指的是，在火力發(fā)電過程中，提高鍋爐內(nèi)的燃煤質(zhì)量，例如在火力發(fā)電中，為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，則可以將多種不同種類的煤進(jìn)行搭配混合，然后進(jìn)行燃燒，通過這種方式，使混合后的煤更加接近設(shè)計煤，從而使其更加符合燃燒鍋爐的實際要求。通過對煤配進(jìn)行優(yōu)化，有效提升燃燒煤的利用率，減少煤料燃燒對鍋爐造成的設(shè)備損耗，最終達(dá)到節(jié)能減排的目的。針對火力發(fā)電這一過程，燃煤的摻燒指的是依據(jù)燃煤的特點，并考慮鍋爐的性質(zhì)，將不同灰分、揮發(fā)分以及低位發(fā)熱量的煤種進(jìn)行搭配混合后，使所配制的煤料符合燃燒鍋爐的燃燒要求。為了達(dá)到燃煤的高效摻燒，則要求所形成的混合煤質(zhì)與特定鍋爐的燃燒要求相符，煤質(zhì)與鍋爐的相互配合，才能達(dá)到高效燃燒的目的。在火力發(fā)電中，為了達(dá)到高效摻燒的目的，在完成煤種搭配混合后，則需要將煤運至原煤倉，然后再利用磨煤機對上述煤料進(jìn)行充分研磨，研磨的主要目的在于促使煤在燃燒過程中燃燒面積更大，從而有效提升煤料的利用率。另一方面，要對鍋爐設(shè)備的運行狀態(tài)，進(jìn)行有效控制，使其能夠始終保持最佳狀態(tài)，從而不斷提升鍋爐的節(jié)能效果。第二，硬件節(jié)能。硬件節(jié)能指的是對鍋爐運行設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和完善，從而降低鍋爐能耗。例如，在鍋爐燃煤過程中配合微油點火技術(shù)和溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)，進(jìn)一步提升鍋爐系統(tǒng)的運行效率，降低能耗。微油點火技術(shù)系統(tǒng)主要由空氣壓縮系統(tǒng)、微油槍點火系統(tǒng)、煤粉燃燒系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成，在火力發(fā)電過程中，微油點火技術(shù)的應(yīng)用指的是通過壓縮空氣，然后將其加入到微油槍點火系統(tǒng)中，然后將燃料油噴灑成霧狀，這一技術(shù)的應(yīng)用與煤料研磨有著很大的相似性，都是增加燃料的受熱燃燒面積，從而不斷提升燃料的利用率，但是，相比較而言，這一技術(shù)的燃料利用率更高，而且產(chǎn)生的熱量更大，在燃燒過程中，其焰心溫度可達(dá)到2000攝氏度。在這一技術(shù)的應(yīng)用過程中，當(dāng)高溫火焰產(chǎn)生之后，需要使其對鍋爐煤粉進(jìn)行迅速加熱，然后幫助煤料進(jìn)行充分燃燒。在整個點火過程中，系統(tǒng)建立相應(yīng)的連鎖保護，所以，可以確保燃煤鍋爐穩(wěn)定而高效的工作。溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)主要是對熱泵進(jìn)行了利用。熱泵是利用外界驅(qū)動力將低位能進(jìn)行回收，在回收過程中會將上述過程產(chǎn)生的能量予以吸收，就目前的情況來看，用于火力發(fā)電的熱泵包括兩類，分別為壓縮式熱泵和吸收式熱泵，其中，吸收式熱泵的工作效率較高，這與其高水平的自動化有著密切的關(guān)系。而在具體的推廣及應(yīng)用過程中，溴化鋰吸收式熱泵表現(xiàn)出來良好的應(yīng)用效果，具體而言，溴化鋰吸收式熱泵可以吸收余熱，從而實現(xiàn)對能量的充分利用。所以，火力發(fā)電廠有必要將溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)應(yīng)用于節(jié)能減排管理中。熱泵系統(tǒng)在具體運行過程中，首先需要利用凝器氣器將循環(huán)水注入到熱泵機組中，之后再利用汽輪機抽氣來驅(qū)動，熱泵則可以完成對余熱的吸收，在整個系統(tǒng)運作過程中，水為制冷劑，溴化鋰則是吸收劑。在這一系統(tǒng)中，熱泵的最大特點在于能夠吸收余熱，值得注意的是在使用過程中應(yīng)該對熱的需求進(jìn)行適當(dāng)考慮，當(dāng)蓄熱的溫度不是太高時，則可以利用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)進(jìn)行熱量回收，通過這種方式，減少鍋爐燃煤過程中的熱量損失，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

