電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)分析

鄒曉男

山東華盛特克科技有限公司 山東濟(jì)南 250101

近些年，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，資源消耗量也有不斷增多趨勢(shì)，能源短缺的問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康、可持續(xù)發(fā)展過(guò)程可能會(huì)形成一定制約作用，在這樣的大背景下，我國(guó)提出可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，以期規(guī)避生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的問(wèn)題，為子孫后代造福。為應(yīng)對(duì)電力資源消耗量不斷增多的問(wèn)題，電力行業(yè)及企業(yè)積極踐行改革路線，加大先進(jìn)技術(shù)與管理方法的引進(jìn)力度，很多電力工程陸續(xù)建設(shè)[1]。鍋爐汽輪機(jī)是電廠的重要構(gòu)成，加強(qiáng)對(duì)該設(shè)備的綠色化設(shè)計(jì)，是電廠增產(chǎn)增效、可持續(xù)發(fā)展的有效方法之一。

1 電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)遵照的原則

1.1 環(huán)保原則

鍋爐汽輪機(jī)組綠色化設(shè)計(jì)階段，認(rèn)真遵循環(huán)保原則，這是貫徹落實(shí)我國(guó)環(huán)保政策要求的有效途徑之一。在全球氣候變暖問(wèn)題不斷加重的背景下，人們保護(hù)環(huán)境的思想意識(shí)有所增強(qiáng)，自覺(jué)秉持科學(xué)發(fā)展管開(kāi)發(fā)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)的理念，力爭(zhēng)在可持續(xù)發(fā)展道路上越走越遠(yuǎn)。鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段，一定要考慮到環(huán)保問(wèn)題，力爭(zhēng)將機(jī)組運(yùn)行階段所產(chǎn)生的溫室氣體與有害氣體量降到最低，加強(qiáng)現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)的使用，使汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行和生態(tài)環(huán)境發(fā)展形成協(xié)調(diào)、和諧關(guān)系，系統(tǒng)運(yùn)行效益實(shí)現(xiàn)最大化[2]。

1.2 合理性原則

電廠鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行階段資源消耗量不斷增多，在滿足社會(huì)發(fā)展現(xiàn)實(shí)需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)不斷提升系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)的合理性水平。具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，要明確現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求，滿足電廠長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要，一方面要盡量節(jié)省系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)成本，另一方面也要從根本上保障鍋爐汽輪機(jī)的使用性能。

2 鍋爐汽輪機(jī)的綠色設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法

2.1 脫硫

煤炭是當(dāng)下我國(guó)鍋爐汽輪機(jī)生產(chǎn)階段采用的主要燃料，煤炭?jī)?nèi)硫含量較高，煤炭燃燒后會(huì)產(chǎn)生SO2氣體，若電廠鍋爐汽輪機(jī)沒(méi)有配置脫硫裝置，那么當(dāng)SO2氣體被排放至空氣中，就會(huì)形成酸雨，降低我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，對(duì)人體生命健康構(gòu)成威脅。當(dāng)前鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中脫硫成本較高，為使電廠實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，國(guó)家相關(guān)部門(mén)要強(qiáng)制推行相關(guān)政策與方法，有針對(duì)性的改善現(xiàn)有電廠。

當(dāng)前，循環(huán)流化床脫硫和煙氣脫硫等是常見(jiàn)的脫硫裝置，脫硫效率高達(dá)60%。煙氣脫硫技術(shù)已經(jīng)基本成熟，但技術(shù)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中要投入較高成本，大概是電廠建設(shè)總投資的1/4-1/3。

2.2 降低排煙溫度

電廠鍋爐在推行脫硫改造措施以后，煙氣內(nèi)SO2氣體濃度明顯降低，減輕了電廠設(shè)備在低溫狀態(tài)下被腐蝕的程度，排放煙氣溫度的適宜區(qū)間為60-70℃，大概能使汽輪機(jī)組熱效率有5% 的提升幅度，在節(jié)約能源、降低溫室氣體排放量、延緩地球氣候變暖問(wèn)題等方面發(fā)揮重要作用。

