火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保實(shí)踐問(wèn)題與建議

饒一峰

摘要：文章基于對(duì)火電廠發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹，分析火電廠鍋爐汽輪系統(tǒng)運(yùn)行管理中存在的節(jié)能環(huán)保問(wèn)題，提出了相應(yīng)的節(jié)能環(huán)保策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠鍋爐汽輪機(jī);節(jié)能環(huán)保;問(wèn)題;優(yōu)化措施

1、引言

我國(guó)是一個(gè)人口眾多的國(guó)家，尤其近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，整個(gè)社會(huì)對(duì)于電能的需求在快速增長(zhǎng)，同時(shí)也增加了對(duì)各類(lèi)能源和資源的消耗量。而在我國(guó)長(zhǎng)期以粗放式經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中，也不可避免造成了環(huán)境污染以及嚴(yán)重能源損耗等問(wèn)題。因此，近年來(lái)我國(guó)提出了發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于環(huán)保和能耗問(wèn)題不斷重視。對(duì)于火電廠來(lái)說(shuō)，在擴(kuò)大規(guī)模來(lái)滿足人們不斷增加的用電需求的同時(shí)，由于其自身屬于高能耗與高污染的行業(yè)類(lèi)型，國(guó)家相關(guān)部門(mén)也針對(duì)火電廠提出了更為嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求。尤其是針對(duì)火電廠中能耗比較高的鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)，更是要分析其運(yùn)行中的發(fā)電節(jié)能環(huán)保問(wèn)題對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

2、火電廠發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)概述

在火電廠中，鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)屬于三大主機(jī)，其中的鍋爐是燃料燃燒的主要部位，也是將熱料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的重要環(huán)節(jié)。汽輪機(jī)則是利用鍋爐燃燒產(chǎn)生的熱量加熱水變位水蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。發(fā)電機(jī)則是利用上述機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，最后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，供廣大居民和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所用。由于整個(gè)火電廠發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且比較龐大，主要通過(guò)分散控制系統(tǒng)和廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)展信息化管理工作，控制發(fā)電過(guò)程中的朗肯能量循環(huán)過(guò)程，利用給水回?zé)嵋约罢羝贌嵯到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電工作效率的提升。但是在上述過(guò)程中，由于鍋爐燃燒所用燃料通常為煤炭等一次燃料，經(jīng)過(guò)燃燒之后會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化碳和廢渣等廢棄物，同時(shí)還會(huì)引發(fā)冷卻塔高溫排放問(wèn)題，不僅對(duì)環(huán)境造成污染，而且還會(huì)造成能源浪費(fèi)問(wèn)題，因此要基于節(jié)能環(huán)保要求對(duì)鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)加以?xún)?yōu)化控制。

3、鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)發(fā)電節(jié)能環(huán)保實(shí)踐問(wèn)題

3.1二氧化硫排放問(wèn)題

煤炭作為火電廠中的主要發(fā)電原料，由于其中含有大量的硫元素，且伴隨著煤炭的燃燒，硫元素會(huì)經(jīng)過(guò)反應(yīng)生成二氧化硫氣體。而二氧化硫氣體不僅有毒，且如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理而直接排放到大氣中，容易加劇酸雨危害，造成生態(tài)環(huán)境惡化，加劇金屬腐蝕等，還會(huì)在受到太陽(yáng)輻射催化下產(chǎn)生其他有毒有害的污染物質(zhì)。由此可見(jiàn)，二氧化硫排放問(wèn)題，對(duì)土地、水資源、植物等生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性造成嚴(yán)重破壞。

3.2二氧化碳排放問(wèn)題

二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的源頭和主要因素，可以占到溫室效應(yīng)貢獻(xiàn)中的3/5左右，近年來(lái)大氣中的二氧化碳濃度在不斷提高，增加速度不斷加快，使得過(guò)去一百年的全球平均地面溫度提升了0.3～0.6℃。我國(guó)是世界上二氧化碳排放的主要國(guó)家之一，其中由于燃煤火電廠排放的二氧化碳占到總排放量的1/10以上，這主要由于鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行中燃燒煤炭資源時(shí)也會(huì)釋放出大量的二氧化碳?xì)怏w，而且隨著目前整個(gè)社會(huì)用電需求的增加，火電廠中的煤炭資源燃燒需求量和消耗量也同步快速增長(zhǎng)。而大量二氧化碳?xì)怏w未經(jīng)處理排放到大氣中，則會(huì)加劇大氣溫度升高，造成全球變暖問(wèn)題，造成冰川融合和海平面升高，引發(fā)山體滑坡等自然災(zāi)害，給地球環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