4 火力發(fā)電廠鍋爐耗能存在的問題

4.1 燃料問題

在火力發(fā)電中，煤是發(fā)電廠鍋爐的主要燃料，所以，用于鍋爐燃燒的煤質(zhì)會直接影響到鍋爐的能耗。就目前的情況來看，我國大多數(shù)火力發(fā)電廠所使用的煤料為原煤，這意味著所用的煤料沒有進(jìn)行過特定的技術(shù)處理，所以，鍋爐燃燒煤的總體質(zhì)量不高，而且由于這些原煤的品質(zhì)不同，所以燃燒效果也會有所不同，當(dāng)此類原料用于鍋爐燃燒時，無法得到充分燃燒，從而導(dǎo)致鍋爐所產(chǎn)生熱能效果無法達(dá)到預(yù)期。另外，由于煤料的自身質(zhì)量較差，則會導(dǎo)致鍋爐在燃煤過程中無法處于穩(wěn)定狀態(tài)，煤料燃燒之后，所產(chǎn)生的殘渣較多，這就意味著很多煤料會被浪費，而且所產(chǎn)生的殘渣還會對環(huán)境造成一定的污染。其次，在火力發(fā)電過程中，鍋爐自身的運作需要消耗一定量的燃油，這些燃油主要用于升爐和停爐過程中，但是，由于操作不當(dāng)，在鍋爐工作時，鍋爐到了沖轉(zhuǎn)參數(shù)而汽機不具備沖轉(zhuǎn)條件，那么很容易導(dǎo)致燃油浪費。再者，由于火力發(fā)電廠的燃料管理工作不完善而導(dǎo)致的燃料消耗增加。一些火力發(fā)電廠針對燃料的采購、質(zhì)檢以及存放等環(huán)節(jié)沒有進(jìn)行科學(xué)管理和控制，在采購過程中忽略了采購成本的控制，從而增加了火力發(fā)電廠的發(fā)電成本，由于忽略了燃料的質(zhì)檢，導(dǎo)致燃料合格率較低，在具體使用過程中，燃燒效果明顯下降，從而導(dǎo)致能耗增加，購置完成后，忽略了對燃料的科學(xué)存放和管理，導(dǎo)致燃料變質(zhì)，從而造成燃料浪費。最后，在調(diào)查過程中，了解到很多火力發(fā)電廠的煤料摻配存在問題，這也是導(dǎo)致煤料燃燒利用率較低的主要原因之一。