2.3 降低機(jī)組的冷凝溫度

站在熱力循環(huán)視角出發(fā)，很難降低汽輪機(jī)的冷凝溫度。很多人員在研究及實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，只有提升凝汽熱量的利用效率，并將其合理用于其他工業(yè)領(lǐng)域中，方能實(shí)現(xiàn)綠色、有效發(fā)展的目標(biāo)。熱電廠可以被看成是當(dāng)下最好的應(yīng)用途徑，很多已建的電廠逐漸被整改為背壓式熱電廠，以上是充分利用冷凝熱量的可行方法，進(jìn)而減少了溫室氣體的排放量。應(yīng)綜合多方面因素，布置大型熱電機(jī)組，做到和大型熱用戶企業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃。

2.4 減少CO2 的排放量

CO2的排放量和燃料消耗量之間存在正相關(guān)性，這已經(jīng)是毋庸置疑的事實(shí)，通過(guò)減少CO2的排放量是提高能源利用效率、減少煤炭資源消耗量的有效方法之一。當(dāng)下，可用于減少CO2排放量的方法措施主要有：改善與優(yōu)化投運(yùn)機(jī)組的性能指標(biāo)；采用超臨界、循環(huán)流化床、熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。燃料脫碳可以被理解為采用碳含量偏低（比如團(tuán)燃?xì)猓┗蛘邿o(wú)碳燃料，以將過(guò)往高碳含量燃料取而代之，降低每單位能耗時(shí)CO2的排放量[3]。

燃料電池是利用電化學(xué)氧化過(guò)程生產(chǎn)電力資源，等同于直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽まD(zhuǎn)了燃燒產(chǎn)熱時(shí)生成水蒸氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的模式，故而卡諾定律不會(huì)對(duì)燃料電池效率提升形成約束作用。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)采用的碳氧燃料電池發(fā)電效率偏低，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者不斷探究其和鍋爐汽機(jī)有效整合的方法。

2.5 回收利用CO2

大量排放CO2，不僅促進(jìn)了地球升溫過(guò)程，還浪費(fèi)了CO2資源，故而鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)綠化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)CO2排放量的有效調(diào)控，針對(duì)排放出的CO2通過(guò)合理方式進(jìn)行回收、固定、利用與再資源化，以上是當(dāng)下歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家節(jié)能減排實(shí)踐中常用方法之一。對(duì)CO2的回收、固定面對(duì)的對(duì)象主要是鍋爐直接排放出的CO2、空氣內(nèi)的CO2，當(dāng)前，國(guó)內(nèi)常用的方法有化學(xué)吸收、膜分離及浮石吸附等。對(duì)于電廠而言，鍋爐運(yùn)作期間會(huì)形成大量煙氣，CO2濃度偏低，這也提示當(dāng)下煙氣脫碳的成本相對(duì)較高。日本有科學(xué)家開(kāi)發(fā)出海洋生物吸收CO2的方法，選出集中可以再高濃度CO2下生長(zhǎng)繁殖的海藻，用于吸收附近工業(yè)廠區(qū)排放出的CO2。

在化工領(lǐng)域中，CO2可以被制成尿素、干冰、水楊酸等，以上產(chǎn)品歷經(jīng)深加工工序后能制得更多產(chǎn)品，可以說(shuō)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中CO2有較高的利用價(jià)值。當(dāng)下，工業(yè)副產(chǎn)品產(chǎn)氣與廢氣內(nèi)CO2濃度偏高，具備較完善的應(yīng)用條件。我國(guó)已經(jīng)采用CO2合成甲醇、甲烷，在催化劑開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中已取得較好成績(jī)，在提升CO2轉(zhuǎn)化率技術(shù)研究方面逐漸抵達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。

3 結(jié)語(yǔ)

煤炭是電廠鍋爐汽輪機(jī)常用燃料，發(fā)電階段會(huì)形成大量CO2、SO2氣體，對(duì)我國(guó)環(huán)境形成加大危害。將綠色理念滲透至電廠鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)程中，一方面能提升電廠的環(huán)境效益，另一方面也能減少電廠能源消耗量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)?？梢詮拿摿?、CO2減排與回收利用等方面著手，減輕我國(guó)當(dāng)下能源緊張的現(xiàn)狀，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)始發(fā)展、進(jìn)步提供可靠支持。