3.3廢煙氣和廢渣排放問(wèn)題

在鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)中燃燒煤炭的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢煙氣，這些廢煙氣中含有大量的二氧化硫和二氧化碳?xì)怏w，不僅會(huì)加劇火電廠相關(guān)設(shè)備的腐蝕問(wèn)題，而且由于此類(lèi)煙氣的溫度較高，在排放的同時(shí)也會(huì)帶走大量的熱量，造成熱能的浪費(fèi)以及火電廠熱效率和發(fā)電效率的降低，造成資源浪費(fèi)等問(wèn)題。由于此問(wèn)題，更是增加了煤炭資源的消耗量，使得此問(wèn)題成為惡性循環(huán)。此外，在煤炭燃燒之后還會(huì)生成廢渣，這些廢棄物的隨意排放也會(huì)污染環(huán)境。而粉塵和灰塵等飄入空氣中，還會(huì)造成對(duì)大氣環(huán)境的污染，增加空氣中的含灰量。

3.4冷卻塔排放的高溫問(wèn)題

在鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)中開(kāi)展熱力循環(huán)的過(guò)程中，對(duì)于高溫和低溫的熱源都有所需求，但是由于鍋爐汽輪機(jī)的末級(jí)葉片較小，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量被排放到大氣中造成熱量損失，通常此損失可以達(dá)到一半以上，這也會(huì)進(jìn)一步加大煤炭資源消耗而造成資源浪費(fèi)問(wèn)題，造成電廠熱效率降低的惡性循環(huán)。為了滿足更多發(fā)電需求，就需要增加煤炭燃燒量，但是也會(huì)增加有害氣體量，造成更大的污染。

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

4.1安裝脫硫裝置

雖然安裝脫硫裝置的 成本較高，但是通過(guò)強(qiáng)制性的措施安裝脫硫裝置，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看有助于減少二氧化硫的排放量。目前火電廠中常用廢煙氣的脫硫裝置以及循環(huán)樣式的脫硫裝置，雖然無(wú)法做到百分百將硫元素去除，但是已經(jīng)大大減少二氧化硫的排放。

4.2二氧化碳排放的處理措施

為了減少鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中排放的二氧化碳量，提升煤炭燃料的能源利用率，促進(jìn)二氧化碳的循環(huán)使用，降低對(duì)環(huán)境造成的污染，可以采取超臨界技術(shù)以及循環(huán)流化床技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等，以及使用含碳量較低的燃料取代傳統(tǒng)的煤炭燃料。還可以通過(guò)燃料電池的應(yīng)用，突破卡諾定律的限制，減少二氧化碳排放量。但是目前要重點(diǎn)研究相關(guān)技術(shù)，提升碳氧燃料電池的發(fā)電效率等。

4.3降低廢煙氣中的排放溫度

對(duì)電廠鍋爐進(jìn)行脫硫改造的同時(shí)，不僅可以降低廢煙氣中的二氧化硫濃度，減少二氧化硫?qū)υO(shè)備造成的腐蝕危害，而且也有利于廢煙氣溫度的降低，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組熱效率的提升，不僅節(jié)約能源，而且減少排放。

4.4降低鍋爐汽輪機(jī)的冷卻凝固溫度

想要降低汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中的冷卻凝固溫度，就需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行充分和高效利用，避免將這些熱量隨意排放到大氣中造成浪費(fèi)。因此可以在其他工業(yè)領(lǐng)域中充分利用凝汽熱量，比如通過(guò)熱電廠的方式以及將現(xiàn)有電廠改造為背壓式熱電廠等方式來(lái)充分利用冷凝熱量并減少二氧化碳等氣體排放。

此外，還可以回收利用二氧化碳?xì)怏w用于其他行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)中，并且綜合利用廢渣來(lái)制作建筑材料等。

5、結(jié)語(yǔ)

鍋爐汽輪機(jī)是火電廠中的主要能耗部位，不僅消耗大量的煤炭資源用于產(chǎn)生熱量，推動(dòng)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還會(huì)釋放大量含有二氧化碳、二氧化硫以及熱量的廢煙氣，還有廢渣等，對(duì)環(huán)境造成不同程度的污染與破壞。因此，要從脫硫裝置安裝、二氧化碳排放處理、廢煙氣中排放溫度控制以及冷卻凝固溫度的降低與回收利用等方面，減少能源浪費(fèi)和消耗，降低污染物排放量，有效保護(hù)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉少華. 火電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保的問(wèn)題及措施探索[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2018， 000（034）：3786.

[2] 高玉峰. 火力發(fā)電廠鍋爐和汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略研究[J]. 信息記錄材料， 2019， 020（008）：200-202.

[3] 馮禎禎. 基于節(jié)能環(huán)保的大型火電廠熱機(jī)設(shè)備選型優(yōu)化研究[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊， 2019， v.27;No.679（17）：129-129.

[4] 崔健. 火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行控制系統(tǒng)的節(jié)能對(duì)策解析[J]. 電子測(cè)試， 2020， No.440（11）：129-130.

（貴州華電塘寨發(fā)電有限公司，貴州 貴陽(yáng)? 551400）