4.2 鍋爐運行問題

在火力發(fā)電過程中，鍋爐能耗之所以比較高，很大程度上是由于鍋爐的負(fù)荷率較低，無法達(dá)到鍋爐高效運行的設(shè)計值，所以，在火力發(fā)電中，燃煤鍋爐無法達(dá)到理想運行狀態(tài)，從而導(dǎo)致鍋爐的能量傳輸效率明顯減低，而且較低的運行負(fù)荷還會縮短發(fā)電鍋爐的使用年限。其次，在火力發(fā)電過程中，鍋爐出現(xiàn)突然熄火的次數(shù)比較多，這種情況不僅會影響到煤料燃燒，增加不必要的消耗，而且會對鍋爐自身產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。造成這一問題的原因是多方面的，其中包括低質(zhì)燃煤的使用以及鍋爐的不規(guī)范操作等，在鍋爐運行過程中，隨著非計劃熄火停運次數(shù)的增加，必然會對鍋爐的安全性造成一定的負(fù)面影響，而且會增加鍋爐的自身損耗，進(jìn)而造成后期更為嚴(yán)重的能源損耗問題。與很多發(fā)達(dá)國家相比，我國火力發(fā)電廠的鍋爐運行條件比較差，整體運行控制水平比較低，在整個鍋爐運行系統(tǒng)中，進(jìn)行檢測的儀表設(shè)備不完善，而且缺少必要的監(jiān)控，無法對鍋爐的運行情況進(jìn)行全面反映，很多火力發(fā)電廠的工作人員依然通過經(jīng)驗來判斷鍋爐的運行情況，由此可知，為了進(jìn)一步降低火力發(fā)電廠鍋爐能耗，有必要對鍋爐運行系統(tǒng)的管理人員素質(zhì)進(jìn)行提升。

4.3 鍋爐設(shè)備使用及管理問題

部分火力發(fā)電廠目光短淺，選用鍋爐設(shè)備時使用質(zhì)量較次的設(shè)備，以降低采購造價，但是后期的高可靠運行、低故障率和備品備件使用量都會產(chǎn)生低回報率，同時還有可能造成大量的能源浪費，無法達(dá)到節(jié)能降耗的目的。鍋爐設(shè)備老化，降低機組經(jīng)濟性，造成不必要的能源消耗。鍋爐在長時間使用后，會逐漸出現(xiàn)一系列的磨損、老化問題，從而造成工作時間長、部分能源的浪費等問題。鍋爐的長期使用，導(dǎo)致爐內(nèi)所燃燒的燃料中含有越來越多的爐渣，硫化物含量不斷變化，水冷壁、過熱器后屏、再熱器后屏及后端表面上的爐渣含量加大，導(dǎo)致硫化物的生成量增加，導(dǎo)致受熱面換熱效率降低，從而導(dǎo)致能源浪費。

5 火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對策與措施探究

5.1 做好鍋爐選型和燃料選擇工作

對于火力發(fā)電廠而言，為了進(jìn)一步降低鍋爐能耗，則應(yīng)該明確短期投資和長期經(jīng)濟性的關(guān)系，做好鍋爐的選型和燃料的選擇工作，在鍋爐選型中，應(yīng)該盡可能選擇那些可信度高、質(zhì)量好以及檢修維護容易的設(shè)備，這樣不僅能夠提升鍋爐的工作效率，而且可以減少后期鍋爐的維護次數(shù)，從而提高火力發(fā)電廠鍋爐的整體經(jīng)濟效益。其次，在燃料選擇過程中，要注意不同煤種的摻配，通過合理搭配，使得配置的煤料符合鍋爐的燃煤特點，進(jìn)而不斷提升燃煤利用率，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

5.2 控制鍋爐的能耗

首先要對鍋爐的燃燒問題進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在火力發(fā)電中，對于那些新投產(chǎn)的鍋爐機組要根據(jù)本發(fā)電廠的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)試，尤其要注意燃煤調(diào)整優(yōu)化，為了有效控制鍋爐的能耗，必須以清潔煤發(fā)電為火力發(fā)電的主導(dǎo)，火力發(fā)電廠必須認(rèn)識到，清潔煤的應(yīng)用，在提高利用率的同時，還能夠減少二氧化硫、二氧化碳以及氮氧化物的排放量，從宏觀角度來說，不僅實現(xiàn)了節(jié)能減排，而且對環(huán)境保護也有很大的促進(jìn)作用。就目前的情況來看，清潔煤發(fā)電技術(shù)包括超臨界發(fā)電技術(shù)、循環(huán)硫化床發(fā)電技術(shù)、加壓硫化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)等，其中超臨界發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，所能產(chǎn)生的發(fā)電功率較大。

