火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保的問題和措施

張瑞剛

【摘 ?要】我國(guó)政府針對(duì)火電企業(yè)的二氧化碳排放量制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》的要求，火電企業(yè)需要控制發(fā)電過程中的能源消耗以及污染物排放，減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，在提升企業(yè)資源利用率，節(jié)約成本，提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提升火電企業(yè)的社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】火電廠;鍋爐汽輪機(jī);節(jié)能環(huán)保;

1 鍋爐汽輪機(jī)引發(fā)的環(huán)境問題

鍋爐熱效率偏低。實(shí)踐生產(chǎn)中的鍋爐汽輪機(jī)以小容量為主，這類鍋爐汽輪機(jī)難以開展完全燃燒，損失較多的熱量，難以實(shí)現(xiàn)最佳工況下的設(shè)備運(yùn)行。而大容量的鍋爐汽輪機(jī)大都處于低負(fù)荷狀態(tài)，能源損耗問題嚴(yán)重。

排煙溫度偏高。燃料燃燒是鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行基礎(chǔ)，目前，鍋爐汽輪機(jī)的燃燒為層燃狀態(tài)，屬于不完全燃燒，排煙溫度可達(dá)300～350℃，排煙的成分包括一氧化氮、二氧化碳及二氧化硫，會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大污染。

控制系統(tǒng)不足。鍋爐汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)不夠完善，操作人員難以掌握設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù)，使鍋爐汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于非最佳工況運(yùn)行狀態(tài)，不僅浪費(fèi)電能與熱能，還會(huì)對(duì)設(shè)備內(nèi)部部件造成損傷，縮短鍋爐汽輪機(jī)的使用壽命。

2 火電廠發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)概述

在火電廠發(fā)電的過程中，整體的能量循環(huán)流程包括鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)三大主設(shè)備。火電廠進(jìn)行發(fā)電的工作原理，是將消耗的燃料釋放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。火力發(fā)電中能量循環(huán)的過程是朗肯循環(huán)。通常在火電廠的生產(chǎn)工作中，會(huì)借助給水回?zé)嵯到y(tǒng)以及蒸汽再熱系統(tǒng)，提升火力發(fā)電的工作效率?；痣姍C(jī)組發(fā)電的容量不同，選用的熱力系統(tǒng)也會(huì)有所不同?；痣姀S鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的機(jī)組控制系統(tǒng)一般采用分散控制系統(tǒng)和廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的信息化管理。

3 鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)發(fā)電節(jié)能環(huán)保方面的問題

3.1 二氧化硫氣體排放

在火電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要消耗煤炭。煤炭資源中含有少量的硫元素，但是火電生產(chǎn)過程中會(huì)使用大量的煤炭資源，導(dǎo)致大量的二氧化硫氣體排放。過多的二氧化硫氣體排放會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的極度惡化，如果排放量到達(dá)了一定的限度，會(huì)導(dǎo)致大氣層中的污染氣體受到太陽(yáng)輻射的作用，排放出對(duì)自然環(huán)境和人體危害程度更高的污染物，二氧化硫氣體進(jìn)入人類活動(dòng)區(qū)域的上空云層，會(huì)導(dǎo)致酸雨的產(chǎn)生，會(huì)腐蝕建筑物，影響建筑物的安全性。腐蝕農(nóng)作物，會(huì)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。酸雨進(jìn)入地表和地下水源中，會(huì)導(dǎo)致水源變質(zhì)和土壤的貧瘠。

3.2 二氧化碳?xì)怏w排放

火電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行的過中會(huì)燃燒大量煤炭資源，排放出大量的二氧化碳?xì)怏w。針對(duì)火電廠的生產(chǎn)過程來(lái)看，生產(chǎn)中消耗的煤炭資源，燃燒時(shí)排放的二氧化碳?xì)怏w是導(dǎo)致的全球溫度升高的重要因素。全球變暖現(xiàn)象會(huì)引發(fā)極地地區(qū)的冰川融化，海平面上升，給沿海地區(qū)居民和生態(tài)系統(tǒng)的的安全與發(fā)展造成較大程度的威脅。

3.3 廢渣排放問題

火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，燃燒煤炭不僅會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化碳等氣態(tài)的污染物，還會(huì)產(chǎn)生大量的固態(tài)廢渣。如果沒有對(duì)這些廢渣進(jìn)行及時(shí)的、有效的處理，會(huì)導(dǎo)致鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，造成大量的熱損耗，浪費(fèi)煤炭資源。同時(shí)廢渣會(huì)形成嚴(yán)重灰塵，給火電廠周圍的生態(tài)環(huán)境和居民的正常生活造成惡劣影響。

3.4 廢煙氣排放問題

火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中燃燒煤炭資源會(huì)排放出大量的廢煙氣，在廢煙氣中會(huì)含有二氧化硫氣體成分。通常火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)會(huì)在廢煙氣排放時(shí)提升其溫度，使其達(dá)到以防止廢煙氣中的二氧化硫氣體成分腐蝕火電生產(chǎn)設(shè)備，一般溫度都是100攝氏度以上。高溫排放廢煙氣會(huì)降低火電廠對(duì)煤炭資源的利用率，加大了對(duì)煤炭燃料的浪費(fèi)。

4 火電廠鍋爐機(jī)輪機(jī)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保的優(yōu)化舉措

