基于全生命周期的鍋爐安全高效運行及節(jié)能減排探討

趙靜波

摘 要：國民經(jīng)濟安全運行的一項基礎設施建設就是對鍋爐設備的建設，對于提高鍋爐的安全性、高效性以及節(jié)能減排等具有重要意義。文章對基于全生命周期的鍋爐安全高效運行及節(jié)能減排進行相關分析與探討，為鍋爐設備的生產(chǎn)與設計提供參考依據(jù)。

關鍵詞：全生命周期；安全高效運行；節(jié)能減排

鍋爐設備的使用存在很大的危險性，隱藏了一定的安全隱患，而且對能源的消耗比較大。隨著科學技術的發(fā)展鍋爐設備的設計與生產(chǎn)技術得到了一定的提高，使鍋爐設備能夠擁有更高的蒸汽參數(shù)與容量，但是在這個過程中仍然存在一些問題，制約了鍋爐設備安全性能的提高與能源消耗的減少。因此，對全生命周期的鍋爐設備安全高效運行及節(jié)能減排的探討成為了當前鍋爐設備設計與生產(chǎn)的一項重要研究內(nèi)容。

1 鍋爐安全高效運行設計

1.1 電站鍋爐

高效應用材料和結構設計是電站鍋爐設計中獲得安全高效的核心，本文對鍋爐生產(chǎn)廠家以及電廠高溫耐熱鋼型號的判定使用的是高溫耐熱鋼非均勻成核蠕壽命預測法，對耐熱鋼材的選取在鍋爐造型設計過程完成，鍋爐安全高效運行的獲得也是利用鍋爐造型設計環(huán)節(jié)來完成的。爐膛和燃燒器結構的優(yōu)化設計可以利用新結構中削弱爐膛出口殘余旋轉而獲得，并得出準則數(shù)為XJ的爐膛出口煙氣偏差值，進而使爐膛出口的熱偏差值得到有效緩解，而且還可以改善爐膛的腐蝕與冷壁結渣現(xiàn)象，避免了爆炸事故在過熱器與再熱器中的發(fā)生。燃料燃燒效率以及廣泛適應能夠應用高煤粉燃燒器的安全性與穩(wěn)定性而獲得。上述技術已經(jīng)得到了大范圍應用，應用較多的是600MW和1000MW的超臨界鍋爐[1]。這是通過鍋爐設計的優(yōu)化與材料的選型而為基于全生命周期電站鍋爐安全高效提供的堅實保障，以產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟效益。

1.2 燃煤工業(yè)鍋爐

煤質材料在火力發(fā)電過程中容易變質，其負荷也會發(fā)生較大的改變幅度，而且如果將燃煤工業(yè)鍋爐長期處于一個水循環(huán)穩(wěn)定差、熱效率不足的環(huán)境中，會不利于鍋爐容量的擴大。設計方法和配風裝置在新設計的工業(yè)鍋爐結構中得到了明確，工業(yè)鍋爐長期存在的問題得到本質上的解決。29MW～140MW過程系列鍋爐是當前工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的，而且該系列產(chǎn)品已經(jīng)打破了國外技術的壟斷，在我國企業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，使燃煤工業(yè)得到了安全高效運行。

1.3 燃油燃氣工業(yè)鍋爐

燃油燃氣工業(yè)鍋爐設計核心是燃油燃氣燃燒器，也是這種類型鍋爐發(fā)展的主要制約因素。我國燃燒器檢測技術的匱乏無法完成對這類鍋爐的檢測而長期依賴于國外技術與產(chǎn)品。但是近年來我國的相關科研單位對這一技術進行了不懈的研究并獲得了巨大的成功，我國已經(jīng)自主研制出了具有測繪燃燒器功率曲線功能的油氣燃燒器測試設備，能夠同時檢測燃燒器的燃燒效率、安全性和輸出功率，使我國在這一技術缺口上得到了填補[2]。