5.3 減少鍋爐運行時的熱量損失

為了進(jìn)一步減少鍋爐運行時的熱量損失則應(yīng)該從以下幾方面入手：第一，降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率，從而使其能夠為鍋爐燃煤提供充足的氧氣，提高鍋爐內(nèi)煤料的燃燒率。而且要盡可能減低制粉系統(tǒng)的單耗，從而有效減少燃燒過程中所產(chǎn)生的煙塵，煙塵量越少，則意味著煤料的燃燒率越高。第二，對鍋爐溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免因鍋爐高溫而導(dǎo)致熱量流失。第三，在燃煤過程中，需要在鍋爐內(nèi)定期投入吹灰器，以確保鍋爐受熱面的清潔，有效防止鍋爐傳熱效果減弱。第四，在冷水管外部加設(shè)保溫材料，通過這種方式，減少鍋爐與周圍空氣的熱量交換。

5.4 提高蒸汽的利用率

在火力發(fā)電過程中，提高蒸汽的利用率主要針對具有多燃煤鍋爐的工作間，在鍋爐供氣量分配過程中，應(yīng)該以機組總數(shù)效率最高原則進(jìn)行，對于那些運行效率較高的鍋爐，使其有限承擔(dān)負(fù)荷，當(dāng)其滿載之后，再根據(jù)鍋爐的效率由高到低依次承擔(dān)負(fù)荷。其次，為了不斷提升蒸汽的利用率，在鍋爐運行過程中，絕不可以在未得到功的情況下，將高壓蒸汽膨脹為低壓蒸汽。這就需要在鍋爐剛開始工作運行時，盡可能減少排氣量，使這一部分蒸汽用于鍋爐運行中，而且要確保疏水器的穩(wěn)定運行，從而有效協(xié)助擴容器將熱量輸送回去，值得注意的是，為了實現(xiàn)這一目的，則必須保證疏水器中放置高質(zhì)量的蒸餾水。

5.5 加強蒸汽冷凝水的回收再利用

在火力發(fā)電過程中，蒸汽冷凝水的回收主要包括兩種方式，即開式回收和閉式回收。對于前者而言，其主要特點在于在對冷凝水的輸送利用過程中，管路一段始終處于打開狀態(tài)，所以在實際操作過程中比較方便，不會涉及到復(fù)雜操作，整體投資比較少，但是其存在一定的缺點，最明顯的則是冷凝水的能量較小。而對于后者而言，其主要采用噴射技術(shù)解決高溫冷凝水的泵送氣蝕問題，通過這一方式，冷凝水中的大多數(shù)熱量可以被鍋爐再次回收利用。相比較而言，閉式回收的操作比較復(fù)雜，但是其能量利用率較高，所以在火力發(fā)電中，非常值得推廣。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境問題以及能源問題已經(jīng)引起了社會的廣泛關(guān)注，在火力發(fā)電中，鍋爐的節(jié)能降耗對于火力發(fā)電廠的運營發(fā)展有著重要的影響，這是有效緩解我國能源問題以及環(huán)境問題的重要舉措。火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗要點包括對鍋爐內(nèi)煤料的燃燒利用率進(jìn)行有效控制、鍋爐內(nèi)的煤料的均勻投入以及鍋爐設(shè)備的定期檢查和維護等。就目前的情況來看，火力發(fā)電廠鍋爐耗能問題包括燃料問題、鍋爐運行問題、鍋爐設(shè)備使用及管理問題等，為了實現(xiàn)火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的目標(biāo)，在火力發(fā)電中首先應(yīng)該做好鍋爐選型和燃料選擇工作，其次控制鍋爐的能耗并減少鍋爐運行時的熱量損失，再者，要進(jìn)一步提高蒸汽的利用率并加強蒸汽冷凝水的回收再利用。

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