4.1 控制低負(fù)荷時(shí)段的能耗量

國(guó)家電網(wǎng)面臨著持續(xù)懸殊的峰谷差， 機(jī)組的相關(guān)技術(shù)人員面臨著繁重的調(diào)峰任務(wù)。電網(wǎng)的相當(dāng)一部分時(shí)間都是處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)， 降低了電廠鍋爐的熱效率， 增加了煤耗和電耗。技術(shù)人員應(yīng)該首先進(jìn)行充足的恒壓與滑壓試驗(yàn)， 然后依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)， 并將其與宏觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較， 從而確定低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的恒壓滑壓最佳負(fù)荷點(diǎn)。

機(jī)組的輔助設(shè)備在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的高能耗也是導(dǎo)致廠用電率居高不下的主要原因， 火電廠需要采取相關(guān)措施來(lái)降低無(wú)用功率， 也可以借助有載分接開關(guān)的備用變壓器來(lái)緩解電力負(fù)荷壓力， 發(fā)電機(jī)、變壓器、勵(lì)磁機(jī)等用電設(shè)備的功率損失可以得到有效減少。

4.2 降低輔機(jī)設(shè)備的能源消耗

作為保障火電廠正常運(yùn)行的輔助設(shè)備， 風(fēng)機(jī)、水泵與制粉系統(tǒng)都會(huì)消耗大量能源。有關(guān)部門曾做過專業(yè)調(diào)查， 每個(gè)100MW級(jí)別的機(jī)組所消耗的電量約占整體用電的60%～70%， 而制粉系統(tǒng)通常會(huì)占用20%～25%鍋爐主要的風(fēng)機(jī)電耗約占廠用電的2%。因此， 盡可能降低機(jī)組輔助設(shè)備的能耗， 是控制火電廠廠用電率的關(guān)鍵所在。

4.3 ?熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗

要想降低火電廠熱力系統(tǒng)的能源功耗， 火電廠應(yīng)該從合理的鍋爐水溫、低含量的可燃物、穩(wěn)定的排煙溫度和鍋爐內(nèi)水汽損失等方面著手， 多管齊下來(lái)保證鍋爐的工作效率?？刂棋仩t給水溫度的主要措施有：通過改變汽源的抽氣段， 盡可能將設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)控制住， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)汽壓力的穩(wěn)定性;監(jiān)督人員應(yīng)該予以及時(shí)質(zhì)量檢查， 對(duì)于容易出現(xiàn)故障的浮球式疏水閥要及時(shí)更換， 提高整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率。疏水閥的運(yùn)行循環(huán)， 消除了效率低的U型管換熱器， 改善了系統(tǒng)的換熱性能。

4.4 鍋爐汽輪機(jī)的運(yùn)行方式改進(jìn)

在結(jié)構(gòu)改造的同時(shí)，運(yùn)行方式的改進(jìn)也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目的。針對(duì)鍋爐設(shè)備，制造企業(yè)可通過鍋爐進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)方式的改進(jìn)、煙氣余熱的利用和分層燃燒技術(shù)的引進(jìn)，保障鍋爐的完全燃燒，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃料的最大化利用，降低能耗。同時(shí)，制造企業(yè)可在鍋爐中應(yīng)用變頻技術(shù)，控制鍋爐運(yùn)行中的煤量與風(fēng)量，減少煤炭的使用量。

循環(huán)水泵。企業(yè)可通過機(jī)組負(fù)荷的控制，加大該設(shè)備的運(yùn)行效率，減少能源損耗。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，在同樣的壓力條件下，循環(huán)水量的提升，可以加大機(jī)組的作用力，增加能源損耗。因此，企業(yè)需要調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，將機(jī)組的作用力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保機(jī)組出力增加值和循環(huán)水泵增加值間的差值最大，將機(jī)組的能源損耗降到最低。

加熱器。水位和溫度聯(lián)系密切，在端差處于最低值時(shí)，加熱器的水位為最佳工況水位，熱量損失最低。企業(yè)需在加熱器中安裝溫度傳感器和溫度調(diào)控裝置，傳感器可以實(shí)時(shí)采集加熱器不同部位的溫度，獲得加熱器的端差。結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)加熱器的溫度，將端差控制在最低值，實(shí)現(xiàn)降低能源損耗的目標(biāo)。

抽氣設(shè)備。該設(shè)備負(fù)責(zé)汽輪機(jī)真空工況的創(chuàng)造，運(yùn)行效率與液體溫度、環(huán)境溫度與壓力相關(guān)。夏季溫度偏高時(shí)，抽氣設(shè)備的工作效率偏低，能源損耗較大。因此，企業(yè)需注重抽氣設(shè)備液體溫度和環(huán)境溫度的控制，利用低溫冷卻水降低工作液的溫度，利用空調(diào)系統(tǒng)降低環(huán)境溫度。

結(jié)語(yǔ)

火電廠的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中注意節(jié)能環(huán)保問題，提升煤炭資源利用率，控制火電生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，對(duì)于保護(hù)自然環(huán)境以及促進(jìn)自身發(fā)展具有重要的意義?；痣姀S應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益兩個(gè)方面出發(fā)，不斷在鍋爐汽輪機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)中貫徹落實(shí)節(jié)能環(huán)保的理念，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦巖.火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保的問題及措施探索[J].科技視界， 2018 （16）：221-222.

[2]陸福.發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行節(jié)能降耗策略研究探討[J].中小企業(yè)管理與科技 （上旬刊） ， 2019 （5）：27-28.

（作者單位：神華億利能源有限責(zé)任公司電廠）