1.4 余熱鍋爐

余熱鍋爐也是工業(yè)發(fā)電中常用的一種鍋爐，主要是對余熱的回收，我國對這一鍋爐的研究與設計起步較晚，因此相關的研究還沒有形成完整的理論體系，對于余熱鍋爐的積灰、腐蝕、磨損等方面還缺乏明確的目標與方向。但是隨著我國“十一五”“十二五”規(guī)劃的發(fā)展與完成，對于余熱鍋爐的研究也取得了較大的進步，使用煙塵設計思路的提出是眾多設計方案中一項非?？尚械姆桨竅3]。這個思路的設計基于突擴形煙風通道導流裝置設計，改進了入口多級防磨裝置，使積灰、腐蝕問題得到了有效解決，并且對余熱鍋爐的熱力計算標準作出了研究。對有毒煙氣余熱鍋爐的處理，設計并使用了2500t/d～6000t/d系列水泥窯，當前已經(jīng)對這一技術進行了很好的應用，使余熱鍋爐的安全高效運行得到了顯著提高。

2 鍋爐節(jié)能減排技術應用

2.1 煙氣深度冷卻技術

鍋爐節(jié)能減排技術中的煙氣深度冷卻技術一般應用在提升煙氣深度冷卻器系統(tǒng)中，在靜電除塵前后或者脫硫塔前后使用，處理鍋爐的排煙溫度與余熱，進而提高發(fā)電功率的熱能，且明顯增強了機組熱循環(huán)效率。在煙氣余熱應用等裝置中也經(jīng)常用到煙氣深度冷卻器。為了使煙氣深度冷卻器的重量在低溫環(huán)境下得到降低，一般對熱傳管的處理會使用外翅片，以與換熱原件的功能相符合。翅片管中經(jīng)常會存在一些水分，煙氣經(jīng)過時就會吸收一部分熱量而提高水溫。

煙氣深度冷卻器對煙氣余熱的回收是通過加熱工質水來實現(xiàn)的，而且以下幾個方面也可以應用到這部分產(chǎn)生的余熱：

（1）對冷凝水進行加熱，使汽輪中的抽氣量得到降低，以提升汽輪機的發(fā)電性能。

（2）集中供熱中能夠應用到加熱網(wǎng)水，冷暖空調(diào)中的熱源中也可以應用。

（3）加熱脫硫之后的低溫煙氣也可以得到應用，減少煙囪內(nèi)腐蝕情況的發(fā)生，而且對于煙囪中的“煙羽”情況能夠有效去除。

（4）可以作為熱力來源應用到暖風器中，加熱鍋爐的冷空氣。

（5）將煙氣深度冷卻設備應用在靜電除塵前后，以降低除塵器的溫度，而且能夠使煙氣的流量得到減少，降低煙氣流速，提高電除塵器的工作效率。

2.2 減排增效技術

我國對氮氧化物的排放量做出了明確規(guī)定，對二氧化硫等物質的排放量給出了嚴格的數(shù)值范圍。對于一些環(huán)境較差的地區(qū)實行的物質排放量規(guī)定更加苛刻，以控制燃煤鍋爐汞等化合物的排放量。我國使用的燃煤機組要想使當前的煙塵排放與國家標準相符合，就需要加大監(jiān)管措施的投入，以優(yōu)化處理運行與維護工作。

煙塵排放有以下幾點建議：

（1）對現(xiàn)役發(fā)電機組的改造與升級應用煙氣深度冷卻除冷技術，煙塵排放盡量從30mg/m3降至20mg/m3。

（2）排放標準20mg/m3要求的可以通過移動電極式除塵技術或電袋復合技術滿足。

（3）排放標準30mg/m3要求的可以利用煙氣調(diào)制技術來滿足。

（4）排放標準≤20mg/m3要求的可以通過顆粒聚合技術來滿足。

（5）排放標準10mg/m3要求的可以通過濕式電除塵技術來滿足。

3 結束語

文章對基于全生命周期的鍋爐安全高效運行及節(jié)能減排做出了詳細的探討，以促進火力發(fā)電的進一步完善。我國在鍋爐安全高效運行和節(jié)能減排方面技術的應用還處于借鑒與模仿階段，還沒有把握核心的技術，因此，我國的鍋爐設計相關人員還需要加大研究力度，以促進我國鍋爐設備這項國民經(jīng)濟基礎設施的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]趙欽新，郭元亮，史進淵，等.鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排[J].壓力容器，2013，30（1）：1-14.

[2]林康華.鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排[J].科技風，2016（15）：133-134.

[3]黃彬.鍋爐全生命周期安全高效運行和節(jié)能減排[J].低碳世界，2015（10）：314-315.